CN101897239A

CN101897239A - 可调光发光设备

Info

Publication number: CN101897239A
Application number: CN2008801208832A
Authority: CN
Inventors: J·迪杰克斯特拉; W·埃特斯; S·赫林加; P·J·布里默
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2010-11-24
Also published as: RU2482639C2; EP2223572A1; RU2010129080A; US8487540B2; KR20100098688A; WO2009077951A1; JP2011507179A; US20100270936A1; JP5249346B2

Abstract

描述了一种唤醒灯设备，其包括气体放电灯(10)以及灯驱动器(1；2)，灯驱动器(1；2)包含能够产生交流灯电流(I)的间隔开的电流突发(51)的电源(100)。唤醒灯设备能够操作于在其中不产生灯电流的关闭模式中，并且适合于从它的关闭模式调到唤醒模式，在唤醒模式中电源(100)如下操作：首先产生具有最小占空比值(ΔT)和接近于零的降低的电流振幅(IR)的交流灯电流(I)；随后在保持占空比(Δ)恒定在最小占空比值(ΔT)的同时逐渐增大电流振幅，直到电流振幅达到额定电流振幅(IM)；随后在保持电流振幅恒定在额定电流振幅(IM)的同时逐渐增大占空比(Δ)。

Description

可调光发光设备

技术领域

本发明一般涉及荧光灯领域，更具体地，涉及包括荧光灯的可调光发光设备。

背景技术

总体上，存在将传统白炽灯替换为其他类型的光源比如LED和气体放电灯的趋势。LED和气体放电灯彼此具有各自的某些优点和缺点，而设计者可以根据他的设计考虑来选择使用LED或者气体放电灯。

光源，无论是白炽灯、LED或者气体放电灯，都针对使用额定灯电压和额定灯电流的额定操作而设计，从而产生额定灯功率和额定光输出。如果，在某种情况下，使用者希望具有更多的光，他可以用更高功率的灯或者具有更高光输出的不同类型的灯来替换当前的灯。相反，如果使用者希望具有较少的光，他可以用具有较小光输出的另外的灯来替代当前的灯。然而，这样是非常繁琐的，所以一般期望能够对灯进行调光，即，以低于其额定功率的功率来驱动灯，从而使其光输出小于额定光输出。

本发明具体涉及以降低的功率(即在调暗的状态下)驱动气体放电灯的领域。

气体放电灯具有负电阻特性，并且因此需要镇流器设备来驱动灯。虽然在原则上，可以用DC(直流)电流驱动气体放电灯，但电子镇流器通常提供高频率灯电流。调光可以，譬如，通过降低灯电流的幅度来实现，或者通过以特定占空比开关灯来实现。

取决于具体用途以及其他因素，尤其是如果期望将灯调暗至额定光输出的1％以下的非常低的水平时，用以对气体放电灯进行调光的不同机制关联有若干问题和缺点。本发明涉及到的一种具体的发光设备是所谓的唤醒灯(wake-up light)，其是通过例如时钟进行触发，将它的光输出从零逐渐增大至最大的设备。这样的应用的一个问题与点火(ignition)相关。为了点火，气体放电灯需要相对高的电压。结果是，如果灯被点亮于具有接近于零的光输出的昏暗的条件中，那么灯可能在点火时产生闪光并且随后降低它的光输出至期望的调光水平。这样的闪光是不适宜的。

另一个问题是，在非常低的调光水平上保持灯的稳定性是非常困难的。

另一个问题与颜色相关：在实践中发现，光输出降低的灯可能改变其光输出的颜色。

在具有灯丝电极的气体放电灯的情况中，需要为电极提供电极加热电流，以将电极保持在最佳的操作温度上。然而，在通常的电子镇流器中，灯丝仅在点火阶段被加热，并且灯丝的温度在调光期间可能变得过低。因而，提供单独的电极加热电路可能是必要的，但这样的电路往往是复杂的并且相对昂贵。在相对简单的实施方式中，电极加热电路的功率源自灯电压，灯电压通常包括获取自整流电源的DC电压并因此容易受到电源电压变动的影响。在通过降低灯电流的幅度进行调光的情况中，获取的加热功率也将减少。在占空比调光的情况中，灯电压被有规律地中断，其将会中断电极加热。因而，在实践中电极加热可能发生变化，这是不适宜的。如果电极加热过度，那么阴极温度将会过高，阴极将损失发射材料(钡)，而在一段时间之后灯将伴随淡红色的辉光而烧毁；如果电极加热不充分，阴极温度将会过低，而灯会非常快速地变黑。在全部两种情况中，后果将是电极寿命的显著缩短，有可能缩短到仅几小时(不充分加热)或者几百小时(过度加热)。

在线性气体放电灯中，电极被布置在纵向灯管的相对端。在所谓的紧凑型气体放电灯的情况中，灯管可被看作是折叠的，从而灯包含彼此相邻平行布置的偶数个管分段，同时具有灯电极的灯端部彼此相邻地位于灯的同一纵向端上。在这种灯类型中，在如具有非常低的调光水平的唤醒灯的应用的情况中，不稳定问题可能在于：在唤醒序列开始后，灯将仅从灯的靠近电极的部分发射光，此部分相对缓慢地在远离电极的方向上朝向灯的另一端扩展，而中间管分段不发射光。

本发明特别地旨在为这些问题提供解决方案。特别是，本发明旨在提供针对气体放电灯的设计以及用于驱动此灯的驱动器的设计，从而使灯可被驱动以发射接近于零lux的极低的光水平，而额定光输出可以在大约300lux。

