CN104012181A - 发光装置的操作 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种方法，该方法用于在优选构造成逆整流器的定时开关调节器电路(2)的基础上，操作至少一个发光装置(4)，例如气体放电灯，其中，由控制信号(VS1，VS2)控制开关调节器电路(2)的一个开关(S1，S2)，其中，由控制单元(5)在控制单元(5)的端子(11)上提供控制信号(VS1，VS2)，并且在开关(S1，S2)不受控制单元(5)控制的时间段中，端子(11)被控制单元(5)所使用以便接收信号。

Description

发光装置的操作

本发明涉及对尤其是气体放电灯的发光装置的操作。

通常由控制单元来承担对尤其是气体放电灯的发光装置的操作。这样的控制单元具有多种不同的端子，这些端子均被设计用于发出控制信号或者用于接收测量信号或其它反馈信号。

本发明的目的在于，在发光装置的操作过程中以有效的方式进行控制或调节或者进行故障识别。

根据本发明，该目的将通过独立权利要求的特征来解决。从属权利要求特别有利地进一步构成本发明的中心构想。

本发明的第一方面涉及一种在优选构造成逆整流器的定时的开关调节器电路的基础上用于操作至少一个发光装置，像例如操作气体放电灯的方法。开关调节器电路的开关由控制信号进行控制。该控制信号由控制单元提供在控制单元的端子上。

在开关未被控制单元控制的时间段中，端子被控制单元使用以便接收信号。也就是说，控制单元因此处于接收模式中。

由此可以利用上述操作方法来减少控制单元的端子的数量。

本发明的另一方面涉及一种被设计用于这种方法的控制电路或控制单元，尤其是ASIC或者微型控制器。

本发明的另一方面涉及一种用于尤其是气体放电灯的发光装置的操作设备，该操作设备具有这样的控制电路或该控制单元，或者被设计用于这样的方法。

本发明的另一方面涉及一种用于操作至少一个例如为气体放电灯的发光装置的操作电路，尤其是电子镇流器，在优选构造成逆整流器的定时的开关调节器电路的基础上进行。该操作电路被设计用于，通过控制信号来控制开关调节器电路的开关，其中该控制信号由控制单元在控制单元上的端子处提供。操作电路被设计用于，在开关未被控制单元控制的时间段中，端子被控制单元所使用以便接收信号。

针对本发明的这些不同方面提供了下面的有利的设计。

描述与发光装置操作相关的电气参数的测量信号被传输给端子。

通过由控制单元在端子上接收的信号或者测量信号，可以确定与发光装置的操作相关的故障状态。

该故障状态可以是断丝，或者是未安装发光装置，或者是发光装置与开关调节电路错误地接合。

通过由控制单元在端子上接收的信号或者测量信号，可以确定所安装的发光装置的类型，并且可以相应地设置至少一个与该发光装置的类型相匹配的操作参数。

该端子可以通过直流通路与发光装置连接。或者该端子可以与由发光装置所形成的直流通路相连。

该直流通路可以连接到发光装置的高电势的灯丝上并且/或者连接到发光装置的低电势的灯丝上。

可以在该直流通路上施加电压，优选施加直流电压。

施加在直流通路上的电压可以区别于开关调节器电路的输入电压。

施加在直流通路上的电压可以是控制单元的内部电压或者电流。

可以由控制单元来检测在端子上接收的信号或者测量信号的电平的变化。优选可以针对发光装置的操作采取相应的措施。

在端子上接收的信号或者测量信号的电平可以由控制单元与阈值进行比较。优选可以针对发光装置的操作采取相应的措施。

当开关调节器电路未定时或者未被操作时，该端子可以首先开启以便接收信号。

开关调节器电路可以具有通过控制单元电势分离的，优选电势较高的开关和优选电势较低的开关。用于接收信号的端子可以用于控制通过控制单元电势分离的开关。

该开关调节器电路可以具有控制单元的电势较高的开关和在接地连通的电势较低的开关。用于接收信号的端子可以用于控制该电势较高的开关。

现在将参照附图对本发明的其他优点、特性和特征进行描述。

其中图1示出了本发明的一个实施方式的示意性视图。

在图1中示出了根据本发明的照明系统1的实施方式。该照明系统1包括优选可调光的发光装置的操作设备。作为发光装置考虑的是例如气体放电等，尤其是荧光灯。

该照明系统1被供以第一电压V_bus。该第一电压例如是直流电压或者DC电压。这种类型的直流电压作为母线电压或者中间电路电压来提供。为此在输入侧例如通过AC-DC变压器(未示出)对交流电源电压进行整流。随后被整流的交流电压通过优选借助开关被有源定时的PFC(功率因数校正)电路(未示出)与适用于发光装置4的操作的电平相匹配。被整流的交流电压可以增大或减小。该被整流的交流电压优选提高300V和400V之间，以用于操作气体放电灯。

