CN104255084B - 用于灯镇流器的分步调光方法 - Google Patents

Abstract

用于操作多个并联的荧光灯的镇流器包括逆变器，所述逆变器耦合至DC输入，并被配置为产生逆变器输出电压以给多个并联的荧光灯供电。多个镇流电容器单独地串联耦合在逆变器输出电压和对应的一个或多个荧光灯。电压调节器被耦合至逆变器，并将逆变器输出控制在大体恒定的工作电压，以使发光的灯保持发光而不发光的灯保持不发光。包括并且每一个包括调光电路的至少一个调光电路操作性地耦合至对应的镇流电容器并配置为接收灯控制信号。当接收灯控制信号，每一个调光电路成为可操作以熄灭对应的灯，并且当移除灯控制信号，每一个调光电路成为不操作。

Description

用于灯镇流器的分步调光方法

背景技术

技术领域

本公开的几个方面通常涉及电致发光设备领域，并且具体涉及用于电致发光设备的荧光灯镇流器。

相关技术的描述

气体放电灯是一种电致发光设备，其通过灯内的气体或蒸气传递电流而产生光。蒸气中的原子从电流吸收能量，然后将能量释放为光。一种最著名的气体放电灯是荧光灯，其经常被用于办公室和家中。荧光灯包含汞蒸气，其原子在非可见短波长紫外区中发射光。然后，紫外辐射使得设置在灯管内部的荧光粉发荧光，由此产生可见光。存在三种类型的气体放电灯：低压灯、高压灯和高密度放电(HID)灯。低压灯，诸如荧光灯，具有低于大气压的蒸气压，而高压灯具有接近或大于大气压的蒸气压。HID灯使用电极之间的电弧。

荧光灯，以及一些其他类型的气体放电灯，展现出被称为负电阻的现象，其中增加流经灯的电流会降低灯电阻而允许流过更大电流。如果不加控制，负电阻会产生不稳定的状态，其中灯电流迅速增加至破坏灯的水平。在使用直流(DC)驱动时，灯电流可以通过放置与灯串联的简单电阻来限制。然而，这意味着电阻消耗的能量至少与灯一样多，导致非常低效地产生光。在实践中，荧光灯几乎总是使用交流(AC)驱动，交流(AC)允许使用可以在不消耗能量的情况下限制交流流动的电感器或其他类型的振荡电路来限制灯电流。这些电流控制电路通常指的是镇流电路或“镇流器”。在实践中，术语镇流器一般是指整个荧光灯驱动电路，不仅仅是电流限制部分。

在荧光灯任一端的阴极被用于将电子注入至灯内的蒸气。阴极被构造为涂敷有用于增强电子注入的辐射材料的灯丝，此处辐射混合物通常包括氧化钡、氧化锶和氧化钙的混合物。小电流通过灯丝，以将灯丝加热至克服辐射材料结合力而允许发生电子热辐射的温度。再跨灯施加电势时，电子从涂敷在阴极上的辐射材料释放出来，使得电流流经灯内的蒸气。在灯在工作时并且特别是在灯启动时，辐射混合物通过电子或汞离子的轰击而从灯丝慢慢地溅射掉。在荧光灯寿命的最后几小时内，在一个端部的辐射混合物几乎耗尽，并且阴极开始难以发射电子到蒸气内，导致流经灯的交流的轻微整流。灯在辐射混合物耗尽之后继续工作可能导致过热。过热可以导致玻璃破裂，玻璃的破裂会产生危险状态并释放汞蒸气。因此，可以期望的是确定灯接近其寿命终止(EOL)和关掉它们的时间。用于在问题出现之前检测灯接近其寿命终止和将其关闭的时间的方法是复杂的，并且不总提供重点灯的检测，即取代失效或缺失的灯以及自动重新启动替代的灯。这里，关闭灯中的电弧和将灯置于未点亮或辉光状态的过程指的是“熄灭”。熄灭失效灯的常用方法是降低灯电流，以使电弧消失，并且灯变为未发光，同时仍旧保持足够的电流，以将加热的阴极保持在可以维持热电子辐射的水平。在灯以这种方式熄灭时，灯的端部经常发出辉光。因为这个至辉光的趋势，不发光和低电流状态指的是“辉光状态”。

参见图1，示出了典型的荧光灯镇流器102的示意性框图，其使用整流电容器以提供寿命终止保护。荧光灯镇流器102通常指的是具有寿命终止保护(EOL)的程序启动的、非调光镇流器。荧光灯镇流器102被配置为减少供给至接近于其寿命终止的灯的电流，并且已经开始以熄灭整流的灯并强迫其进入辉光状态的方式展现出整流，同时剩余的、非整流的灯继续在正常水平下工作。

如图1所示，镇流器102从适当的AC电源104接收电力，并且为一个或多个灯108供电。在整个描述中，下标“r”被用于指示接近其寿命终止并展现灯电流的整流的灯，例如，“失效灯108r”，同时下标“n”被用于指示正常工作的灯，即非整流的。为了描述，下标“a”、“b”、“c”或“d”将被用于指示一组多个部件中的特定的一个，例如，“灯108a”被用于指示一组灯中的第一灯108，并且“镇流电容器106d”被用于指示一组镇流电容器106中的第四个。类似的下标被用于指示一组对应的部件，例如第三镇流电容器被指示为“106c”，并且对应的灯被指示为“108c”，即如果灯及其镇流电容器串联，则灯108c与镇流电容器106c串联并“对应”于镇流电容器106c，并且灯108d与镇流电容器106d串联并“对应”于镇流电容器106d等。

镇流器102包括AC到DC功率电路109，其使用整流器110将AC输入功率104转换为DC功率112。整流器110产生镇流的DC电压112，其被供给至开关型DC-DC转换器120以产生DC功率122驱动逆变器140。DC-DC转换器120包括各种由适当的控制信号(未示出)操作的开关器件以产生调节的DC功率输出122。转换器120是具有控制器130的升压转换器，控制器130可以包括功率因子控制(“PFC”)部件136以控制镇流器102的功率因子。

