CN1156391A - 电路装置 - Google Patents

Abstract

一种操作放电灯的电路装置，包括连接电压源的输入端，具有把持放电灯的端子和电感镇流装置的负载支路B，与负载支路B的端部及输入端相连的装置I用于从电压源的电压产生高频电压。与装置I相连的装置II，调节放电灯的功耗，高频电压的频率是随着功耗的调节值变化的，具有一次线圈和二次线圈的变压器，在灯工作期间每个二次线圈和一个电极支路并联，该电极支路包括放电灯的一个电极，从而在整个功耗范围内获得加热电流和放电电流的期望关系。

Description

电路装置

本发明涉及一种用于操作放电灯的电路装置，包括

-用于连接一个电压源的输入端，

-一个具有把持放电灯的端子和电感镇流装置的负载支路B，

-与负载支路B的端部及输入端相连的装置I，用于从电压源的电压产生高频电压，

-与装置I相连的装置II，调节放电灯的功率消耗，高频电压的频率是随着功率消耗的调节值变化的，

-具有一次线圈和二次线圈的变压器，在灯工作期间每个二次线圈和一个电极支路并联，该电极支路包括放电灯的一个电极。

这种电路装置由美国专利US 5,406,174中可知。在已知的电路装置中，一次线圈形成电感镇流装置的部分。由放电灯所消耗的功率通过调节高频电压的频率来调节。随着频率增加，电感镇流装置的阻抗也增加，其结果，流过放电灯的电流和放电灯所消耗的功率减小。此外，变压器的一次线圈两端的电压增加，从而二次线圈两端的电压也增加。结果，流过放电灯电极的加热电流增加并且产生放电灯上大范围的功率消耗，电极保持在一个使有效电子发射的温度下。已知电路装置的一个大的缺点是变压器的一次线圈两端的电压很大程度上受放电灯两端电压的影响。放电灯两端的电压受环境温度的影响很大，从而环境温度的变化会导致流过放电灯电极的加热电流过大或过小。第二种灯，特别是低压汞放电灯的特性(它可能影响放电灯电流和加热电流的期望的关系)是：当在放电灯消耗的功率量减少时，放电灯两端的电压最初增加，接着减小。

本发明的一个目的是提供一种电路装置，由该电路装置，在灯工作期间，在放电灯消耗的较大范围的功率和较宽环境温度下，加热有效电子。

至此，根据本发明，由开头段限定的电路装置，其特征在于：第一线圈形成支路C的部分，支路C还包括一个基于频率的阻抗并且与负载支路并联。

由于一次线圈和放电灯设置在不同的支路，所以一次线圈两端的电压不受放电灯两端的电压影响并且仅很小程度地受到环境温度的影响。由于当放电灯消耗的功率变化，高频电压的频率也变化，同时其幅值基本不变，基于频率的阻抗两端的电压也同样变化。其结果，一次线圈两端的电压及因此的加热电流也变化。已经发现：根据本发明的电路装置即使在放电灯的功率消耗被设定在一个很小的值的情况下也能进行使有效电子加热。

更可取的是，基于频率的阻抗包括一个电容器。这是一个实现基于频率的阻抗的一个即简单又便宜的方法。

支路C进一步包括一个欧姆电阻，进而，放电电流和加热电流之间的关系可以通过适当选择该欧姆电阻来控制。该欧姆电阻限制支路C中电流的幅值。而且，如果放电灯的一个或二个电极短路，希望限制流过支路C的电流，那么该欧姆电阻最好包括PTC型的基于温度的电阻。如果由于一个或二个电极短路，PCT型的基于温度的电阻中流过的电流增加，通过功率消耗，基于温度的电阻的温度和电阻值也增加。该增加的电阻值保证了流过支路的电流即使在电极短路的情况下保持有限值。将PTC型的基于温度的电阻用于本目的存在一个问题：基于温度的电阻通常具有较高的寄生电容。由于在电路装置工作期间流过支路C的电流是高频电流，该寄生电容对该电流构成较小的阻抗，即使基于温度的电阻的电阻较高。然而，在支路C进一步包括一个二极管桥和PTC型的基于温度的电阻与二极管桥的输出端相连的情况下，高频电流由二极管桥整流并且在电路装置工作期间一个直流电流流过基于温度的电阻。对于该直流电流来说，从原理上讲，寄生电容形成一个无限大阻抗，因此，基于温度的电阻的实际阻抗完全取决于欧姆电阻值。一个或多个电极短路的情况下，尽管有较高的基于温度的电阻的寄生电容，也能有效限制支路C中的电流。

