CN101909397B - 驱动低压放电灯的电路装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于驱动低压放电灯的电路装置，其具有正温度系数热敏电阻(PTC)和二极管(D1，D2)的电路分支。在具有二极管(D2)的电路分支中连接了电阻元件(R1)，并且通过分析装置(A)检测在该电阻元件上降落的电压。如果该电压在预先确定的时间段上超过预先确定的阈值，则关断低压放电灯(LP)。在此利用了在低压放电灯中在过电压的情况下在点燃之后也有电流流过正温度系数热敏电阻(PTC)和二极管(D2)。由此，在过电压时关断低压放电灯。此外，本发明还涉及一种借助这种电路装置驱动低压放电灯的方法。

Description

驱动低压放电灯的电路装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于驱动低压放电灯的电路装置以及一种用于以这种电路装置驱动低压放电灯的方法。

背景技术

根据现有技术的电路装置由DE38 40 845A1以及DE40 05 850A1公开。在DE38 40 845A1或者DE40 05 850A1中已知的电路装置中使用了一种具有正温度系数热敏电阻(PTC)和二极管(D1，D2)的电路分支，以便对低压放电灯(LP)上的电压箝位，使得能够实现预热。通过预热将加热了正温度系数热敏电阻加热，直到其变为高阻值，使得于是可以形成点燃电压。

在该电路装置中存在带有两个端子的(直流)电源，其中通常一个端子为地端子。低压放电灯用交流电压驱动。为了产生交流电压设计了开关，其借助合适的用于控制开关的装置来激励，使得低压放电灯的至少一个电极交替地与一个端子和另外一个端子耦合。为了能够在低压放电灯中实现包括开始的点燃的运行，设置有串联谐振电路。该串联谐振电路包括电感性元件，其与低压放电灯串联，即以一个端子与低压放电灯的电极耦合。此外，串联谐振电路包括一个电容性元件，或者也包括多个这种电容性元件，其中至少一个电容性元件与电感性元件串联，确切地说，与低压放电灯并联。

DE38 40 845A1描述了如何能够实现经济地点燃灯：串联谐振电路的一个电路点与正温度系数热敏电阻连接，并且正温度系数热敏电阻通过二极管与电源的第一端子耦合。在DE38 40 845A1的例子中，正温度系数热敏电阻同时通过第二二极管与电源的第二端子耦合。为了接线的目的，原则上两个二极管之一(优选为与地端子耦合的二极管)就足够。通过该二极管，将低压放电灯上的电压箝位，于是仅仅是如下的电压在低压放电灯上：该电压小于在电源上的电压。这些电压不足以进行点燃。当串联谐振电路尚未谐振时，通过用于控制开关的装置激励串联谐振电路。由此，将低压放电灯的电极预热。同时加热了正温度系数热敏电阻。一旦正温度系数热敏电阻变为高阻值，则在低压放电灯上会降落有比在电源上的电压更高的电压。串联谐振电路进入谐振，并且在低压放电灯上降落有足以点燃的高电压(点燃电压)。在点燃之后，在低压放电灯上降落的电压又降低到电源的电压以下。于是正温度系数热敏电阻又冷却，而在通常的工作中不再有电流流经该正温度系数热敏电阻。

在低压放电灯的工作中会出现异常现象。低压放电灯在一些异常现象情况下显示出过高的灯电压。该灯电压导致高的灯功率，而提高的灯功率又导致低压放电灯的镇流器的过热，可能也导致低压放电灯本身的局部过热。该过热产生了危险的情形。

过高的灯电压尤其是在灯的寿终时出现，也可能在灯污染时出现。在错误装配时通过灯的过大功率也会出现危险的情形。

为了避免危险，转向检测灯电压。为此，可以在灯电感线圈上提供附加绕组，在该附加绕组之后连接有分析网络。同样也可以进行从串联谐振电路的电容性耦合输出并且后接分析网络。

为了检测灯电压，需要高的开销。

发明内容

本发明的任务是，提供一种用于驱动低压放电灯的电路装置，其中可以无需高开销地避免在低压放电灯的工作中由于过高的灯电压导致的危险。

该任务通过如下方式来解决：使用了根据本发明的实施例的用于驱动低压放电灯的电路装置，该电路装置具有带有两个端子的电源；开关；串联谐振电路，该串联谐振电路包括电感性元件，该电感性元件与低压放电灯的一个电极耦合，并且该串联谐振电路包括至少一个电容性元件，该电容性元件与电感性元件串联并且与低压放电灯并联；用于对开关进行控制使得串联谐振电路被施加以交流电压的装置；其特征在于，所述电路装置进一步包括正温度系数热敏电阻，其一方面与串联谐振电路的电路点连接，并且另一方面与第二二极管的阴极连接并与第一二极管的阳极连接，该第二二极管的阳极与电源的第二端子耦合，该第一二极管的阴极与电源的第一端子耦合，其中，在所述电路中在电源的端子和正温度系数热敏电阻之间与第二二极管串联有电阻元件，其中分析装置截取在电阻元件上降落的电压并且与用于进行控制的装置耦合，以便将该用于进行控制的装置去激活。