镇流器102进一步包括逆变器140，逆变器140也被认为是自振荡逆变器，其接收调节的DC电压122并提供AC输出123，以通过对应的镇流电容器106驱动一个或多个并联的灯负载108。尽管图1中示出了两个灯108n和108r，但是镇流器102可以驱动任意数量的灯，此处每个灯都在镇流电容器106中具有对应的电容器。逆变器140在电压调节器150和程序启动电路180的控制下工作。逆变器140可以是能够产生适用于驱动一个或多个灯108的高频功率123的任意形式的转换电路。在工作中，在一个或多个灯108r逼近寿命终止时，它们开始展现出整流。整流的过程将DC偏置引导为流经灯108r的AC电流。这个DC偏置给对应的镇流电容106充电，由此减少流经整流的灯108r的电流，将灯108r熄灭并使灯108r进入辉光状态。通过减少流经整流灯108r的电流，防止过热和可能的破裂或泄露汞蒸气。在这种情况下，来自被指示为灯108r的失效灯的DC偏置电流仅仅对与失效或整流灯108r相关联的那些镇流电容器106充电。因此，剩下的镇流电容器106不会容留电荷，并且不会减少流经非整流灯108n的电流，允许它们继续正常工作。

镇流器102包括具有重点灯检测电路162的热启动电路160，检测器电路162检测灯108中的一个被取代并重启逆变器140的时间。在逆变器140重新启动时，热启动电路160控制电压调节器150，以使灯点亮电压被提供至灯108一段时间，这段时间允许所有的灯108在恢复正常操作电压123之前重新启动。上面所描述的寿命终止保护(“EOL保护”)被公开在2009年7月9日递交的共同待审申请12/500009中。

荧光灯不可以使用为白炽灯而设计的标准调光器来调光。因为荧光灯中的阴极依靠热电子辐射来注入电子，简单地减少供给电压可能不会提供足够的加热电流以维持合适的阴极温度。同样，由标准相位控制的调光器开关产生的电压波形与许多荧光灯镇流器严重反应，使得难于在低功率水平下维持灯管中的电弧。特别的电气要求，包括加热阴极并镇流为补偿电弧的负电阻的电流，导致了复杂且昂贵的荧光支架的调光方法。作为替代例，分步调光方法已经变得可用。分步调光是指在不需要实际调节灯中的任一个的情况下，灯的一部分，例如一半，可以被关闭，同时剩下在正常水平下工作的剩余的灯，这导致发光水平降低。典型的分步调光方法提供双电平控制，该双电平控制在控制线被连接至热电源电压或中性电源电压时关闭一半(即，在四个灯镇流器中的四个灯中的两个)。这些镇流器包括两个逆变器，每一个逆变器驱动灯中的两个，并且在镇流器接收双电平控制信号时，逆变器中的一个关闭。然而，使用多个逆变器会导致复杂且昂贵的分步调光方法。

因此，可以预期的是提供解决上面指出的问题中的至少一些的荧光灯调光方法。

发明内容

如这里所描述，示例性实施例克服本领域中熟知的上面的缺点或其他缺点中的一个或多个。

本公开的一个方面涉及用于操作多个并联的荧光灯的镇流器。在一个实施例中，镇流器包括逆变器，其耦合至DC输入并被配置为产生逆变器输出电压以给多个并联的荧光灯供电。多个镇流电容器单独地串联耦合在逆变器输出电压和多个荧光灯中对应的一个之间。电压调节器被耦合至逆变器，并将逆变器输出控制在大体恒定的工作电压，以使发光的灯保持发光而不发光的灯保持不发光。包括至少一个调光电路，并且每一个包括的调光电路操作性地耦合至对应的镇流电容器并配置为接收灯控制信号。当接收灯控制信号，每一个调光电路成为可操作以熄灭对应的灯，并且当移除灯控制信号，每一个调光电路成为不操作。

本公开的另一个方面涉及用于操作多个并联的荧光灯的镇流器。在一个实施例中，镇流器包括逆变器，其耦合至DC输入并配置为产生逆变器输出电压以给多个并联的荧光灯供电。多个镇流电容器单独地串联耦合在逆变器输出电压和多个荧光灯中对应的一个之间。电压调节器被耦合至逆变器，并将逆变器输出控制在大体恒定的工作电压，以使发光的灯保持发光而不发光的灯保持不发光。包括至少一个调光电路，并且每一个调光电路具有操作性地耦合至多个镇流电容器中的一个的串联连接的二极管和开关，以使闭合开关整流流经镇流电容器的电流并熄灭灯。

本公开的另一个方面涉及用于对荧光灯调光的方法。方法包括将DC输入电压转换为逆变器输出电压以给灯供电；提供与灯串联的镇流电容器，以使镇流电容器限制流经镇流电容器和灯的灯电流；将逆变器输出电压维持在大体恒定的工作电压，以使发光的灯保持发光并且不发光的灯保持不发光；并且将灯控制信号施加到镇流电容器以给镇流电容器充电并熄灭对应的灯。

从下面结合附图而考虑的具体描述，示例性实施例的这些或其他的方面和优点会变得显而易见。然而，可以理解的是附图仅是为了说明的目的而设计，并且不作为本发明的限制的限定，为此应当引用所附权利要求。在本发明的另外的方面和优点将在随后的描述中提及，并且部分会由于描述而显而易见，或者可以通过本发明的实践而研究。此外，本发明的方面和优点可以通过在所附权利要求中特别指出的手段和组合来实现并获取。

附图说明

在附图中：

图1示出现有技术中含有镇流电容器以提供EOL保护的荧光灯镇流器的示意图。

图2示出包括含有本公开的几个方面的分步调光电路的示例性荧光灯镇流器的示意图。

图3示出在含有本公开的几个方面的分步调光镇流器中的控制信号的时序图。

图4示出用于注入含有本公开的几个方面的灯控制信号的示例性电路的简图。

图5示出含有本公开的几个方面的荧光灯的示例性逆变器和灯驱动电路的示意图。

图6示出含有本公开的几个方面的荧光灯镇流器的示例性电压调节器和热开启电路的示意图。

图7示出整流和非整流灯的电压波形以及由图4、5和6中示出的示例性镇流器产生的重点灯检测信号。

图8示出含有本公开的几个方面的荧光灯镇流器的示例性分步调光电路的示意图。

图9示出调光荧光灯的方法的流程图。

具体实施方式

现在参见图2，示意图示出含有本发明的几个方面的分步调光灯驱动电路200的示例性技术。公开的实施例的几个方面利用建立于一些现有技术的镇流器中的EOL保护来提供不要求多个逆变器的方法。本公开的分步调光方法实现只利用一些无源部件的可比较功能。这导致低成本的分步调光方法，这种方法比双逆变器设计更容易制造、维持和更到可靠。