该直流电压V_bus被输送给逆整流器2，该逆整流器在图1的实施方式中被实现为半桥。另选地该逆整流器2可以被实现为全桥。通常认为逆整流器2是被设计为谐振变压器的开关调节器。该逆整流器2产生交流电压，该交流电压具有可通过控制单元5调节的频率。对于所连接的气体放电灯4的亮度调节可以通过所产生的交流电压的频率变化和/或通过供应给逆整流器2的直流电压V_bus的电平变化来实现。

设计为半桥的逆整流器2包括两个交替的串联的开关S1、S2。开关S1、S2优选构造成功率晶体管并且尤其作为MOSFET。也被称为高电势开关的第一开关S1的漏极端子与直流电压V_bus相连接。高电势开关S1的源级端子与也被称为低电势开关的第二开关S2的漏极端子相连。低电势开关的源极端子最终接地。

开关S1、S2的接通以已知的方式通过控制单元5来实现，该控制单元被实现为尤其为ASIC的集成电路(IC)。该控制单元具有两个端子11、12，这两个端子用于控制相应的开关S1、S2。

在第一端子11处由控制单元5产生第一控制信号V_sl。该第一控制信号V_sl以直接或间接的方式来控制开关S1。在第二端子12处由控制单元5提供用于控制低电势开关S2的第二控制信号V_s2。在低电势开关S2的栅极端子和源极端子之间还设置有电阻R5。这种控制信号V_sl和V_s2的形式是本身已知的。因此，这种控制信号V_sl和V_s2可以例如构成PWM信号。

图1示出了间接控制开关S1的实施方式，其中在端子11和高电势开关S1之间设置有中间电路6。该中间电路6主要用于引发控制单元5和开关S1之间的电势分离。该中间电路6包括变压器L1、相对于变压器L1的初级端电容器C1和次级端的电路，该次级端电路包括由变压器的次级线圈构成的串联电路，电容器C2、电阻R2和二极管D1。二极管D1的阴极连接到开关S1的栅极端子上。输出电阻R4与该串联电路并联接通。与电阻R3串联接通的晶体管T同样与该串联电路平行布置。中间电路6是可选的，并且可以省去。当然电势分离也将因此被省略。

在两个开关S1、S2的交点处连接有负载电路13，该负载电路具有串联谐振电路3和发光装置4。该串联谐振电路3由第一电容器C3、线圈L2和第二电容器C4组成。第一电容器C3是耦合电容器，其将负载电路13电容式地连接到逆整流器2的交点处。该线圈L2和第二电容器C4分别是串联谐振电路3的谐振感应件和谐振电容器。发光装置4的放电线路与谐振电容器C4并联接通。

谐振输出电路串联谐振电路3或者负载电路13还可以附加地具有电气构件或者另选的接线。利用串联谐振谐振电路3来操作尤其是至少一个气体放电灯的至少一个发光装置4。

此外，设置有两个用于发光装置4的第一灯丝或者加热灯丝的端子7和8和用于发光装置4的第二灯丝或者加热灯丝的两个端子9和10。第一或者说上部的又或者高电势的灯丝连接到谐振感应件L2和谐振电容器C4之间的连接点。第二或者说下部的又或者低电势的灯丝接地。在另一个灯丝的两个端子之间分别设置由线圈L3、L4和电容器C5、C6组成的串联电路。由此可以例如以已知的方式将加热功率通过每个线圈L3、L4以电感方式传递到灯丝中。尤其在可调光的操作电路中优选这种加热功率电感方式的传递。

下部加热灯丝或者用于下部加热灯丝的端子9通过分压器与第二电压V_dd连接。分压器被构造成使得两个电阻R1和R6在第二电压V_dd和端子9之间串联接通。

在图1的实施方式中，这两个电阻R1和R6之间的连接点与用于控制高电势开关S1的端子11连接。为此作为替代或补充，可以将该连接点连接到控制单元5的第二端子12上，以控制低电势开关S2。

通过分压器利用布置在端子9和10之间的发光装置的下部灯丝和电阻R6、R1构成直流通路或者直流电流通路14。通过该直流通路14(或者也被称为直流识别通路14)可以测定出，是否存在发光装置损坏或者故障状态。这种类型的灯损坏例如可能包括：存在断丝；未安装发光装置；或者发光装置被取出。