发明内容

美国专利申请2006/0214605公开了一种对荧光灯进行调光的方法。在额定操作中(即，100％光输出)，由恒定振幅和相对较高频率的交流灯电流来驱动灯。在对灯进行调光时，灯电流的振幅由具有低于该交流电流频率的特定调制频率的锯齿来调制，从而使电流振幅在每一锯齿周期中缓慢地从最大值减小至最小值。在进一步调光时，所述最小值被减小但所述最大值维持不变。为了进一步调光，一旦达到特定的调光水平，最大值和最小值都被减小，同时调制深度维持恒定，直到最小值达到等于或接近于零的极限值。为了再进一步调光，最小值维持恒定但最大值被减小，同时锯齿的斜坡角度维持恒定，以使得在每一锯齿周期中具有最小值的电流部分的持续时间增大并且实际的锯齿部分变窄。

这种已知技术的一个缺点是，低于额定值的电流被使用在很大的调光范围上，造成颜色的偏差。另外，一个缺点是，这种已知技术需要振幅调制装置。

本发明的一个特定目的是使用相对简单的实施手段，提供能够在大的范围上提供调光并且获得发射的光的基本上恒定的颜色的调光方法和装置。

本发明的另一个特定目的是提供用于对灯进行调光的设备，其具有相对简单的装置，能够独立于调光水平支持对电极的基本上恒定的加热。

为此，本发明提出：在额定光输出与预设定的调光阀值之间的第一调光范围中应用具有恒定灯电流振幅的占空比调光，并且在低于所述调光阀值的第二调光范围中应用具有恒定占空比的振幅调光。调光阀值可以譬如为大约0.5％的光输出水平，而第二调光范围可以譬如在调光阀值和0.01％或者更低的光输出水平之间。

另外的有益的细节在从属权利要求中提及。

附图说明

本发明的这些以及其他方面、特征以及优点将通过参照附图的一种或者多种优选实施方式的以下描述而进一步解释，在附图中相同的参考标号表示相同或相似的部分，并且其中：

图1为示意性地说明电子驱动器的框图；

图2为示意性地说明用于驱动器的主电源的框图；

图3A-图3B为示意性地说明依照本发明的驱动器的灯电流源的操作的示图；

图4A-图4E为说明依照本发明的驱动器的调光操作的时间示图；

图5为说明在电桥臂之间具有可变相位差的电桥器的操作的时间示图；

图6为说明依照本发明的唤醒灯的操作的时间示图；

图7为示意性地说明具有电极加热装置的电子驱动器的优选实施方式的框图；

图8为示意性地说明具有电极加热装置的电子驱动器的另一优选实施方式的框图；

图9A示意性地示出紧凑型气体放电灯的透视图；

图9B为依照本发明的外部电极的优选实施方式的示意性透视图。

具体实施方式

图1为示意性地说明用于驱动气体放电灯10的电子驱动器1的一些特征的框图。灯10为热阴极荧光灯，并且包括灯管11，灯管11具有内部空间12以及布置于内部空间12内的两个电极灯丝13、14，其分别表示为第一电极灯丝13和第二电极灯丝14。每个电极灯丝分别拥有延伸至灯管11外部的两个电极端子15、17以及16、18。

驱动器1具有分别连接至灯电极端子15、16、17、18的输出端子21、22、23、24。具体地，第一输出端子21连接至第一灯电极灯丝13的第一电极端子15，第二输出端子22连接至第二灯电极灯丝14的第一电极端子16，第三输出端子23连接至第一灯电极灯丝13的第二电极端子17，并且第四输出端子24连接至第二灯电极灯丝14的第二电极端子18。

驱动器1包括主电源100用以产生灯电流，特别地是脉冲灯电流，其中脉冲宽度可以变化，以便改变占空比并且由此改变平均光输出。主电源100的第一主输出端子101连接至第一驱动器输出端子21并由此连接至第一灯电极灯丝13的第一电极端子15，而主电源100的第二主输出端子102连接至第二驱动器输出端子22并且由此连接至第二灯电极灯丝14的第一电极端子16。

驱动器1进一步包括电极加热装置30、40，用于加热灯电极灯丝13、14。具体地，用于为第一灯电极灯丝13产生电极加热电流的第一电极加热电源30具有第一输出端子31、32，其分别连接至第一驱动器输出端子21和第三驱动器输出端子23，用以向第一灯电极灯丝13供应电极加热电流。类似地，用于为第二灯电极灯丝14产生电极加热电流的第二电极加热电源40具有第二输出端子41、42，其分别连接至第二驱动器输出端子22和第四驱动器输出端子24，用以向第二灯电极灯丝14供应电极加热电流。

图2为示意性地说明主电源100的实施方式的细节的框图。在图2中，为了简单起见，所述两个电极加热电源30、40未示出。注意，用于产生电极加热电流的电极加热电源本身是已知的。

主电源100具有布置于第一DC电源线107和第二DC电源线108之间的全电桥拓扑结构。第一电桥臂110包括连接于所述第一DC电源线107和第二DC电源线108之间的两个可控开关111、112的第一串联布置，并在这两个开关之间具有第一电桥输出节点A。第二电桥臂120包括连接于所述第一DC电源线107和第二DC电源线108之间的两个可控开关121、122的第二串联布置，并在这两个开关之间具有第二电桥输出节点B。电桥斜杆130连接于所述两个输出节点A和B之间，并且包括电感性装置131、132和电容性装置133的串联布置。为对称起见，电感性装置包括第一电感器131和第二电感器132的串联布置，而电容性装置133布置于所述两个电感器之间。主电源100的主输出端子101、102与所述电容性装置133并联布置。第一和第二DC电源线107、108连接至DC电压源106，其通常为经整流的电源。