在图2中，包含在图1的框106中的镇流器电容器中的每一个被示出为电容器106a、106b、106c和106d，串联附连至其对应的灯108a、108b、108c、108d。图1的自振荡逆变器140由在电路节点230处将DC电源电压204转换为方形波电压以馈送谐振电路250的半桥转换器245表示，谐振电路250将方形波电压230转换为大体正弦AC总线225电压。半桥转换器包括在节点230处交替切换晶体管217和218开启和关闭以在节点230将DC电源电压204转换为方形波的栅极驱动器215。这个方形波230被施加至作为谐振电路250一部分的电感器205，谐振电路250产生用于驱动灯108a、108b、108c、108d的高频AC总线电压225。图2中示出的镇流电路技术含有上面描述的EOL保护机理。在诸如108d的灯接近其寿命终止时，触发EOL保护并开始整流流经灯的电流。这个整流导致减小灯电流的对应的镇流电容器106d的充电，由此熄灭灯108d。这个EOL保护机理可以被用于将分布调光功能包含到这种类型的灯镇流器中。为了提供分步调光，灯控制信号可以被产生为选择性触发一些灯上的EOL保护，由此对设备调光。灯108d的调光电路通过包括与灯108d并联的二极管210d而形成，以使二极管210d整流灯电流，由此触发EOL保护并熄灭灯108d。二极管210d在镇流电容器106d和灯108d之间注入灯控制信号508d以对对应的电容器106d的充电，如上面所描述，对应的镇流电容器106d熄灭灯108d。由二极管210d产生的灯控制信号508d整流流经模拟失效的灯的镇流电容器106d的灯电流。这一点将在以下进一步具体讨论，其他类型的灯控制信号也可以被用于熄灭灯，而不会偏离本公开的精神和范围。

图2示出两个调光电路的使用，每一个包括二极管210c、210d和开关Q3，以选择性模拟灯108c和108d上的失效状态。模拟灯108c、108d上的失效状态使得两个灯108c、108d被EOL保护熄灭，因此提供一种分步调节镇流器的手段。二极管210c和210d被布置为在灯108c和108d及其各自的镇流电容器106c和106d之间注入灯控制信号508c、508d。在操作中，二极管210c和210d可以被开关器件Q3选择性的接地，以熄灭灯108c和108d，同时剩下灯108a和108b在其正常光输出下工作。在控制电路212接收分步调光信号214时，其产生使得开关器件Q3闭合的信号211，由此允许二极管210c和210d注入开始整流流经镇流电容器106c和106d的电流的灯控制信号508c和508d。电流的整流产生反过来给熄灭灯108c和108d的镇流电容器106c和106d充电的DC偏置电流。在稳态操作期间，逆变器140将高频总线电压225保持在足够高的水平，以维持灯108a和108b在其正常发光状态下继续工作，而在灯108a和108b被熄灭之后，逆变器将高频总线电压225保持在太低而不能重新点亮灯108c或108d的水平。因此，一旦Q3闭合足够长以熄灭灯108c和108d，则Q3可以被断开，并且灯108c和108d将保持不发光，并且分步调光灯驱动200将继续在调光电平下工作，即其将继续只与两个发光的灯(108a和108b)一起工作。尽管图2示出二极管210c、210d布置，其中每个二极管210c、210d的阴极通过Q3接地，在替代的实施例中，二极管210c、210d的极性可以被翻转，以使阳极被接地。本领域技术人员将会明白整流器210d和开关Q3基本上在灯108d及其镇流电容器106d之间注入灯控制信号508d。在图2示出的实施例中，这个灯控制信号508d由二极管210d产生，并包括具有模拟由失效灯产生的整流的特征的EOL信号。通过本公开的实践，可以理解的是不必要使用模拟失效灯的EOL信号。进一步的实施例提供其他类型的信号来熄灭灯。

图3示出显示用于操作分步调光灯驱动200的分步调光功能的灯驱动信号的顺序的时序图。水平轴301表示向右移动的时间，并且垂直轴302表示控制信号的状态，在本示例中，控制信号的状态被示出为分步调光信号214、Q3控制信号211和调节器复位信号213。在时间t0，分步调光信号214被施加至控制电路212，其使得图2的控制电路212产生Q3控制信号211以闭合Q3，Q3触发EOL保护，由此如上面所述熄灭灯108c和108d。一旦灯108c和108d已经被熄灭，则控制电路212在时间t1降低Q3控制信号211，允许Q3断开。然而，灯108c和108d保持不发光，因为稳态高频总线电压225不足以重新点亮它们。

在电弧被形成在荧光灯内时，电弧使得包含在灯中的气体雪崩电离，这反过来增加灯的电导率。这个增加的电导率允许灯保持电弧具有比使电弧放电所必须的电压更小的施加电压。这里，这个较低的电压被认为是灯的工作电压。在灯已经被熄灭之后，气体原子返回到其基态并且减少灯的电导率。一旦电导率被减小，工作电压就不足以使灯内的电弧放电，即点亮灯。提高的电压，这里被认为是灯点亮电压，对于使电弧放电并点亮不发光的灯来说是必须的。因为这个电导率的差值，施加工作电压至发光的灯将会使其保持发光，但是不会使不发光的灯发光，即点亮不发光的灯。

有时，分步调光信号214被移除，这使得控制电路212将调节器复位信号213发给栅极驱动器215。在栅极驱动器215接收调节器复位信号213时，其动作以增加高频总线电压225，由此从镇流电容器106c和106d吸走电荷并且重新点亮灯108c和108d，并且将分步调光灯器件200返回至其最高光输出水平。上面的描述示出了示例性实施例，在全亮度操作时其具有四个发光的灯，并且在调光时，其具有两个发光的灯。本领域技术人员将会认识到其他数量的发光的灯可以被用于全亮度和经调光亮度，而不会偏离公开实施例的精神和范围。