因为平行于下部螺旋设置的电容器C6在这种损坏情况下(例如断丝，未安装或者移除发光装置)不允许直流电流流过，因此直流通路中断。因此根据是否安装有起作用的灯丝的情况，在端子11上通过分压器产生另一个电压。如果在端子11上测定出的电压位于确定的第一预定范围中，则可以得出故障状态。如果该电压位于第二电压范围中，则控制单元5可以测定出存在发光装置，并且将该识别信息用于对发光装置的进一步操作。

通过直流通路在端子11上还可以由控制单元5来执行对加热线圈或者发光装置的识别，以便能够由此优选通过存在于控制单元5中的调整表格来推导例如待被调节的操作参数。如已经描述的，可以判断出究竟是否安装有发光装置4。另选地，例如当端子11处的电平相对于之前的时间点来说发生改变时，还可以识别出发光装置是新安装的还是被更换过的。

根据本发明，ASIC5由此可以控制半桥式逆整流器2的高电平开关S1和低电平开关S2，该逆整流器2供应具有气体放电灯4的负载电路13。

有利的是，根据本发明可以减少该ASIC5的所需的引脚数量。

根据本发明，ASIC5的独有的引脚11不仅用于识别所安装的灯泡4，并且用于控制半桥式逆整流器2的高电平开关S1。借助ASIC5的这些引脚可以测定出，是否安装有带灯丝的灯泡4，这是因为在该引脚处的电压尤其依赖于灯丝的安装情况发生改变。

对于已安装的灯丝的识别过程优选在所谓的待用状态中实现，其中半桥2未被定时。

在引脚11处，直流通路14朝向气体放电灯4的灯丝连接，该引脚11在定时的半桥2中控制高电平开关S1。

逆整流器2的低电平开关S2与用于所安装的灯4的直流识别通路的组合通常也是可行的，但是不具有例如电分离的优点，这种电分离状态通常存在于高电平开关S1中。

还可以可选地在地面与低电平开关S2之间设置测量电阻15，该测量电阻15在图1中以虚线示出。因此有利的是，将识别通路14定位在用于高电平开关S1的端子11处，这是因为低电平开关S2与直流识别通路的组合将导致产生始终流经测量电阻15的直流电流。

当然，ASIC5除了图1中示出的两个引脚11、12(输出信号低电平开关、输出信号高电平开关与用于灯具的识别通路进行组合)之外还可以具有其他的引脚。针对本发明的重要意义在于，“灯存在”与“高电平控制”的功能在ASIC5的引脚处进行组合。

在ASIC5中内部设置有不同的电压标准：在待用状态中，其中如所述的，半桥2未定时，并且由此可以通过直流通路14来识别灯是否存在；或者针对有源定时的半桥2的高电平控制的情况。

直流识别通路14可以不仅像在图1中所示的那样由低电势灯丝，而且还由高电势灯丝来引导，或者甚至由两者来引导。

电压V_dd例如可以在ASIC5内部产生。

当装入灯丝时，该灯丝与电阻R1和电阻R6一起构成分压器，并且由此构成直流通路14，因此在安装有灯丝的情况下，在获取引脚11处产生区别于故障灯丝的电压。

另选地可以在内部将电流源与获取引脚11(在待用状态下)接通，从而使得直流电流仅在存在的灯丝中流动。

两个实施方式的共同点在于，其中直流通路14所使用的螺纹灯丝部分被构造以用于获取引脚11。

还规定了，存在其他的测定电路和故障测定电路，例如为了识别在半桥2工作时灯丝故障或者其他灯泡故障的存在。

ASIC5优选具有至少一个其它引脚，以便在尚未被定时的半桥2中，通过具有电阻的启动电路另外由电源电压供电。

在未定时的半桥2中，则优选在半桥逆变流器2的中点电压基础上向ASIC5供电。

在时间上分开的时间段中测定是否存在灯丝或者来产生用于高电平开关S1的输出信号。用于识别灯丝的存在情况的时间段优选是其中半桥2不工作的时间段。当时间段(其中保持有源操作的半桥2和未接通的高电平开关S1)对于获取信息来说可能太短时，这种设计则是特别有利的。

控制单元尤其被设计用于，通过端子11来生成具有例如13V电平的控制信号，并且接收具有例如3.3V的低电平的测量信号。

本发明还可以用于LED的驱动器。可以例如使用谐振的半桥变压器。此时可以实现连接识别或者读取关于LED的信息。例如可以平行于LED设置编码元件。该编码元件可以通过电阻或者也通过DIP开关来构成。电阻的数值或者所设定的DIP开关的组合可以由此作为例如关于LED的分级信息、额定电流信息或者颜色信息的信息被读取出来。