主电源100进一步包括控制器90，其具有控制输出端91、92、93、94，连接至相应的开关111、112、121、122的控制端子。控制器90为第一电桥臂110的两个可控开关111、112产生控制信号，从而使得第一开关111打开(不导通)同时第二开关112闭合(导通)，或者第一开关111闭合同时第二开关112打开。这些开关基本上同时打开/闭合，具有轻微的延迟以防止这两个开关在同一时刻全部处于闭合状态。这两个开关都操作在50％的占空比上，从而使得它们打开的时间和它们关闭的时间一样长。开关频率，以下表示为电桥开关频率，例如可以为大约100kHz。

控制器90以类似的方式产生用于第二电桥臂120的两个可控开关121、122的控制信号。第二电桥臂120的开关频率与第一电桥臂110的开关频率完全相同。作为操作参数，控制器90能够改变两个臂110、120之间的相位差如果两个臂110、120完全同相

操作，则节点A和B将总是具有彼此相同的电势，所以将没有电流在灯10中流动；这种情况在图3A中说明。如果两个臂110、120完全异相

操作，则节点A和B将在相反的供电线电压势上交替，并且具有所述开关频率的交流灯电流I将在灯10中流动；这种情况在图3B中说明。在第一状态中，第一开关111和第四开关122是闭合的(通导的；开)，而第二开关112和第三开关121是打开的(关)：在这种情况下，灯电流将从节点A流向节点B(在图3B中表示为正电流)。在第二状态中，第一开关111和第四开关122是打开的，而第二开关112和第三开关121是闭合的，从而使灯电流从节点B流向节点A(在图3B中表示为负电流)。电感器131和132以及电容器133操作为谐振电路，并且灯电流的振幅IM取决于开关频率。注意，这个电流被示出为块状电流，这是为了简单起见而不是展示实际的表现。

图4A为示意性地说明在最大光输出的情况下的灯的操作的示图。横轴代表时间；纵轴代表灯电流。两个电桥臂110、120持续地操作于180°相位差，从而持续地产生基本上恒定幅度I_M的高频率灯电流。

控制器90具有输入端子95，用于接收指示期望的灯的调光水平的输入信号Sin。在一个说明性范例中，输入信号Sin可以由包括譬如电位计之类的使用者激励的转动设备96所产生。注意，可选地，输入信号Sin可以由在控制器90外部或者与控制器90集成在一起的控制设备例如计时器来产生。在唤醒灯的情况中，期望的输入水平将在通常为30分钟左右的预设的时间内从零逐渐升高至100％。

如果使用者希望降低光输出，控制器90按照图4B中说明的占空比模式开始操作，图4B是可与图4A相比的示图。在这种占空比模式中，控制器以低于电桥开关频率(譬如大约100kHz的量级)的重复频率(譬如大约100Hz的量级)周期性地在0°和180°之间改变相位差

以使得灯交替地具有为零的灯电流

和等于额定电流幅度I_M的基本上恒定的电流幅度的交流灯电流的突发51在图4B中，开关周期的持续时间表示为T，而交流灯电流的电流突发51的持续时间表示为T_C。占空比Δ定义为Δ＝T_C/T。注意，在当相位差

等于180°的电流突发期间，占空比等于50％，这意味着电流在一个方向上流动的时间和在相反方向上流动的时间相等。在较大的时间范围上，平均电流I_AV可被表达为I_AV＝Δ·I_M。由于平均光输出与平均电流成正比，所以平均光输出L_AV可以表示为L_AV＝Δ·L_M，其中L_M表示额定或最大光输出。

因此，光输出可通过改变(降低)占空比Δ而改变(变暗)。本发明的重要优点是，光输出仅在电流突发期间产生，而在电流突发之间的时间段中基本上没有光输出。由于在电流突发中电流总是维持额定幅度，在电流突发期间的光输出特性总是等于额定光输出特性；特别是光的颜色保持恒定。通过将灯操作于间隔开的电流突发中，光实际上被时间“削弱(diluted)”，即，在亮度上变暗，但在一切其他方面保持不变。

进一步的调光通过降低占空比来实现。图4C为可与图4B相比的示图，其示出了具有进一步降低的光输出的情况。

进一步的调光通过降低占空比Δ来执行，直到占空比Δ达到预设定的阀值Δ_T。这种情况在图4D中示意性地说明。阀值占空比Δ_T不是关键的，但可以在譬如1％的量级，或者甚至更低，譬如0.5％。当Δ＝Δ_T时，平均光输出L_AV可以表达为L_AV＝Δ_T·L_M。

在一种可能的实施方式中，阀值Δ_T对应于只贯穿一个完整的换向周期的灯电流，如图4D中所示。在一个实际的实施方式中，其中电桥开关频率为100kHz并且重复频率为100Hz，阀值Δ_T可以被挑选为等于1％，其对应于包含10个电桥开关循环的突发51。随着占空比的进一步降低，由于譬如控制器的准确度所引起的难以避免的占空比的微小变化可能会造成光输出的可见变化。

如果使用者希望再进一步降低光输出，则控制器90将占空比保持等于Δ＝Δ_T，但是降低电流幅度I至低于额定值I_M的值I_R，如图4E中所示。任何光输出特性的偏差，特别是光的颜色，由此仅相对于非常小的光输出发生，在该情况下这样的偏差更容易被接受。