图4示出在灯108及其用于熄灭灯的镇流电容器106之间注入灯控制信号508的电路图。在图4中，高频AC总线电压225a和225b被用于驱动与镇流电容器106串联的灯108。调光电路410被用于在串联连接的灯108和镇流电容器106之间注入灯控制信号508。在上面结合图2描述的实施例中，灯控制信号整流灯电流的方法类似于失效灯整流灯电流的方法。这个整流型控制信号通过将二极管210d和开关Q3耦合到电路节点508d而产生，以使由整流的灯电流引起的DC偏置给镇流电容器106d充电。可替代地，灯控制信号508可以将DC电流直接注入以给镇流电容器106充电。本领域技术人员将认识到其他调光电路410可以被构建为产生灯控制信号508，以触发EOL保护或另外熄灭灯108，而不会偏离本公开的精神和范围。在不需要给镇流电容器充电的情况下，熄灭灯的信号的示例是将灯电流减小至大约为零的灯控制信号508。这种灯控制信号可以通过使灯短接来产生，即将电路节点508直接短接至地420。响应于上面结合图3所描述的控制信号211，激活灯控制信号508。在一个实施例中，灯控制信号508可以包括DC电流，该DC电流以类似于由接近寿命终止的灯在灯电流中感应的DC偏置的方式给镇流电容器106充电。如上面所讨论，镇流电容器106的充电使得流经灯108的电流减少，由此熄灭灯108。在又一个实施例中，灯控制信号产生电路410可以通过响应于激活控制信号211而将灯控制信号508短接至地来熄灭灯108。在图4示出的示例中，端子420连接至地GND1，然而，可替代地，端子420不需要被连接至地。

图5示出经由端子122a和122b从升压变换器120接收DC功率的示例性自振荡转换器140的进一步的细节。逆变器140包括谐振电路513和一对控制开关器件Q1和Q2。在示出的示例中，开关器件Q1和Q2是半导体开关，诸如例如n沟道增强模式MOSFET。可替代地，可以采用任意适合的开关器件，诸如例如双极结型晶体管。在端子122a和122b接收的输入DC122可以被串联耦合在正电压节点DC+和耦合至第一电路接地GND1的负节点之间的Q1和Q2选择性切换，此处，Q1和Q2的选择性切换操作为在逆变器输出节点511处产生方形波，方形波反过来激发谐振电路513，以由此在节点512驱动高频总线(HFB)。

逆变器140包括用于输出功率感测和自振荡的变压器T2、用于调节逆变器工作频率和输出功率的变压器T3、以及提供用于加热阴极的电流的变压器T1。变压器T2具有串联在转换器输出511和HFB512之间的第一绕组T2A和与开关器件Q1和Q2分别关联的开关驱动控制电路521和522之间的绕组T2B和T2C。在逆变器140的操作中，绕组T2A作为谐振电路513中的初级绕组，并且次级绕组T2B和T2C连接在Q1和Q2的栅极驱动电路中，分别用于根据电路513的谐振而振荡激励开关。变压器T3具有操作为调节器150中的频率控制电感的第一绕组T3A以及开关控制电路521和522中的绕组T3B和T3C，此处，每个驱动控制电路521、522包括由T2和T3组成的绕组串联组合。第三变压器T3被电压调节器150使用，以选择性控制栅极驱动电路521和522的电感，并因此控制逆变器140的闭环工作的逆变器工作频率，以控制由高频总线512传递至灯108的功率量。

来自高频总线512的AC功率提供用于经由对应的镇流变容器106a、106b、106c和106d(此后，106a-106d)驱动一个或多个灯负载108a、108b、108c、108d(此后，108a-108d)的AC输出。虽然图5示出的示例中示出了四个灯108a-108d，但是任意数量的灯108可以因此与高频总线512耦合。

提供变压器T1以提供加热灯阴极的电流，包括经由电容器V223而耦合至逆变器输出511并经由节点FT耦合至用于选择性激励的程序开启电路180的初级绕组T1A。节点FT还可以经由二极管D118而被钳位至DC+电压，以移除供给电压在节点122a处的任意尖峰电压。变压器T1包括用于加热单个上灯阴极的次级绕组T1C、T1D、T1E和T1F，以及全部下阴极被耦合而加热的共用次级绕组T1B。下共用灯端子通过隔离电容器210被耦合至GND1，并且被耦合至绕组T1B。隔离电容器210提供辉纹控制以使灯更美观。

在节点512处，由逆变器140和谐振电路513产生高频总线，谐振电路513包括谐振电感T2A以及包括串联在DC+和GND1节点之间的电容器C1和C2的等效例的等效谐振电容，电容器C1和C2的中心节点经由电容器C213而耦合至总线212。钳位电路通过二极管D1和D2分别单独地与电容C1和C2并联耦合而形成。开关Q1和Q2被交替地激励，以在共用逆变器输出节点211处提供振幅为DC+/2的方形波(例如，跨端子122a和122b的DC总线电压的一半)，并且这个方形波逆变器输出激励谐振电路513。栅极线或控制线514和516包括电阻R1和R2，以分别提供控制信号至Q1和Q2的控制端子。

使用驱动电路521和522产生开关门控信号，第一驱动电路521耦合在逆变器输出节点511和第一电路节点518之间，并且第二驱动电路522耦合在电路接地GND1和节点516之间。驱动电路521和522包括变压器T2的第一和第二驱动感应器T2B和T2C，感应器T2B和T2C是相互耦合至谐振电路513的谐振感应器T2A的次级绕组，以将与用于逆变器140的自振荡工作的谐振电路513中电流的瞬时变化率成比例地感应驱动感应器T2B和T2C中的电压。另外，驱动电路521和522包括串联连接至各自的第一和第二驱动感应器T2B和T2C以及栅极控制线514和516的第二感应器T3B和T3C。绕组T3B和T3C操作为具有第三频率控制电感绕组T3A的电压调节器150的驱动控制电感，通过绕组T3A，电压调节器150可以通过控制流过频率控制电感T3A的电流而改变绕组T3B和T3C的电感来改变逆变器140的振荡频率。