避免低压放电灯中的过压的任务也通过根据本发明的实施例的方法来解决。

在根据本发明的电路装置中，由此在该电路中在电源的端子和正温度系数热敏电阻之间与关联的二极管串联有电阻元件。分析装置截取在电阻元件上降落的电压并且与用于控制的装置耦合，以便将用于控制的装置去激活。

本发明基于的认识是：在低压放电灯上电压过高的情况下在使用带有正温度系数热敏电阻和至少一个二极管的电路装置时，电流流过正温度系数热敏电阻。于是，对低压放电灯上的过压的检测不必针对低压放电灯本身来进行，而是可以针对流过正温度系数热敏电阻的电流来进行。

该电路装置可以包括全桥，然而当其仅仅包括半桥时其特别简单地构建，所述半桥即两个开关，它们串联在电压源的端子之间，其中开关之间的中间抽头与串联谐振电路的电感性元件耦合并且由此与低压放电灯的其中一个电极耦合。此外，在半桥中使用仅仅两个开关时，设置有至少一个电容性元件，例如设置在低压放电灯的未与电感性元件耦合的电极和电压源的一个端子(通常为地端子)之间。

对于电路点所在之处，存在不同的可能性。在此，可以为现有技术中已知的可能性增加：电路点在电感性元件和所述至少一个电容性元件之间，即由此在一定程度上位于低压放电灯的一个电极的电势上，或者电路点是串联谐振电路的所述一个元件的抽头，即或者在电感性元件中作为抽头，该抽头将该电感性元件分为两部分，或者作为在与低压放电灯并联的两个串联连接的电感性元件之间的抽头。在最后的两种替选方案中，能够实现在预热时在低压放电灯上降落的较高的电压。

当电阻元件连接在电源的地端子和正温度系数热敏电阻之间时，可以特别简单地构建分析装置，因为于是可以相对于地测量电阻上的电压。

由于灯燃烧电压不断地改变极性并且电阻元件与二极管相连，所以仅仅在一个极性状态中在电阻元件上降落有电压，而在另一极性状态中没有。然而，当灯燃烧电压中的异常情况对称时，即灯燃烧电压中的异常情况以相同的程度在两个极性状态中出现时，这是足够的。原则上会出现非对称的异常情况，即一个极性状态中灯燃烧电压过高，而在另一个情况中并非如此。当只有在另一极性状态中灯燃烧电压过高的情况下在电阻元件上才降落有电压时，于是异常情况本身可能不被识别。对此可以通过如下方式来补救：提供两个电阻元件，每个电阻元件连接在正温度系数热敏电阻和包含二极管的电源的两个端子之一之间。每个电阻元件于是后接有分析装置。分析装置可以彼此独立地工作，其中于是每个分析装置在一个极性状态中检测到异常情况时使得与其耦合的、用于控制的装置去激活。在进一步的改进中，甚至进行两个分析装置之间的平衡。于是，两个分析装置之后例如可以设置有与门(Und-Gatter)。随后，只有在灯燃烧电压的两个极性状态中都存在异常情况时，才将用于控制的装置去激活。

原则上也可能的是，正温度系数热敏电阻和二极管构成的电路分支特别地为了检测在低压放电灯上的过压而被提供。但有利的是，该电路分支能够满足与根据DE38 40 845A1和DE40 05 850A1的现有技术中相同的目的，即能够实现舒适的预热。在这种情况中，分析单元不允许在预热期间引起去激活。为此目的，可以在分析单元中设置时间环节(例如逐渐充电的电容器)，并且当在电阻上在预先确定的时间段上降落的电压在阈值以上时，才通过分析装置引起去激活，其中预先确定的时间段同样选择为使得其比点燃低压放电灯之前的预热时间更长。

时间段可以选择为使得其与预热时间之差是低压放电灯的点燃电压要施加的最大时间段。当分析装置相应地设计，使得其可以检测在点燃电压情况下流过电阻元件的正温度系数热敏电阻的电流时，也在该所谓的点燃-突发-持续时间之后关断系统，使得不会由于过长地施加点燃电压而导致损坏。

