CN101960924B - 可调光瞬时启动镇流器 - Google Patents

Abstract

在瞬时启动镇流器中，调光控制在操作范围上提供，其中由该镇流器驱动的灯不要求外部阴极加热。接口电路(92)包括感应地耦合于逆变器电路(12)的绕组(68、70)的绕组(90)。该接口电路(92)还包括与绕组(90)并联的可变阻抗，其中该可变阻抗包括晶体管(96)和齐纳二极管(98)。通过改变控制导线(94)之间的输入电压，绕组(90)的视在电感改变。该变化影响逆变器电路(12)的开关频率，其影响提供给灯的驱动信号的频率。从而瞬时启动镇流器可以被调节而不使用多个镇流器和/或外部阴极加热。

Description

可调光瞬时启动镇流器

该申请涉及当前审批中的给Nerone等人的US申请序列号11/343,335，其全文通过引用结合于本文。

技术领域

本申请涉及电子照明。更具体地，它涉及可调光电子镇流器并且将通过对其特定参考来描述。要意识到本镇流器还可以在其他照明应用中使用，并且不限于前面提到的应用。

背景技术

在过去，可调光镇流器系统典型地由多个分立镇流器构成。为了获得较低的光输出，该镇流器中的一个或多个将关闭。相反，当期望较大光输出时，更多镇流器激活。该方式具有仅能产生光输出的不连续水平的缺点。由于每个镇流器仅能产生单个光输出，集合输出限制于存在的镇流器的各种组合可以产生的输出。此外，该设置对于要照明的相同空间还需要多个灯，引起空间的低效使用。

在可调光照明应用中的另一个方式是通过改变镇流器的工作电压来调节单个镇流器，即通过改变用于向灯供电的高频信号的电压。在这样的系统中的一个缺点是当高频信号的电压减小时，灯阴极冷却。这可以导致灯熄灭和对阴极的不必要的损伤。为了避免该问题，这样的系统应用外部阴极加热。尽管这解决过早熄灭的问题，镇流器吸取未用于向灯供电的功率。这减小镇流器的整体效率。

本申请考虑克服上文提及的问题及其他的新的和改进的可调光电子镇流器。

发明内容

根据一个方面，提供调光瞬时启动照明镇流器电路。第一和第二开关接收直流并将它转换为交流并且将该交流提供给至少一个灯。第一电感绕组连接在第一开关的栅极和源极之间。第二电感绕组连接在第二开关的栅极和源极之间。谐振部分确定镇流器的工作频率。接口电路接收输入并且控制该至少一个灯的光输出。

根据另一个方面，提供用瞬时启动镇流器对荧光灯调光的方法。DC信号提供给镇流器。该DC信号转换为AC信号。该AC信号提供以向至少一个灯供电。到该至少一个灯的AC信号的频率用接口电路改变。

根据另一个方面，提供用于对瞬时启动镇流器调光的接口电路。控制绕组与该镇流器接口。与该控制绕组并联的可变阻抗改变该控制绕组的视在电感。包括用于输入控制信号的控制导线，该控制信号改变可变阻抗的导电性。齐纳二极管提供启动保护。整流器将AC信号转换为DC信号。平滑电路将DC信号平滑。

附图说明

图1是根据本申请的可调光瞬时启动电子镇流器的电路图；

图2是图1的接口电路的一个特定实施例的电路图；

图3是图1的接口电路的第二实施例的电路图。

具体实施方式

参照图1，例如瞬时启动镇流器等镇流器电路10包括逆变器电路12、谐振电路或网络14和钳位电路16。DC电压通过从正电压端子20引出的正总线轨18供应给逆变器12。该电路10在连接到接地或公共端子24的公共导体22处结束。高频总线26由如下文详细描述的谐振电路14产生。第一、第二、第三到第n个灯28、30、32、34通过第一、第二、第三和第n个镇流电容器36、38、40、42耦合于高频总线26。从而，如果一个灯移除，其他继续工作。可以设想任何数量的灯可以连接到高频总线26。例如灯28、30、32、34通过关联的镇流电容器36、38、40、42耦合于高频总线26。

逆变器12包括串联连接在导体18和22之间的模拟上和下(即第一和第二)开关44和46，例如两个n沟道MOSFET器件(如示出的)用以激发谐振电路14。要理解还可这样配置例如p沟道MOSFET、其他场效应晶体管或双极结晶体管等其他类型的晶体管。高频总线26由逆变器12和谐振电路14产生并且包括谐振电感器48和等效于第一、第二和第三电容器50、52、54和镇流电容器36、38、40、42(其还防止DC电流流过灯28、30、32、34)的等效谐振电容。尽管它们确实对谐振电路有贡献，但镇流电容器36、38、40、42主要用作镇流电容器。开关44和46合作以在公共第一节点56提供方波以激发谐振电路14。