在操作中，栅极驱动电路521和522将开关器件Q1维持在“ON”状态第一半周期并且将开关器件Q2维持在“ON”状态第二半周期，以在输出节点511处产生大体方形波，用于激励谐振电路513。在一个实施例中，开关器件Q1和Q2栅极至源极的电压通过耦合在各自的开关源和栅极控制线514和516之间的二维电压钳位Z1、Z2和Z3、Z4(例如，背靠背齐纳二极管)限制。在这种实施例中，单个二维电压钳位Z1、Z2和Z3、Z4与各自的感应器T3B和T3C合作以控制跨谐振电路513的电压的基频分量和谐振感应器T2A的AC电流。在一些实施例中，在齐纳二极管Z3和Z4之间节点SO连接至用于选择性切换至地的热开启电路160。以下将结合图6更具体地描述热开启电路160。

为了开启逆变器140，跨输入端子122a和122b的串联耦合电阻器R3和R4与电阻器R110(在逆变器输出节点511和电路GND1之间通过热开启电路160耦合)一起开启栅极驱动电路521和522的重启操作。逆变器开关控制电路进一步包括分别与绕组T3B和T3C串联耦合的电容器C3和C4。在DC功率最初提供给逆变器140时，经由R3、R4和R110从正向DC输入122a给C3充电，同时电阻器R5并联驱动电路522中的电容器C4，以防止C4充电并由此防止Q1和Q2同时激活。因为跨C3的电压初始为零，所以对于对电容器C3充电，由于相对长的时间常数，T2B和T3B的串联组合用作短路。一旦C3充电至Q1的开启阈值电压，(例如，在一个实施例中是2-3伏特)，开关器件Q1转向ON，并且很小的偏置电流流经Q1。这个电流使Q1偏置在共漏极，A类放大器结构具有足够的增益以允许谐振电路513和栅极控制电路521的组合产生重启行为，以在包括C3、T3B和T2B的网络的谐振频率上或附近开始逆变器140的振荡，该谐振频率大于谐振电路513的中间谐振频率。最终，在高频总线节点512看到的谐振电压使在节点511的逆变器输出电压的基频延滞，由此有助于逆变器的软开关操作。因此，在开启时，逆变器140开始在线性模式下工作，并转换到切换D类模式。逆变器将不开启，直到5V功率供给至少到达耗尽模式的MOSFETQ106的阈值。在这发生时，在Q2的栅极处的电压上升，并允许逆变器140开始振荡。

在镇流器102的稳态工作中，在逆变器输出模式511的方形波电压具有大约正端子122a的电压的一半的振幅(例如，DC+/2)，并且跨C3的初始偏置电压降低。在示出的逆变器140中，包括电容器C3和电感器T3B的第一网络524和包括电容器C4和电感器T3C的第二网络526是等效感应的，具有大于第一和第二网络524、526的谐振频率的工作频率。在稳态振荡工作中，这导致栅极电路的相移，以允许流经电感T2A的电流使在逆变器输出节点511产生的电压的基频延滞，因此实现逆变器140的稳态软开关。在一个实施例中，逆变器140的输出电压被串联连接的钳位二极管D1和D2钳位，以限制由谐振电路电容器C1和C2感测的高压。当在节点511的逆变器输出电压增加时，钳位二极管D1、D2开始钳位，防止跨电容器C1和C2的电压变更符号并将输出电压限制为防止热破坏逆变器140的部件的值。

在图5示出的示例性逆变器140中，工作频率的降低产生输出电流的增加，反之亦然。进一步，减少频率控制电感器T3A的荷载导致逆变器工作频率的减少。因此，电压调节器150(在以下图6中更具体的示出)增加或减少了频率控制电感器T3A的荷载，以分别减少或增加灯的功率。因此，逆变器140在HFB512产生输出106以为多个并联的灯108a至108d供电，并且调节器150限制在512的逆变器输出电压，从而一旦对应的镇流电容器已经积蓄电荷，则整流灯108r的电导率不能被维持，而非整流灯108n的电导率被维持。

在灯108的一个的给定灯丝上的辐射混合物开始变得耗尽时，这个失效灯108r开始整流施加的AC电压，因为需要额外的能量来使电子从耗尽的灯丝行进至完好的灯丝，(例如，对这里被认为是108r的灯进行整流，灯108r具有图7所示的电压关系)。产生的跨整流灯108r的DC电压给对应的串联连接的镇流电容106a、106b、106c或106d充电。跨整流灯108r的电压由此偏移，并且充电的镇流电容器将灯电流压制为整流灯108r进入辉光状态的点。在一个示例中，对于额定为大约140伏特的灯108来说，使用具有4700pF电容值的镇流电容器106(例如，电容器106a-106d中的对应的一个)中的一个，调节器150将HFB512调节为大约225伏特。在这种情况下，将HFB512调节至相对低的值允许逆变器140的继续调节操作，以足够为非整流(例如，非EOL)灯108n正常发光输出供电，同时对应于整流灯108r的镇流电容106被充分充电以减弱整流灯的电流，由此强迫整流(例如，EOL)灯108r进入辉光状态。

应当注意的是，传统非调光程序开启镇流器反而不提供逆变器电压调节或者将高频总线调节至高电平(例如，400伏特)，并且因此不允许EOL灯的选择性电流猝熄，而相反必须提供昂贵的EOL检测电路并且在感测到EOL状态时关闭逆变器。现在公开的实施例，另一方面，允许逆变器140继续正常调节操作，以维持非整流灯108n的电导率，同时整流灯或灯108r被安全地带入辉光状态。因此，通过电压调节器150小心调整逆变器40的调节正常工作电压和规定镇流电容器106的大小可以成功地用于任意大小的灯108。

继续结合图5，重点灯感测电路170包括用于镇流器102中每个灯108的感测电路170a-170d。感测电路170a包括将灯108的上灯丝(阴极)耦合至GND1的串联电路R302和R312。两个电阻R302和312在节点171a连接，并且电路170a包括从节点171a耦合至GND1的感测电容器C312。图5中所示的实施例包括与具有对应电压分配器电阻R304、R306、R308、R314、R316和R318以及感测电容C314、C316和C318的其他三个灯108单独关联的重点灯电路170b-170d。其他重点灯感测电路170b-170d以类似于电路170a的方式而工作，以感测镇流器102中灯108的存在或不存在，并且产生指示灯108存在或不存在的重点灯检测信号171。