降低电流幅度可通过降低电源106的输出来实现。然而这需要可控电源。在一个优选实施方式中，电流幅度通过改变两个电桥臂110、120之间的相位差

而改变。这个原理在图5中说明。在该示图的上部，可见第一电桥臂110的开关111、112以50％的占空比进行开关并且相对于彼此相位差180°，第二电桥臂120的开关121、122以50％的占空比进行开关并且相对于彼此相位差180°，并且在两个臂110、120之间存在相位差该示图进一步示出在节点A上的电压在第一DC电源线107和第二DC电源线108的电压之间交替，并且示出在节点B上的电压也在第一DC电源线107和第二DC电源线108的电压之间交替，其中这两个电压之间存在相同的相位差

该示图进一步示出这两个节点A和B之间的电压差V_A-V_B，该电压差驱动灯电流I。

由于灯电压的非常小的占空比，灯没有获得点火的机会，而只能电容性地操作。因而，灯提供相对大的阻抗，而电路的特性主要由谐振回路(图2中的131、132、133)来确定。因为节点A和B之间的电路是谐振的，同时电桥臂的开关频率接近于谐振频率，所以在节点A和B之间的电桥斜杆130中的电流是与节点A和B上的电压大致同相的正弦形电流。因而，在并联电容器133上施加的电压(图2)是与节点A和B上的电压大致同相的正弦形电压；由于此电压确定灯电流，所以电容性灯电流也是与节点A和B上的电压大致同相的正弦形电流，如在图5中由最下面一个曲线所示意性地说明的那样。

电容性灯电流确实引起一些要生成的光。本领域的技术人员应当清楚，用这种方法获得的最大电流幅度(电流曲线的顶点)与相位差

成正比，其中

在的范围内。类似的，电流幅度的平均值与相位差

成正比。因而，通过改变相位差

可以改变平均电流幅度并因此改变光输出。

注意，在更高的占空比以及由此的更高的光输出的情况下，灯确实实现点火，在此情况中灯电流的形状更接近于三角形。

在唤醒灯的情况中，控制器90的操作正好相反。灯在初始状态中是关闭的。在譬如由时钟确定的某个时刻，控制器开始它的操作，其中占空比被设置为Δ＝Δ_T并且通过设置臂相位差至接近于0°而使电流幅度接近于零(图4E)。作为时间的函数，控制器通过增大臂相位差

同时维持占空比恒定来增大电流幅度，直到电流幅度因为臂相位差

达到180°而达到额定值I_M(图4D)。从那一刻以后，还是作为时间的函数，控制器增大占空比同时维持电流幅度恒定(图4C和4B)，直到最终占空比变得等于100％。这种唤醒操作在图6中示意性地说明，在其中上部示图示出作为时间的函数的相位差

而下部示图示出作为时间的函数的占空比。

注意，在图6中，相位差

和占空比被示出为根据时间线性地增大。然而，依照设计考虑，这些参数的二阶时间导数可以不等于零；譬如，相位差

和占空比可能指数地增大。

另外还应当注意，如上所述的调光过程或者唤醒过程的实施可以容易地并且低成本地通过控制器90的合适的程序来实现，即软件实施。

如前所述，电极加热电源30、40可以实施为分开的恒定电流源。在那种情况下，在没有灯电流流动的时间段期间，控制器90可以保持全部开关111、112、121、122在关闭状态。然而，对于当如上所述的通过臂相位差的变化实施占空比的变化和电流幅度的变化的情况，本发明针对电极加热电源提供相对简单的实施方式，其相应地从节点A或B获取它的功率。

图7为可与图2相比的依照本发明而适配的驱动器2的框图，其中特别地电极加热电源30、40依照本发明实施。为简单起见，控制器90和DC电源106未在图7中示出。注意，与灯10并联的电容性装置被实现为两个电容器133、134的串联布置。

第一电极加热电源30包括第一变压器50，其具有耦合于第一输入端子33和第二输入端子34之间的初级变压器绕组51，并且具有耦合至第一电极加热电源30的输出端子31、32的次级变压器绕组52。在示出的优选实施方式中，电压调节器71耦合于次级变压器绕组52和输出端子31、32之间。第二输入端子34经由电容器35与地线108耦合，其被设计用于DC去耦。此去耦电容器35的电容率被选择为就开关频率和初级变压器绕组51的电感率而言相对较高，从而在实践中在此电容器上的任何电压波纹都将会几乎为零。

类似地，第二电极加热电源40包括第一变压器60，其具有耦合于第一输入端子43和第二输入端子44之间的初级变压器绕组61，并且具有耦合至第二电极加热电源40的输出端子41、42的次级变压器绕组62。在示出的优选实施方式中，电压调节器72耦合于次级变压器绕组62和输出端子41、42之间。第二输入端子44经由第二去耦电容器45与地线108耦合。

因为灯没有直接连接到电桥节点A和B，两个HF变压器50、60充当电平位移器。串联电容器35、45具有使得DC偏移对于驱动初级变压器绕组51、61不构成任何问题的效果。

HF变压器50、60将在电桥节点A、B的高电压转换为适合于灯阴极加热的低得多的电压。对于26W PL-C灯，通常阴极加热额定值为4V和320mA。将阴极加热功率尽可能地保持恒定在取决于灯的正确值上是非常重要的。如果加热输出电压过高，阴极温度将会过高，阴极将会损失发射材料(通常为钡)，而灯的寿命将会缩短至几百小时。如果加热输出电压过低，阴极温度将会过低，使得阴极变黑并且灯的寿命缩短至仅仅几个小时。注意，如图5中所示，电桥节点A和B连续不断地输送高频高电压，以使得变压器50、60被供应以恒定电压以及由此灯电极14被供应以恒定电压。