一般指定60和62的第一和第二栅极驱动电路分别包括第一和第二驱动电感器64、66，其是互相耦合于谐振电感器48以在驱动电感器64、66中感生与在谐振电路14中的电流的瞬时变化率成比例的电压的二次绕组。第一和第二二次电感器68、70串联连接到第一和第二驱动电感器64、66和开关44和46的栅极。该栅极驱动电路60、62用于控制相应上和下开关44、46的工作。更具体地，该栅极驱动电路60、62在第一半周期中维持上开关44“接通”以及在第二半周期中维持下开关46“接通”。方波在节点56产生并且用于激发谐振电路。第一和第二双向电压钳71、73分别并联连接到二次电感器68、70，各包括一对背对背齐纳二极管。该双向电压钳71、73起作用以将栅源电压的正和负偏移(excursion)钳位到由该背对背齐纳二极管的额定电压确定的相应限制。每个双向电压钳71、73与相应第一或第二二次电感器68、70合作使得在灯的触发(ignition)期间横过谐振电路14的电压的基频分量和谐振电感器48中的AC电流之间的相位角接近零。

上和下电容器72、74与相应第一和第二二次电感器68、70串联。在启动过程中，电容器72从电压端子18充电。电容器72两端的电压初始为零，并且在启动过程期间，串联连接的电感器64和68基本上充当短路，这由于对电容器72充电的相对长的时间常数。当电容器72充电到开关44的栅源电压的阈值电压(例如，2-3伏特)时，开关44接通，其引起小的偏压电流流过开关44。所得的电流在公共漏极偏置开关44(A类放大器配置)。这产生充分增益的放大器使得谐振电路14和门控电路60的组合产生再生动作，其启动逆变器进入包括电容器72和电感器68的网络的谐振频率附近的振荡。产生的频率高于谐振电路14的谐振频率。这产生延迟公共节点56处产生的电压的基频(fundamental)的谐振电流，允许逆变器12在触发灯之前采用软开关模式工作。从而，逆变器12开始采用线性模式工作并且转变为开关D类模式。于是，当电流通过谐振电路14积累时，高频总线26的电压增加以触发灯，同时维持软开关模式，通过触发并且进入灯的接通、电弧模式。

在镇流器电路10的稳态工作期间，在公共节点56为方波的电压大约是正极端子20的电压的一半。曾经在电容器72上存在的偏压减小。工作频率使得包括电容器72和电感器68的第一网络76和包括电容器74和电感器70的第二网络78是等效感应的。即，工作频率高于相同的第一和第二网络76、78的谐振频率。这引起门电路的适当的相移以允许电流流过电感器48以延迟公共节点56处产生的电压的基频(fundamental frequency)。从而，逆变器12的软开关在稳态工作期间维持。

逆变器12的输出电压通过钳位电路16的串联连接的钳位二极管80、82钳位以限制产生的用以启动灯28、30、32、34的高电压。钳位电路16进一步包括第二和第三电容器52、54，其本质上彼此并联连接。每个钳位二极管80、82连接在关联的第二或第三电容器52、54两端。在灯启动之前，灯的电路是断开的，因为每个灯28、30、32、34的阻抗被看到为非常高的阻抗。谐振电路14由电容器36、38、40、42、50、52和54和谐振电感器48构成。谐振电路14在谐振附近被驱动。当在公共节点56的输出电压增加时，钳位二极管80、82启动以钳位，防止第二和第三电容器52、54两端的电压改变符号并且限制输出电压到不引起逆变器12部件过热的值。当钳位二极管80、82钳位第二和第三电容器52、54时，谐振电路14变为由镇流电容器36、38、40、42和谐振电感器48构成。即，当钳位二极管80、82不导通时获得谐振。当灯触发时，阻抗快速减小。因此在公共节点52的电压减小。当镇流器10进入稳态工作时，钳位二极管80、82中断对第二和第三电容器52、54的钳位。谐振再次由电容器36、38、40、42、50、52和54和谐振电感器48控制。

采用上文描述的方式，逆变器12在公共节点56提供高频总线26同时维持开关44、46的软开关状态。当这些灯的剩余部分点亮时逆变器12能够启动单个灯，因为在高频总线处有足够电压允许触发。

接口电感器90耦合于电感器68和70。接口电感器90在接口电路92和逆变器12之间提供接口。现在参照图2，提供连续接口电路。输入在控制导线94之间提供给接口电路。该外部信号可是例如从0至10伏特。如果施加10伏特，那么镇流器10以100％运行，而如果施加0伏特信号，那么镇流器10以不要求外部阴极加热的最小值(大约50-60％)运行，其中调光在对应于镇流器工作的100％-50/60％的0-10伏特输入信号之中是连续的。

更具体地，接口电感器90被操纵以改变它的视在电感。这进而影响镇流器10的工作频率，其通过减小输出到灯的功率而对灯调光。可变阻抗与接口电感器90并联放置以操纵它的视在电感。该可变阻抗由晶体管96和齐纳二极管98构成。控制导线94在晶体管96的栅极和漏极之间附加，控制它的导电性，即它的观察到的阻抗。如果没有在控制导线94之间设置电压那么晶体管96不导通并且看见非常高的阻抗与接口电感器90并联。当施加于控制导线94的电压增加时，晶体管96的导电性也增加，由此降低看见与接口电感器并联的阻抗。当晶体管96的导电性改变时，在接口电感器90上的视在负载也如此。