在图5的用于示例性第一灯108a的镇流器电路中，通过电阻R303、灯108a的上灯丝和对应重点灯感测电路170a的电阻器R302供给15VDC。用于第一灯108a的镇流电容器106a防止DC信号传播到逆变器140，同时与感应器绕组T1C串联的电容器C302强迫信号通过灯108a的阴极至电阻器R302。在灯108a存在时，DC信号传播通过灯108a的阴极，到达重点灯感测电路节点171a，以指示灯108a的存在。相反，在镇流器102中不存在灯时，信号在断开电路处停止，并且在感测电路节点171a的电压指示灯108a不存在。信号171a-171d被馈送至响应于以下具体描述的信号的热开启电路160。电路170感测灯丝的存在(或不存在)，并且在失效灯108r被从其灯座上移除时(例如，在用于注意到镇流器102中的辉光灯108r时)，C312的DC电压，例如，变为零，因为DC源连接被移除的灯丝所破坏。在这种情况下，感测电路170a产生重点灯检测信号171a(在该示例中具有低电平，如图7所示)指示灯108不存在，并且电路170将对应的重点灯检测信号171a-171d提供至热开启电路160的重点灯检测器162。

在一个实施例中，图6中所示的重点灯检测器162的处理器U300被编程为记录低电平，而且通过将电压调节器150的继续在正常工作模式而维持镇流器102中的正常工作。最终，所有剩余的完好的灯108n一直亮着，因为高频总线HFB512被调节了。在安装新灯108a时，感测电路171a的DC连接被存储，并且检测信号171a再次升高。处理器记录C312(信号171a中的变高转换)的电压的这个变化，并开启调节器150的Q320(图6)。在Q320开启时，其移除HFB512总线反馈信号并促使HFB512增加至点亮电压电平，由此重启新的插入灯108a，同时其他灯108n保持亮着。在新灯108a开启时，观察者将会看到已经工作的灯108n的发光水平的短暂轻微增加，但是短时间之后，诸如在一个示例中100ms左右，发光水平回归正常。因此，没有已经发光的灯108熄灭，并且新灯108a启动。

现在参见图6，示例性电压调节器150在正常工作状态下操作以选择性改变T3A的荷载，以控制逆变器操作频率，从而将节点512处的AC总线电压调节至使跨非整流灯108n的电压处于或大于正常灯工作电压(例如，在一个示例中大约125伏特AC)的值。调节器150的调节点被设置为将逆变器输出电压512控制在大体恒定的调节输出值，以使一个或多个灯108r的整流导致对应的镇流电容器106充电，而不需要维持足够的电流以保持灯108r亮着，并且整流灯108r进入辉光状态。调节的输出值也足以确保非整流灯108n在其额定电流下工作。

在点亮模式中，调节器150通过激励晶体管Q320而被带入非调节状态，从而跨非整流灯108n的电压处于或大于灯点亮电压。对于闭环调节模式，电压调节器150经由电阻器R212感测HFB512电压，电阻器212通过电容器C216电容性耦合至总线节点512，以控制n沟道增强模式MOSFETQ203的栅极。在这个调节模式中，MOSFETQ203控制第三绕组T3A的荷载，以设定逆变器140的频率，实际上增加或减小了T3A上的荷载以减少或增加HFB电压。在启动时，至Q203的栅极信号被延迟由R206、R207和C203设定的时间常数，从而电压调节器150不开始控制逆变器直到完成初始预热。齐纳管Z209和电容器C225钳位Q203的漏极相对于GND1的电压，并且另一个齐纳管Z208钳位MOSFET的源极。调节器150包括串联连接在Q203的栅极和源极之间的电阻器R213和电容器C219。频率控制电感T3A连接至四二极管整流器，并且还控制端子B和C，允许热开启电路160选择性旁路如以下所述的调节(增加逆变器输出电压)。

电阻器R213和R207确定用于操作电压调节器150的偏置点，以使较高总线电压促使Q203增加T3A上的荷载，由此增加逆变器频率来降低输出功率，凭借此，在节点512的高频总线电压将不超过由偏置点设置的预定阈值。

继续结合图6，根据镇流器102在热开启电路160的微处理器U300的控制下的开始，程序开启电路180操作以加热灯阴极。加热晶体管Q330具有在节点FT(图5)耦合至阴极加热变压器初级绕组T1A的集电极。在开启时，Q330被开启，由此该阴极热控制初级绕组T1A通电。这使得加热电流在次级绕组T1B-T1F中流动(图5)，以加热灯108a-108d的灯丝(阴极)。

在示出的实施例中的加热模式持续由微处理器U300设置的预定时间段。微处理器U300的输出被耦合至MOSFETQ324的栅极以关闭Q330，从而在这个预设时间段已经过期之后结束T1的加热激活。微处理器U300还激活MOSFET对Q326和Q329，以在经由端子CT3和CT4在加热时间段期间选择性短接频率控制电感T3A。通过这种方式，程序开启电路180还改变T3A的荷载，以将逆变器输出的频率减少至预定低值。

图6还示出包括微处理器U300的示例性热启动电路160，微处理器U300与猝熄系统170耦合，以接收灯存在信号171。在微处理器U300检测镇流器102的灯电路的一个或多个的重点灯时(例如，高到低的转换，紧随其后的指示紧随灯108存在的灯108不存在的信号171的低到高的转换)，这将激活调节器150中的MOSFETQ320中的栅极，这会将控制MOSFETQ203的偏置点(R213和R207之间的交点)短接至GND1。在偏置点被短接至GND1时，HFB512基本上从反馈回路移除，因此电压调节器150的电压与在镇流器102首次启动时相同。如上所描述，在开启时，至Q203的栅极信号被延迟由R206、R207和C203设定的时间常数。在这个时间中，由逆变器140提供的电压处于或大于灯点亮电压水平，并且新添加的灯108a点亮。

在重点灯之后，镇流器102不需要用户循环供电来点亮新添加的灯108a。此外，如上所述，在灯108遭受辐射混合物耗尽并开始整流时，示例性镇流器102不关闭逆变器140，反而将整流灯的电压降至保持非整流灯108n发光的辉光状态，由此实现易于识别失效灯，而不需要将用户留在黑暗中。

图7示出灯108的电压振幅和由示例性第一重点灯感测电路170a与进入EOL保护的对应的灯108a一起工作而产生的重点灯检测信号171。上图示出整流灯108r从开启(t0)至被取代之后的重新点亮的电压幅度。中图示出非整流灯108n从开启(t0)至整流灯108r被取代之后的重新点亮的电压幅度。下图示出来自与灯108a接近EOL并开始整流之后的灯108a相关联的电路170的重点灯检测信号电压171。