为了增加阴极加热电压的准确度，如示出的，每个电极加热电源30、40优选地包括电压调节器71、72，每个电压调节器都包括整流器(譬如二极管电桥)、缓冲器(譬如电容器)以及稳定器。这对于消去DC电源106的输出电压的可能变化而言可能是可取的。然而，如果DC电源106提供足够稳定的电压，那么可以不需要这样的电压调节器。

在依照本发明的驱动器中，无论控制器为了设置调光水平而设置的占空比如何，无论控制器为了设置调光水平而设置的灯电流幅度如何，电极加热功率保持基本上恒定。

在上文中，开关111、112、121、122的操作仅着眼于灯电流的产生以及着眼于加热电流的产生而被描述。就此而言，除了在串联布置的两个开关的“开(ON)”时期之间必须有一些“空载时间(deadtime)”以防止短路的事实以外，开关的精确定时不是必要的。如果满足该条件，则下一个开关于何时切换成导通状态的精确定时不是必要的。然而，在优选实施方式中，保证在开关调至导通状态之前开关上的电压已经变为零，因为否则会由于开关动作而发生功率损耗。作为解释，将会给出开关111和112的开关动作的更加详细的描述。

假设保证在第一阶段第一开关111为开而第二开关112为关。电流流经第一开关111和初级变压器绕组51，节点A在线107的高电压上。

在第二阶段，开关111和112全都为关。电流继续在初级变压器绕组51中流动，电流路径通过MOSFET 112的体二极管(或者与开关112并联布置的单独的二极管)而闭合。结果是造成在节点A的电压的降低。注意，这可以被视为对与第二开关112并联的负载电容器(未示出)进行放电。此负载电容器可由MOSFET 112的漏极与源极之间的寄生电容或者连接到节点A的负载的电容性部件(即与初级变压器绕组51的电容器)所构成。注意，负载电容器与节点A处看见的电感形成谐振电路，节点A处看见的电感可以等于初级变压器绕组51的电感率，尽管优选地应该存在与初级变压器绕组51串联布置的小电感器(未示出)以便增大在节点A处看见的电感率。优选地，此电感器(提供漏电感)被包括在变压器设备中，以免除必需具有与变压器初级绕组串联连接的额外部件。

在一定的时间延迟(由所述节点A处看见的电感和所述负载电容器的LC时间所确定)之后，在节点A处的电压达到零。如果此时间延迟不过分短，那将会是有益的，因为在节点A的dV/dt的高数值造成无线电噪声的发射。随后，或者稍晚些，第二开关112被调到开，第一开关111保持关。因而，在第二开关上没有电压的时候，该第二开关112被调到开。现在，在第一开关111为关而第二开关112为开的第三阶段中，电流流经第二开关112和初级变压器绕组51，其中节点A处于线107的高电压。电流在相较于第一阶段相反的方向流动。

在第四阶段中，开关111和112都为关。电流继续在初级变压器绕组51中流动，电流路径通过MOSFET 111(或者与开关111并联布置的单独的二极管)的体二极管而闭合。结果是造成在节点A的电压升高。注意，这可以被视为对与第二开关112并联的所述负载电容器(未示出)进行放电。

在一定的时间延迟(再一次，由所述节点A处看见的电感和所述负载电容器的LC时间所确定)之后，在节点A处的电压达到线107的高电压电平。随后，或者稍晚些，第一开关111被调为开(同时在此开关上没有电压)，并且所述情况被重复。

在开关上的电压等于零的时候将开关从非导通调为导通将被表示为“零电压开关切换”。

在上文中，电桥开关111、112和121、122的高频切换(见图5)独立于电流突发51的切换(见图4B)而描述。特别是在接近于阀值占空比Δ_T的低占空比上，在一个突发51中的电桥切换循环的数量相当低。这个数量可以等于10(Δ＝1％)或者5(Δ＝0.5％)。即使是在突发51开始处的确切定时相对于高频电桥切换的相位的微小变化，也将造成灯以及它的谐振箱系统的起始条件的变化，其可导致平均灯电流的微小变化并且因此导致灯的光输出的微小但可见的变化(闪烁)。

为了避免这个问题，电桥的占空比切换优选地与电桥的高频切换同步。

如果确定电桥的占空比切换的低频时钟信号与确定电桥的高频切换的高频时钟信号获取自相同的源，则这样的同步是可实现的。

在确定电桥的高频切换的高频时钟信号自由运行的情况下，如果响应于确定突发51在何时将要起始的低频时钟信号而对突发51的实际起始进行延迟，直到高频时钟信号的预设定相位，譬如高/低过渡或者低/高过渡，则这样的同步是可实现的。

不适宜的闪烁的另一个源头可通过电源106呈现。这个电源106可能提供稳定的并且无纹波的真正的DC电压；在这种情况下，电源不引起闪烁。然而，如果电源106从市电电源获取它的功率，那么在整流和缓冲之后，电源106的输出在实际中可能不可避免的表现出具有两倍于市电频率的小纹波。在突发51的起始的精确时间处，电源106的输出电压的瞬时值影响灯点火所需的时间：如果这个瞬时值稍高，那么灯可能会稍早点火并且灯电流会出现较长时间，总而言之造成稍高的光输出。这些变化在低占空比时可能是可见的，考虑到此，在0.5％的占空比上，1μs的微小点火延迟可能对应于高达2％的突发时长，即，光输出的2％的变化。