二极管100、102、104和106形成全波桥式整流器，其用于将由电感器68和70提供的AC信号转换为DC信号。电容器108为接口电路92提供滤波。齐纳二极管110为启动目的提供保护。电容器112和电阻器114为接口信号提供附加滤波。

现在参考图3，提供接口电路92的另一个实施例。在该实施例中，单个控制导线116提供或是接通或是切断的输入，其决定晶体管是导通还是非导通。当晶体管118是导通时，那么接口电路92限制在齐纳二极管120的电压，强迫镇流器10进入较低输出状态。接口电路92的附加输入可以通过感应地耦合于电感器68、70的高频总线控制器从节点122提供到逆变器12。在图3中的高频总线控制器的一个可能的实施例可以在当前审批中的给Nerone等人的US申请序列号11/343,335中找到。再次参照本申请的图3，当晶体管118不导通时，没有附加的接口信号提供给镇流器10，从而镇流器10以100％运行。该实施例提供阶跃调光。例如，控制导线116可连接到运动传感器。当某人到场时灯可以达到全亮，但在其他时间调暗。电阻器124和126选择以适当地缓和来自控制导线的输入信号的电压，并且从而依赖于特定的输入源。电容器128、电阻器130和电阻器132向接口电路提供附加滤波。

本发明已经参考优选实施例描述。明显地，当其他人阅读并且理解前面的详细说明时其将想到修改和改动。意图是本发明解释为包括所有这样的修改和改动。

Claims (12)

1.一种调光瞬时启动照明镇流器电路，其包括：

第一和第二开关，用于接收直流并将它转换为交流，以及将所述交流提供给至少一个灯，所述第一和第二开关中的每个具有栅极和源极；

连接在所述第一开关的栅极和源极之间的第一电感绕组；

连接在所述第二开关的栅极和源极之间的第二电感绕组；

连接到所述第一和第二开关的源极的谐振部分，其确定所述镇流器的工作频率；

与所述第一和第二电感绕组接口的接口电路，所述接口电路接收输入并且控制所述至少一个灯的光输出，其中所述接口电路包括：

耦合于所述第一和第二电感绕组的电感绕组，

与所述电感绕组并联的第三开关，其具有可变阻抗，

与所述第三开关串联的齐纳二极管，以及

连接到所述第三开关的栅极和漏极的控制导线，其取决于施加于所述控制导线的电压控制所述开关的导电性。

2.如权利要求1所述的镇流器电路，其中施加于所述控制导线的电压从0到10伏特变化。

3.如权利要求1所述的镇流器电路，其中施加于所述控制导线的电压是二进制信号。

4.如权利要求1所述的镇流器电路，其中所述接口电路进一步包括：

用于转换AC输入电流为DC电流的桥式整流器。

5.如权利要求4所述的镇流器电路，其中所述接口电路进一步包括：

将由所述桥式整流器产生的所述DC信号平滑的平滑电路。

6.如权利要求4所述的镇流器电路，其中所述桥式整流器是全波桥式整流器。

7.如权利要求1所述的镇流器电路，其中所述接口电路进一步包括：

在启动期间向所述接口电路提供保护的齐纳二极管。

8.一种用瞬时启动镇流器对荧光灯调光的方法，其包括：

提供DC信号给所述镇流器；

将所述DC信号转换为AC信号；

提供所述AC信号以向至少一个灯供电；

用接口电路改变到所述至少一个灯的所述AC信号的频率，其中改变所述AC信号的频率的步骤包括：

感应地耦合所述接口电路的绕组到所述镇流器的逆变器电路的绕组，以及

通过以下步骤改变所述接口电路的绕组的视在电感：

与所述接口电路的绕组并联放置可变阻抗，以及

施加控制信号到所述可变阻抗，所述控制信号改变所述可变阻抗的导电性；

其中所述可变阻抗包括：

场效应晶体管；以及

与所述场效应晶体管串联的齐纳二极管。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述控制信号在所述场效应晶体管的栅极和漏极之间施加。

10.一种用于对瞬时启动镇流器调光的接口电路，其包括：

用于与所述镇流器接口的控制绕组；

与所述控制绕组并联用于改变所述控制绕组的视在电感的可变阻抗；

用于输入改变所述可变阻抗的导电性的控制信号的控制导线；

用于启动保护的齐纳二极管；

用于转换AC信号为DC信号的整流器；以及

用于将所述DC信号平滑的平滑电路；

其中，所述可变阻抗包括：与所述控制绕组并联的场效应晶体管；以及与所述场效应管串联的齐纳二极管。

11.如权利要求10所述的接口电路，其中所述控制信号为从0至10伏特。

12.如权利要求10所述的接口电路，其中所述控制信号是二进制信号。

Images