从t0至t1，程序开启电路180加热灯108的阴极。在t1，预定预加热时间段结束，并且C203充电，同时逆变器140供给灯点亮电压362，以点亮灯108。t1和t2之间的时间段表示电压调节器的点亮状态，并且被由R206、R207和C203设置的时间常数控制。在t2，电压调节器150进入其操作状态，此处其调节逆变器输出电压106，以使跨非整流灯108n的电压处于或大于正常灯工作电压364，并且经由对应的镇流电容器106，这些灯被提供有其正常工作电流。由这个点决定的时间间隔全部由示出实施例中的时间常数或微处理器U300预定。

在不确定的时间量之后，如图7中t3所示，灯108中的一个的阴极的一个上的辐射混合物可以耗尽到灯(在这个示例中的108a)将开始展示整流的点。在t3，对应的镇流电容器(例如，灯108a的106a)充电，这按量减小368(偏移)了跨整流灯108a的电压，并且电容器106a可以不再给整流灯108a提供额定工作电流。因此，跨整流灯108a的电压被减小368至辉光电压366，并且灯108a被维持在防止灯丝过热的辉光状态。同样在t3及其之后，跨非整流灯108n的电压被维持在正常灯工作电压364。

在t4，整流灯108r已经被用户从镇流器102移除，由此使得重点灯感测电路电容C312放电。移除镇流器102中的灯108a不会熄灭在镇流器102中剩余的灯108b至108d，因此这提供真正的并联操作。在t5，新灯108a被添加到镇流器102，同时镇流器保持被供电(用户不需要循环供电以取代失效灯)。微处理器U300感测到新灯108a已经被添加到镇流器102，并且通过激励Q320而使得电压调节器150中的偏置点接地。图7中的t5和t6之间的时间是微处理器U300使偏置点接地的预定时间加上由R206、R207和C203设置的时间常数的时间。在t5，跨灯108的电压被设置为灯点亮电压362，并且新添加的灯108a点亮，而不足要循环给镇流器102供电。最后在t6，电压调节器150调节逆变器输出电压106，以将正常灯工作电压364提供给灯108。

图8示出用于将分步调光功能添加至图1、4、5和6中所示的示例性镇流器102的电路的示例性实施例。二极管D810c和D810d的每一个的一端分别在节点508c和508d连接至要调光的灯108c和108d的高侧。二极管的其他端通过开关器件820而被选择性连接至电接地GND1815，开关器件820执行与图2所示的开关器件Q3类似的功能。在示出的实施例中，开关器件820被实施为与限流电阻R802、R803串联的MOSFETA801，并且包括关联至MOSFETQ801的控制信号825。控制信号通过电阻器R804而被关联至供给电压810，诸如例如5.1伏特，以将MOSFETQ801保持在关闭状态，直到控制信号被激活。在通过将控制信号810接地(GND1)而将其激活时，MOSFET801将传导电流。在开关器件820导通时，二极管810c和810d整流灯电流，由此给镇流电容器106c和106d充电，镇流电容器106c和106d反过来触发灯108c和108d上的EOL保护，由此熄灭这些减少总的光输出的灯。在控制信号825被禁用时，即与地断开，产生重点灯信号，这使得热开启电路160重启灯108c、108d。在这里所描述的示例性实施例中，包含四个灯和灯108c和108d中的两个的灯驱动电路141被关闭以调光。可替代地，任意数量的灯可以被包括在灯驱动电路141中，并且任意数量的灯可以被调光。

现在参见图9，示出了说明给荧光灯调光的方法900的流程图。可以被用于实施方法900的示例性电路被示出在图2中，并且被用作描述方法900的补充。本领域技术人员将认识到替代设备和装置可以被用于实现方法900，而不会偏离本公开的精神和范围。在步骤1，方法通过接收DC输入电压而开始。DC输入电压可以通过任意适合的设备而产生，诸如通过使用整流器110将AC供给电压转换为整流DC电压，以及使用DC-DC逆变器120将整流的DC电压转换为如图1所示和上面所描述的适当调节的DC输入电压。可替代地，可以使用任意适合的DC输入电压。然后，在步骤2，DC输入电压被转换为大体正弦AC总线功率。AC总线功率可以使用上面所描述的产生大体的正弦AC总线电压225的自振荡逆变器而产生。在替代实施例中，根据选择的转换器和谐振电路构造，AC总线可以包括大体的正弦交流。在荧光灯镇流器的正常工作期间，这包括全发光和调光操作，AC总线功率被维持在大体恒定操作电压水平，步骤3。工作电压水平被调节在足以维持发光的灯中的电弧但是不足以点亮的水平，即不发光的灯中的电弧放电。然后，在步骤4，使用镇流电容器限制灯电流。这可以被实施，例如这一点示出在示例性实施例200中，通过将镇流电容器106d设置为与由AC总线功率225驱动的灯108d串联。在这个串联布置中，任意流经灯108d的电流还必须流经镇流电容器106d，由此允许灯电流被控制，即由镇流电容器限制。在预定调光水平时，执行步骤5，此处灯控制信号被施加至步骤4的镇流电容器。图2中示出了灯控制信号可以怎样施加至镇流电容器的示例，此处灯控制信号被施加至电路节点508d，位于镇流电容器106d和对应的串联连接灯108d之间，使用二极管210d整流灯电流。注意在示例性灯镇流器200中，在开关Q3被闭合时，灯控制信号仅仅被施加至镇流电容器。灯控制信号可以交替的整流反过来产生被施加以给镇流电容器充电的DC偏置电流的灯电流。将DC偏置电流直接施加至镇流电容器的灯控制信号也会导致电容器的适当的充电。取消镇流电容器的充电熄灭对应的灯。在又一个实施例中，灯控制信号可以直接将灯电流减少至零，而不需要给镇流电容器充电，这一点将会是电路节点508d短接至地的情况。为了将灯镇流器返回至全发光，在步骤6移除灯控制信号。移除灯控制信号允许任意电荷从镇流电容器移除，从而全AC总线功率电压被施加至灯。为了重新点亮在调光期间熄灭的灯，AC总线电压被增加(步骤7)至点亮电压，即增加至足以初始化荧光灯中的电弧的电压。一旦所有的灯发光，AC总线电压被减少至工作电压，步骤8。