根据本发明的用于驱动低压放电灯的方法基于根据现有技术的电路装置，并且其特征在于，在点燃低压放电灯之后检测何时电流流过正温度系数热敏电阻。如果在预先确定的时间段上电流的电流强度大于预先确定的阈值时，于是关断低压放电灯。由此检查带有正温度系数热敏电阻的分支就足够，否则在低压放电灯的范围中不必提供耦合输出元件，通过这些耦合输出元件将那里降落的高的电压耦合输出。预先确定的时间段如上面提及的那样优选大于点燃低压放电灯之前的预热时间，由此带有正温度系数热敏电阻和二极管的分支在电路装置中继续用于其在现有技术中已知的目的。

附图说明

下面将借助三个实施例进一步阐述本发明。其中：

图1示出了根据本发明的第一实施例的电路装置的主要元件，

图2示出了根据本发明的第二实施例的电路装置的主要元件，

图3示出了根据本发明的第三实施例的电路装置的主要元件。

具体实施方式

图1中的根据本发明的电路装置包括直流电源，在此通过与两个端子相连的平滑电容器C1表示。为了借助交流电流来驱动低压放电灯LP，设置有半桥，即并联于电容器C1的、由开关S1和S2构成的串联电路。在两个开关S1和S2之间的抽头与灯LP的一个电极耦合。灯LP的另一电极通过电容器C2与地耦合。开关S1和S2现在交替地关断和接通。在接通开关S1的情况下，电流在第一方向上流至灯LP，在关断开关S1且接通开关S2的情况下，电流在相反方向流动。

为了可以驱动灯LP，包括开始的点燃，提供了谐振电路，确切地说，在开关S1和S2之间的抽头与电感性元件L1的一个端子耦合，电感性元件的另一端子与灯LP的电极耦合。与灯并联地连接有电容器C3。电感性元件L1和电容器C3一同形成了串联谐振电路：在与激励开关S1和S2的时钟匹配地适当选择元件的情况下，振荡电路进入谐振，并且在灯LP上降落特别高的电压，该电压足以进行点燃。在激励开关S1和S2的情况下，在此要使用简单的电路，示例性地针对开关S2象征性地示出了电路Sch。无需通过微控制器来激励开关S1和S2。

灯LP在其被点燃之前首先必须被预热，由此该灯具有长的寿命并且在工作中最佳地运行。因此重要的是，并不过快地达到点燃电压。为此目的，电感性元件L1的在电极侧的端子通过正温度系数热敏电阻PTC经由二极管D1和D2与直流电源(所示即电容器C1)的两个端子耦合。二极管D1和D2连接为使得它们将灯电压箝位：一旦在图1中上部的电极灯LP上有电势，该电势高于或者低于直流电源的端子的电势时，电流流过二极管D1或者流过二极管D2。由此，只要正温度系数热敏电阻PTC保持低阻值，在灯上的电压就受限，首先并不发生点燃。在该阶段中，灯LP的灯丝、即电极被预热。在预热时，同时加热正温度系数热敏电阻PTC。一旦正温度系数热敏电阻变为高阻值，具有正温度系数热敏电阻PTC和二极管D1和D2的分支对于灯上的电压不再具有显著的影响，并且具有元件L1和C3的串联谐振电路可以进入谐振，直到在灯LP上降落有点燃电压并且发生点燃。

本发明关心的问题是，在灯的工作中、即在点燃之后会出现过高的电压。现在利用了正温度系数热敏电阻PTC在灯工作一段时间之后又冷却并且变为低阻值。如果灯燃烧电压LP过高，则由此电流流过二极管D1和D2。这可以被检测：迄今所描述的已知类型的电路装置补充以电阻元件R1，在此与二极管D2串联，即与地端子串联。分析装置A检测在电阻元件R1上降落的电压。如果在预先确定的时间段上该电压过高，则分析装置A使得电路Sch中的电势V改变，使得电路Sch的开关S2改变，从而使开关S2不再被操作。灯LP由此被关断。必要时，分析装置也可以影响至开关S1的另一电路。分析装置包括时间环节，例如大电容的、逐渐充电的电容器。在电容器上降落的电压确定了在晶体管的控制输入端或者栅极上的电势，并且由此确定了电势V，该电势负责电路Sch的运行，通过该电路断开开关S2。如果在电容器上的电压达到目标值，则开关S2持续断开，使得灯LP被关断。在分析装置A(开关S2通过该分析装置被断开)中的电容器现在应当选择为使得直到关断灯LP的时间段大于所希望的预热时间。于是也就是说在预热期间不发生关断。在2秒的预热时间情况下，例如在分析装置A中的时间环节可以选择为使得在2.5秒之后进行关断。在灯LP开始运行的情况下由此只有当2秒的预热时间之后在0.5秒的时间段上施加点燃电压时，才导致关断。于是，当灯LP还尚未点燃时，也引起关断。当要避免在以后的工作中在灯LP上的过压时，2.5秒的时间段也是可接受的，因为2.5秒还不足以发生过度的过热。