为了避免这个问题，电桥的占空比切换优选地与市电频率同步。

图9A示意性地示出概括地以参考标号901指示的紧凑型气体放电灯的透视图。灯901包括灯座902，以及相互平行布置的四个管分段911、912、913、914。在图中，管的轴向方向被垂直定向；此方向也将被指示为纵向方向。所述管从灯座902的上表面903垂直地向上延伸。每个灯分段具有两个端，即，靠近灯座902的近端和离灯座902一段距离的远端。第一灯电极灯丝921位于第一灯分段911的近端。第一灯分段911和第二灯分段912在靠近它们的远端处通过第一电桥分段931互连。第二管分段912和第三管分段913在靠近它们的近端处通过第二电桥分段932互连。第三管分段913和第四管分段914在靠近它们的远端处通过第三电桥分段933互连。第二电极灯丝922布置在第四管分段914的近端。每个电极灯丝具有穿过灯座902向下延伸的两个电极端子，并且每个都耦合到从灯座902的底面延伸的相应的连接器，为简单起见而未在图9A中示出所述连接器。这样的灯的一个范例为商业销售的Philips的PL-C灯。因此，在这里不需要对这种灯的设计进一步解释。

在极低调光的情况中，譬如在启动唤醒灯时，另一个问题可能是会出现下述情况：光仅在第一管分段911的近端和第四管分段914的近端，靠近于相应的电极921和922处产生。这被认为是由于操作条件不足以产生正确的放电，并且电容性电流经由管分段的玻璃封壳流动的事实所造成的。这些发光部分缓慢地向第一管分段911和第四管分段914的远端增长，并且随后第二管分段912和第三管分段913可能开始发光，但是也可能第二管分段912和第三管分段913根本不贡献光输出。总而言之，灯可能展现出古怪的和不稳定的特性。

为了消除或者至少降低这一问题，依照本发明的灯901具有外置于管分段911、912、913、914的外部辅助电极950。所述辅助电极为电传导的，具有对应于管分段的轴向长度的轴向延伸，并且起电容性耦合的作用，将四个管分段911、912、913、914彼此耦合，促进在全部管分段的整个长度上产生气体放电。如果辅助电极与全部管分段911、912、913、914机械接触，那么该电容性耦合为最佳。

辅助电极950可以是电浮动的，即，不与电子驱动器的任何构件电气连接。然而，如果将辅助电极950连接至参考电压，则将会获得改善的效果。这样的参考电压的合适的源为地电位，或者灯电极之一。在一种优选实施方式中，辅助电极950连接至灯电极电势之间的中间的电压。优选地，辅助电极950连接至前述的两个电容器133和134之间的节点。

对于辅助电极，若干形状都是可行的。在图9A的实施方式中，辅助电极950具有带有用于容纳第二电桥分段932的凹槽的矩形框的形状。它可被确定尺度以使得它的两个主表面与全部管分段相接触。图9B为辅助电极的优选实施方式的示意性透视图，其在此由参考标号960所指示，形成为平面板911，其被旨在和图9A的板形实施方式类似地放置，即，在一侧上在第一和第二管分段911、912之间延伸而在另一侧上在第三和第四管分段913、914之间延伸。板960具有用于容纳第二电桥分段932的凹槽965。板961具有略小于第一和第四管分段911、914之间的距离的厚度。为了将辅助电极960牢固地固定到灯，板961拥有延伸自凹槽965对面的前竖直边缘966的凸舌962、963、964，这些凸舌基本上依照与管分段的半径相对应的半径在同一方向折回。所述凸舌可以具有相同的尺寸。在示出的实施方式中，电极960具有围绕管分段盖上超过约180°的两个较小的U形凸舌962，以及延伸至邻近的管分段的两个较大的J形凸舌964。电极960的最低凸舌963具有弯向板961的末端，以使得这个凸舌963围绕管分段盖上超过约180°。

辅助电极960被放置为使得它的凸舌围绕第一或者第四管分段，即，包含电极的管分段，该选择取决于凸舌弯入的方向；在示出的实施方式中，这将是第四管分段914。凸舌将辅助电极960牢固地钳制到这个管分段914，其中板961与这个管分段914基本上在它的整个长度上机械接触。板961另外与相邻的管分段913机械接触，由J形凸舌964支撑入位，但几乎不具有任何横向力。

辅助电极可以具有起伏的而不是基本上平坦的截面，以使得它在沿管分段的长度上的离散数目的点上触及它们。在可选实施方式中，辅助电极可具有基本上为圆形的外横截面，实施为实心棒或空心棒，如说明的那样，置于管分段之间的中央空间。辅助电极也可以实施为螺旋地缠绕管分段的周径的导线。辅助电极也可以包括每条都螺旋地缠绕相应的管分段的四条电极导线。辅助电极也可以实施为置于管分段之间的中央空间中的圆柱状电刷。

虽然在附图和前面的描述中已经详细地说明和描述了本发明，但是本领域的技术人员应当清楚，该说明和描述应当被视为说明性或范例性的而不是限制性的。本发明不局限于公开的实施方式；相反，在本发明的保护性范围之内可以存在若干变化和修改，本发明的保护范围定义于随附的权利要求中。

譬如，驱动器的电源可以包括用于对AC市电电源进行整流的整流器，以及布置于整流器与第一和第二DC电源线之间的预调节器和转换器级，用以将整流后的AC电源转换成稳定的DC电源。