附图标记

1   照明系统

2      逆整流器

3      串联谐振电路

4      气体放电灯

5      控制单元

6      用于高电势开关的中间电路

7、8   用于气体放电灯的第一灯丝的端子

9、10  用于气体放电灯的第二灯丝的端子

11     控制单元的端子，用于控制高电势开关并且用于测定灯丝的存在性

12     控制单元的端子，用于控制低电势开关

13     负载电路

14     直流通路

15     测量电阻

C1、C2 中间电路6的电容器

C3、C4 串联谐振电路3的电容器

C5、C6 负载电路13的电容器

D1     中间电路6的二极管

L1     中间电路6的变压器

L2     串联谐振电路3的线圈

L3、L4 负载电路13的线圈

R1、R6 直流通路的电阻

R2、R3、R4  中间电路6的电阻

R5     电阻

S1     逆整流器2的高电势开关

S2     逆整流器2的低电势开关

T      中间电路6的晶体管

V_bus   第一直流电压

V_dd    第二直流电压

V_s1    用于高电势开关S1的控制信号

V_s2    用于低电势开关S2的控制信号

Claims (18)

1.一种方法，该方法用于在优选构造成逆整流器的定时的开关调节器电路(2)的基础上，操作至少一个例如气体放电灯的发光装置(4)，其中

所述开关调节器电路(2)的开关(S1，S2)由控制信号(VS1，VS2)所控制，其中所述控制信号(VS1，VS2)由控制单元(5)在控制单元(5)的端子(11)处提供，并且

在所述开关(S1，S2)不受所述控制单元(5)控制的时间段中，所述端子(11)被所述控制单元(5)所使用以便接收信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中描述与所述发光装置(4)的操作相关的电气参数的测量信号作为信号被传输给所述端子(11)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过由所述控制单元(5)在所述端子(11)上接收的信号或者测量信号可以确定与所述发光装置(4)的操作相关的故障状态。

4.根据权利要求3所述的方法，其中该故障状态是断丝，或者是未安装所述发光装置(4)，或者是发光装置(4)与所述开关调节器电路(2)错误地接合。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过由所述控制单元(5)在所述端子(11)上接收的信号或者测量信号可以确定所安装的发光装置(4)的类型并且可以相应地设置至少一个与所述发光装置类型相匹配的操作参数。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述端子(11)通过直流通路(14)与所述发光装置(4)相连或者其中所述端子(11)与由所述发光装置(4)所形成的直流通路(14)相连。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述直流通路(14)连接到所述发光装置(4)的所述高电势的灯丝上并且/或者连接到所述发光装置(4)的低电势的灯丝上。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中在所述直流通路(14)上施加电压(Vdd)，优选施加直流电压。

9.根据权利要求8所述的方法，其中施加在所述直流通路(14)上的电压(Vdd)区别于所述开关调节器电路(2)的输入电压(Vbus)。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中施加在所述直流通路(14)上的电压是所述控制单元(5)的内部电压或者电流。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中由所述控制单元(5)来检测在所述端子(11)上接收的信号或者测量信号的电平的变化，并且优选针对所述发光装置(4)的操作采取相应的措施。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述端子(11)上接收的信号或者测量信号的电平通过所述控制单元(5)与阈值进行比较，并且优选针对所述发光装置(4)的操作采取相应的措施。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中当所述开关调节器电路(2)未被定时或者未操作时，则所述端子(11)被开启以接收信号。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述开关调节器电路(2)具有通过所述控制单元(5)电势分离的，优选高电势的开关(S1)和优选低电势的开关(S2)，以及用于接收信号的所述端子(11)用以控制通过所述控制单元(5)电势分离的开关(S1)。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述开关调节器电路(2)具有所述控制单元(5)高电势的开关(S1)和接地的低电势开关(S2)，以及用于接收信号的所述端子(11)用以控制高电势开关(S1)。

16.一种控制电路，尤其是ASIC或者微型控制器，其被设计用于根据前述权利要求中的任一项所述的方法。

17.一种操作设备，其用于发光装置(4)，尤其是用于气体放电灯，该操作设备具有根据权利要求16所述的控制电路并且该操作设备被设计用于根据前述权利要求a至15中的任一项所述的方法。

18.一种操作电路，该操作电路尤其为电子镇流器，用于操作至少一个例如气体放电灯的发光装置(4)，在优选构造成逆整流器的定时的开关调节器电路(2)的基础上，该操作电路被设计成使得

所述开关调节器电路(2)的开关(S1，S2)由控制信号(VS1，VS2)所控制，其中所述控制信号(VS1，VS2)由控制单元(5)在控制单元(5)的端子(11)处提供，并且

在所述开关(S1，S2)不受所述控制单元(5)控制的时间段中，所述端子(11)被所述控制单元(5)所使用以便接收信号。