图2和3示出了根据图1的实施形式的变形方案，这些变形方案与根据图1的电路装置的不同在于与正温度系数热敏电阻PTC耦合的电路点。

在根据图2的实施形式中，在电感性元件L1中设置了抽头，并且该抽头耦合到正温度系数热敏电阻PTC。

在根据图3的变形方案中，替代单个的电容器C3，与灯LP平行地设置有两个电容器C3和C4构成的串联电路，并且在两个电容器C3和C4之间的电路点与正温度系数热敏电阻PTC耦合。

这些由现有技术中已知的类型的变形方案在此在根据本发明的电路装置上实现，该电路装置具有电阻元件R1和分析装置A，该分析装置在此与电路Sch耦合。

所示的三个实施形式具有共同点，即设置有电阻元件R1，分析装置A与该电阻元件关联。电阻元件R1与二极管D2串联。可能的是，将根据图1至3的电路扩展，使得在正温度系数热敏电阻PTC和电压端子之间的、包括二极管D1的分支中设置有电阻元件，并且分析装置也与该电阻元件关联，该分析装置截取该电阻元件上降落的电压并且同样地适于改变至开关S1或S2的电路Sch的电压V，并且由此关断相应的开关并且使其保持关断。通过该扩展，在如下异常情况下也可靠地引起灯LP的关断：其中灯燃烧电压仅仅在一种极性状态中异常。

Claims (10)

1.一种用于驱动低压放电灯(LP)的电路装置，具有： 

带有两个端子的电源(C1)； 

开关(S1，S2)； 

串联谐振电路，该串联谐振电路包括电感性元件(L1)，该电感性元件与低压放电灯(LP)的一个电极耦合，并且该串联谐振电路包括至少一个电容性元件(C3，C4)，该电容性元件与电感性元件(L1)串联并且与低压放电灯(LP)并联； 

用于对开关(S1，S2)进行控制使得串联谐振电路被施加以交流电压的装置(Sch)；其特征在于， 

所述电路装置进一步包括正温度系数热敏电阻(PTC)，其一方面与串联谐振电路的电路点连接，并且另一方面与第二二极管(D2)的阴极连接并与第一二极管(D1)的阳极连接，该第二二极管(D2)的阳极与电源(C1)的第二端子耦合，该第一二极管(D1)的阴极与电源(C1)的第一端子耦合， 

其中，在所述电路中在电源(C1)的端子和正温度系数热敏电阻(PTC)之间与第二二极管(D2)串联有电阻元件(R1)，其中分析装置(A)截取在电阻元件(R1)上降落的电压并且与用于进行控制的装置(Sch)耦合，以便将该用于进行控制的装置去激活。 

2.根据权利要求1所述的电路装置，具有两个开关(S1，S2)，这些开关串联在电源(C1)的端子之间，其中在开关之间的中间抽头与电感性元件(L1)耦合。 

3.根据权利要求1或2所述的电路装置，其中电路点在电感性元件(L1)和所述至少一个电容性元件(C3)之间。 

4.根据权利要求1或2所述的电路装置，其中电路点是在电感性元件(L1)中的抽头。 

5.根据权利要求1或2所述的电路装置，其中串联谐振电路具有与低压放电灯(LP)并联的两个串联的电容性元件(C3，C4)，并且其中电路点在两个电容性元件(C3，C4)之间。 

6.根据权利要求1或2所述的电路装置，其中电阻元件(R1)连接 在电源(C1)的地端子和正温度系数热敏电阻(PTC)之间的路径中。 

7.根据权利要求1或2所述的电路装置，其中正温度系数热敏电阻通过具有第一二极管和电阻元件的路径与电源的第一端子耦合，以及通过具有第二二极管和另外的电阻元件的另外的路径与电源的第二端子耦合，其中两个电阻元件分别与分析装置关联，该分析装置截取在相应的电阻元件上降落的电压并且与用于进行控制的装置耦合，以便将所述用于进行控制的装置去激活。 

8.根据权利要求1或2所述的电路装置，其中分析装置(A)包括时间环节，使得当在电阻元件(R1)上在预先确定的时间段上降落的在阈值以上的电压时，引起去激活，其中预先确定的时间段长于在点燃低压放电灯之前的预热时间。 

9.一种用于借助根据权利要求1所述的电路装置来驱动低压放电灯(LP)的方法，其特征在于，在点燃低压放电灯(LP)之后检测何时电流流过正温度系数热敏电阻(PTC)，并且其中如果在预先确定的时间段上这种电流的电流强度大于预先确定的阈值时，关断低压放电灯(LP)。 

10.根据权利要求9所述的方法，其中预先确定的时间段大于在点燃低压放电灯之前的预热时间。