另外，在描述和说明的优选实施方式中，驱动器包括全电桥拓扑结构。然而也可以使用其他拓扑结构实施本发明，譬如与比如可通过使用返驰式转换器或者降压转换器改变其输出电压的电源106相结合的半电桥拓扑结构。

另外，在描述和说明的优选实施方式中，灯输出端子101、102在电桥斜杆130中连接，以使得每个灯电极接收相对于地电位变化的电压。为了防止无线电干扰，将一个灯电极保持在固定的电压电平(优选地为地电位)是理想的。这可以在图8的实施方式中实现，其中灯输出端子101、102通过耦合变压器810耦合至电桥斜杆130。在示出的实施方式中，电桥斜杆130包括耦合变压器810的初级绕组811和DC去耦电容器820的串联布置。耦合变压器810的次级绕组812的一端连接到地电位，并且另一端通过谐振电感器131连接到一个主输出端子101。其他主输出端子连接到地电位。

从对附图、公开内容，以及随附的权利要求的学习中，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明的过程中能够理解和实现对公开的实施方式的其他改变。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，而不定冠词“一个”、“一”不排除复数。单个处理器或者其他单元可能实现记载于权利要求中的多个项目的功能。仅凭某些措施在彼此不同的从属权利要求中记载的单纯事实不表明不能使用这些措施的组合以获益。计算机程序可以存储/分布在合适的介质上，比如与其他硬件一起或者作为其他硬件的一部分提供的光存储介质或者固态介质，但也可以分布在其他形式中，比如经由互联网(Internet)或者其他有线或无线通信系统。权利要求中的任何参考标记都不应当被诠释为对范围的限制。

在上文中，本发明参考说明依照本发明的功能模块的框图而进行解释。应当理解，这些功能模块中的一个或多个可以实施于硬件中，其中这样的功能模块的功能由各个硬件部件执行，但也可以在软件中实施这些功能模块中一个或多个，以使得这样的功能模块的功能由计算机程序或者比如微处理器、微控制器、数字信号处理器等可编程设备的一条或多条程序行所执行。

Claims

1.一种驱动气体放电灯(10)的方法，所述气体放电灯(10)具有在额定光输出水平(L_M)和最低光输出水平之间的范围内可变化的光水平，所述方法包括步骤：

产生具有恒定电流振幅的交流灯电流(I)；

在产生额定光输出水平(L_M)时，持续地向灯(10)供应具有额定电流振幅(I_M)的交流灯电流(I)；

在产生具有在低于所述额定光输出水平(L_M)的第一范围内的光输出水平的光时，向所述灯(10)供应具有突发持续时间T_C和突发重复周期T的间隔开的电流突发(51)，其中在每个电流突发中，向所述灯持续供应具有额定电流振幅(I_M)的交流灯电流(I)，并且其中在相继的电流突发之间的间隔中基本上不向灯供应电流，并且其中光输出水平通过在100％与最小突发占空比值(Δ_T)的范围内改变突发占空比(Δ)而改变，所述突发占空比(Δ)定义为Δ＝T_C/T；

在产生具有在低于所述第一范围的第二范围内的光输出水平的光时，向所述灯(10)供应间隔开的电流突发(51)，其中在每个电流突发中，向所述灯持续供应具有低于额定电流振幅(I_M)的降低的电流振幅(I_R)的交流灯电流(I)，并且其中在相继的电流突发之间的间隔中基本上不向灯供应电流，并且其中光输出水平通过在保持突发占空比(Δ)恒定在所述最小突发占空比值(Δ_T)的同时，在零与额定电流振幅(I_M)的范围内改变降低的电流振幅(I_R)而改变。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述最小突发占空比值(ΔT)为1％的量级，或者甚至更低，例如0.5％。

3.根据权利要求1所述的方法，为了将光输出水平从零逐渐增大到额定光输出水平，包括步骤：

首先向灯(10)供应具有所述预设定的最小突发占空比值(Δ_T)的间隔开的电流突发(51)，其中在每个电流突发中，向灯持续供应具有接近于零的降低的电流振幅(I_R)的交流灯电流(I)；

随后，在保持突发占空比(Δ)恒定在所述最小突发占空比值(Δ_T)的同时，通过逐渐提高降低的电流振幅直到电流振幅达到额定电流振幅(I_M)，逐渐增高光输出水平；

随后，在保持电流振幅恒定在所述额定电流振幅(I_M)的同时，通过逐渐增大突发占空比(Δ)来进一步逐渐增大光输出水平。

4.根据权利要求1所述的方法，其中突发重复周期为100Hz的量级。

5.根据权利要求1所述的方法，其中交流灯电流具有恒定的电流频率，这个频率优选地为约100kHz的量级。

6.根据权利要求1所述的方法，其中交流灯电流具有等于50％的恒定的电流占空比。

7.一种用于驱动气体放电灯(10)的驱动器(1)，包括能够产生在具有突发持续时间TC和突发重复频率1/T的间隔开的电流突发(51)中的灯电流(I)的主电源(100)，其中在每个电流突发中，灯电流为具有高于突发重复频率的恒定电流频率、恒定电流振幅，以及优选地等于50％的恒定电流占空比的交流电流；

所述驱动器能够在保持电流振幅恒定在额定电流振幅值(I_M)的同时，在100％与最小突发占空比值(Δ_T)的范围内改变突发占空比(Δ)，所述突发占空比(Δ)定义为Δ＝T_C/T；