因此，虽然这里未示出、描述和指出如施加至示例性实施例的本发明的基本新颖特征，可以理解的是各种省略和替代以及所示出的器件和方法的形式和细节中的改变，并且在其操作中，可以被本领域技术人员制作，而且不会偏离本发明的精神和范围。此外，明确的指出，以基本上相同的方法执行基本上相同的功能以实现相同的结果的这些元件和/或方法步骤的全部组合处于本发明的范围内。此外，应当指出的是，结合本发明的任意公开形式或实施例所示出和/或描述的结构和/或元件和/或方法步骤可以被包含在任意其他公开或描述或暗示的形式或实施例中，作为设计选择的一般事件。因此，仅仅按照本发明所附的权利要求的范围的指示限制本发明。

Claims (18)

1.—种用于操作多个并联的荧光灯的镇流器，所述镇流器包括：

逆变器，操作地耦合至DC输入，所述逆变器的输出提供逆变器输出电压，以给所述多个并联的灯供电；

多个镇流电容器，每个电容器单独地串联耦合在所述逆变器输出和所述多个并联的灯中对应的一个之间；

电压调节器，被耦合至所述逆变器，并被配置为将所述逆变器输出控制在大体恒定的工作电压，以使发光的灯保持发光而不发光的灯保持不发光；以及

至少一个调光电路，其中每个调光电路被耦合至所述多个镇流电容器中的一个并被配置为接收灯控制信号，其中当接收所述灯控制信号，则每个调光电路成为可操作以熄灭所述对应的灯，并且当移除所述灯控制信号，每一个调光电路成为不可操作。

2.根据权利要求1所述的镇流器，其中所述调光电路成为可操作以整流流经对应的镇流电容器的电流、给所述对应的镇流电容器充电并且熄灭所述对应的灯。

3.根据权利要求1所述的镇流器，其中所述调光电路成为可操作以供给直流给所述对应的镇流电容器充电并且熄灭所述对应的灯。

4.根据权利要求1所述的镇流器，其中所述调光电路成为可操作以将通过所述对应的灯的电流减小至零并且熄灭所述对应的灯。

5.根据权利要求1所述的镇流器，其中所述逆变器在熄灭至少一个灯之后继续工作。

6.根据权利要求1所述的镇流器，其中所述电压调节器被进一步配置为将所述逆变器输出控制在灯点亮电压，

其中当移除所述灯控制信号，所述电压调节器将所述逆变器输出控制在所述灯点亮电压，并且在预定的时间段之后，所述电压调节器将所述逆变器输出控制在所述大体恒定的工作电压。

7.—种用于操作多个并联的荧光灯的镇流器，所述镇流器包括：

逆变器，操作地耦合至DC输入，所述逆变器的输出提供逆变器输出电压，以给所述多个并联的灯供电；

多个镇流电容器，每个电容器单独地串联耦合在所述逆变器输出和所述多个并联的灯中对应的一个之间；

电压调节器，被耦合至所述逆变器，并被配置为将所述逆变器输出控制在大体恒定的工作电压，以使发光的灯保持发光而不发光的灯保持不发光；以及

至少一个调光电路，其中每一个调光电路具有串联连接的二极管和开关，并且所述二极管操作地耦合至所述多个镇流电容器中的一个，以使闭合开关整流流经所述一个镇流电容器的电流并熄灭所述对应的灯。

8.根据权利要求7所述的镇流器，其中所述电压调节器被进一步配置为将所述逆变器输出控制在灯点亮电压，并且

其中当断开所述开关，所述电压调节器控制所述逆变器输出在所述灯点亮电压，并且在预定的时间段之后，所述电压调节器将所述逆变器输出控制在所述大体恒定的工作电压。

9.根据权利要求8所述的镇流器，进一步包括：

重点灯感测电路，与所述多个并联的灯中的至少一个耦合，并且可操作以产生指示所述多个并联的灯中的一个存在或不存在的重点灯检测信号，

热开启电路，可操作以接收所述重点灯检测信号并检测向所述镇流器添加灯的时间，同时镇流器是操作的，并且当检测到灯已经被添加到所述镇流器，使得所述电压调节器将所述逆变器输出控制在所述灯点亮电压预定时间段，然后使得所述电压调节器将所述逆变器输出控制在所述大体恒定的操作电压。

10.根据权利要求9所述的镇流器，其中闭合和断开所述开关使得所述热开启电路检测灯已经被添加至所述镇流器。

11.根据权利要求8所述的镇流器，其中所述开关被配置为接收灯控制信号，并且其中当接收所述灯控制信号，所述开关闭合，并且当移除所述灯控制信号，所述开关断开。

12.根据权利要求8所述的镇流器，进一步包括在启动时操作的程序启动电路，以预加热所述多个并联的灯的阴极，然后使得所述电压调节器将所述逆变器输出控制在点亮电压预定时间段，然后将所述逆变器输出控制在所述大体恒定的工作电压。

13.一种用于对荧光灯调光的方法，所述方法包括：

将DC输入电压转换为逆变器输出电压，以给所述灯供电；

提供与所述灯串联的镇流电容器，以使所述镇流电容器限制流经所述镇流电容器和所述灯的灯电流；

将所述逆变器输出电压维持在大体恒定的工作电压，以使发光的灯保持发光而不发光的灯保持不发光；以及

将灯控制信号施加至所述镇流电容器，以使所述镇流电容器充电并熄灭对应的灯。

14.根据权利要求13所述的方法，其中施加所述灯控制信号包括整流所述灯电流。

15.根据权利要求13所述的方法，其中施加所述灯控制信号包括提供电流以给所述镇流电容器充电以及熄灭所述灯。

16.根据权利要求13所述的方法，其中施加所述灯控制信号包括将流经所述灯的电流减小至零。

17.根据权利要求13所述的方法，其中所述荧光灯包括多个荧光灯，并且施加所述灯控制信号包括熄灭所述多个荧光灯中的一个或多个。

18.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：

移除所述灯控制信号；

将所述逆变器输出电压维持在点亮电压；以及

在预定时间段之后，将所述逆变器输出的电压维持在大体恒定的工作电压。