并且驱动器能够在保持突发占空比(Δ)恒定为所述最小突发占空比值(Δ_T)的同时，在零与额定电流振幅(I_M)的范围内改变电流振幅。

8.根据权利要求7所述的驱动器，适合于执行权利要求1到6中的任意一种所述的方法。

9.根据权利要求7所述的驱动器，进一步包括电极加热电源(30、40)，其适合于独立于突发占空比(Δ)并且独立于电流振幅，提供恒定的灯丝加热电流或者恒定的灯丝加热电压。

10.根据权利要求7所述的驱动器，包括：

DC电压源(106)；

第一DC电源输出线和第二DC电源输出线(107、108)，其连接至DC电压源(106)的相应的输出端子；

第一电桥臂(110)，其包括连接于所述第一DC电源线和第二DC电源线(107、108)之间的两个可控开关(111、112)的第一串联布置，在这两个开关之间有第一电桥输出节点(A)；

第二电桥臂(120)，其包括连接于所述第一DC电源线和第二DC电源线(107、108)之间的两个可控开关(121、122)的第二串联布置，在这两个开关之间有第二电桥输出节点(B)。

连接于所述两个输出节点(A、B)之间的电桥斜杆(130)；

用于控制所述开关的切换操作的控制器(90)。

11.根据权利要求10所述的驱动器，其中所述控制器适合以如下方式来控制开关：使得每个开关(111、112、121、122)以等于电流频率的切换频率在通导和非通导状态之间不断地交替，其中第一电桥臂(110)的两个开关(111、112)总是以180°的互相位差进行切换；其中第二电桥臂(120)的两个开关(121、122)总是以180°的互相位差进行切换；所述控制器适合在0°到180°的范围内选择性地设置第一电桥臂(110)和第二电桥臂(120)之间的相位差

12.根据权利要求10所述的驱动器，其中控制器适合于在相继的电流突发的间隔中将所述相位差

设置为等于0°，以使得所述灯基本上不获得电流。

13.根据权利要求10所述的驱动器，其中控制器适合于在电流突发期间将所述相位差

设置为等于180°，以产生具有额定电流振幅(IM)的交流灯电流(I)。

14.根据权利要求10所述的驱动器，其中控制器适合于在电流突发期间设置所述相位差以使其具有0°到180°之间的值，以产生具有降低的电流振幅(I_R)的交流灯电流(I)。

15.根据权利要求10所述的驱动器，其中电桥斜杆(130)包括灯输出端子(101、102)和电感性装置(131、132)的串联布置，其中与所述灯输出端子(101、102)并联布置有电容性装置133、134。

16.根据权利要求10所述的驱动器，进一步包括耦合变压器(810)，其中电桥斜杆(130)包括所述耦合变压器(810)的初级绕组(811)，优选地与DC去耦电容器(820)相串连，并且其中所述灯输出端子(101、102)与所述耦合变压器(810)的次级绕组(812)串联布置。

17.根据权利要求10所述的驱动器，用于驱动包括具有内部空间(12)以及布置于所述内部空间之内的两个电极灯丝(13；14)的灯管(11)的类型的热阴极荧光灯(10)，每个电极灯丝(13；14)具有延伸至灯管的外部的两个电极端子(15、17；16、18)；驱动器进一步包括：

至少一个电极加热电源(30、40)，其用于向灯电极灯丝(13；14)提供电极加热电流；

所述电极加热电源(30；40)具有耦合至电桥输出节点(A；B)的第一输入端子(33)，其用于从主电源获取输入输入功率，。

18.根据权利要求17所述的驱动器，其中所述电极加热电源(30；40)包括变压器(50；60)，变压器(50；60)的初级绕组连接至它的输入端子(33；43)，并且变压器(50；60)的次级绕组(52；62)耦合至它的加热输出端子(31、32；41、42)。

19.根据权利要求18所述的驱动器，其中所述电极加热电源(30；40)进一步包括布置于所述初级变压器绕组(51；61)与参考电势之间的电容器(35；45)。

20.根据权利要求18所述的驱动器，其中所述电极加热电源(30；40)进一步包括耦合于所述次级变压器绕组(52；62)与所述加热输出端子(31、32；41、42)之间的电压调节器(71；72)。

21.一种唤醒灯设备，其包括气体放电灯(10)以及灯驱动器(1；2)，所述灯驱动器(1；2)包含能够产生交流灯电流(I)的间隔开的电流突发(51)的电源(100)，其中所述设备能够操作于关闭模式中，在关闭模式中不产生灯电流，并且其中所述设备适合于从它的关闭模式调至唤醒模式，在唤醒模式中电源(100)如下操作：

-首先产生具有最小占空比值(Δ_T)和接近于零的降低的电流振幅(I_R)的交流灯电流(I)；

-随后在保持占空比(Δ)恒定在最小占空比值(Δ_T)的同时逐渐增大电流振幅，直到电流振幅达到额定电流振幅(I_M)；

-随后在保持电流振幅恒定在额定电流振幅(I_M)的同时逐渐增大占空比(Δ)。

22.根据权利要求21所述的唤醒灯设备，其中所述气体放电灯包括多个基本上彼此平行布置的管分段(911、912、913、914)，所述管分段具有轴向长度，管分段的数量为偶数，每个管分段具有内部空间，所述管分段通过横向管分段(931、932、933)彼此耦合，以使得一个管分段的内部空间总是与至少另一个管分段的内部空间相通；

所述设备进一步包括布置于管分段(911、912、913、914)外部的电传导的外部辅助电极(950；960)，其具有对应于管分段的轴向长度的轴向延伸，电容性地耦合至所有管分段，并且耦合至参考电压电平。