更可取的是，用于产生高频电压的装置I包括一个由二个开关部件串联的支路A和与一个开关部件之一并联的负载支路B。这是一个实现装置I的即简单又可靠的方法。

如果支路C和与二次线圈L2和L3并联的电极支路是如此选择，从而当高频电压频率增加时流过二次线圈L2和L3的电流和流过放电灯的电流的相位差减小，那么是具有优越性的。因为通过二次线圈的电流的相位关系有利于在放电灯消耗功率减小时在电极中产生热。

如果支路C进一步包括一个开关，用于在放电电流超过一预定值的情况下切断流过一次线圈的电流，那么也是有利的。大于预定值的放电电流通常在电极中产生功率消耗，它足以将电极保持在一个使有效电子发射的温度下。此外，在一个较大放电电流的情况下，根据支路C和电极支路的选择，放电电流和加热电流的相位差可以是这样从而它们相互补偿并且实际上实现电极冷却。如果开关部件在这个较大放电电流时断开，则没有加热电流流过电极，从而节省能源。开关部件可以，例如连接到装置II。然而，可以想象将开关部件与一个电路部分相连，该电路部分通过例如一个光电管产生一个信号，该信号表示放电灯的光通量，也表示放电电流。

根据本发明的电路装置的实施例将通过附图详细说明。在图中：

图1示意性地表示根据本发明的电路装置的实施例，其上接有放电灯，和

图2示意性地表示根据本发明的电路装置的另一实施例，其上接有放电灯，

在图1中，K1和K2是输入端，用于连接电压源。在本实施例中，电压源是直流电源。负载支路B包括电容C3和C4，一个线圈L4和用于把持放电灯的端子K3，K3’，K4和K4’。线圈L4形成电感镇流装置。具有电极E11和E12的放电灯LA连接到端子K3，K3’，K4和K4’。L2和L3是变压器T的二次线圈。二次线圈L3和一个电极支路并联，该电极支路由端子L3’、电极E11、端子K3和电容C5串联形成。二次线圈L2和一个电极支路并联，该电极支路由端子K4电极、E12、端子K4’和电容C6串联形成。二次线圈L2和L3和与它们并联的电极支路还形成负载支路B的部分。支路C由一个电容C2，一个欧姆电阻R和变压器T的一次线圈L1串联形成。在本实施例中，电容C2构成一个基于频率的阻抗。开关部件S1和S2和控制电路Sc1和Sc2构成装置I，用于从电压源的电压中产生高频电压。电路部分II形成装置II，用于调节由放电灯消耗的功率。

输入端K1通过开关S1和S2的串联电路连接到输入端K2。控制电路Sc1具有连接到开关部件S1的一个控制电极和一个主电极的相应的输出端。控制电路Sc2具有连接到开关部件S2的一个控制电极和一个主电极的相应的输出端。电路部分II的一个输出端连接到控制电路Sc1一个输入端。电路部分II的另一个输出端连接到控制电路Sc2一个输入端。开关部件S2与支路C并联及与电容C3、线圈L4和电容C4的串联电路并联，以这一方法电容C4具有与输入端K2连接的一端。端子K3’连接到线圈L4和电容C4的公共节点。端子K4’连接到输入端K2。

图1所示的电路装置的操作描述如下。

当电压源连接到输入端K1和K2并且电路装置处于工作状态，那么控制电路Sc1和Sc2交替地接通和断开开关部件S1和S2。其结果，在支路B和C的端部之间出现高频电压。该高频电压在每个支路B和C产生频率为高频电压频率的高频交流电流。流过支路B的高频电流的一部分形成通过放电灯LA的放电电流。在支路C中流过的高频交流电流流过一次线圈L1，其结果，在二次线圈L2的端部间和二次线圈L3的端部间出现高频电压。在二次线圈两端的高频电压在和二次线圈并联的电极支路中产生高频加热电流，并且通过放电灯LA的电极E11和E12。放电电流和加热电流产生电极E11和E12中的热，从而将这些电极保持在适合于电子发射的温度下。通过电路部分II，有可能调节在每个开关部件在每个高频周期内导通的时间间隔，从而调节灯所消耗的功率。如果每个开关部件导通的时间间隙减小，通过放电灯LA的放电电流也减小。此外，在高频电压幅值保持不变时高频电压的频率增加。在支路C中，这引起电容C2两端的电压降减小并且一次线圈L1两端的电压降增加。由于一次线圈L1两端的电压降增加，通过电极E11和E12的加热电流也增加。因此，当放电灯变暗时，由于较小的放电电流造成的减少的热量至少部分地由较大的加热电流补偿。然而，在电极中产生的热量不仅取决于放电电流和加热电流的幅值而且取决于它们的相位关系。放电电流和加热电流的相位关系和幅值关系是高频电压的函数。作为高频电压的函数的相位关系的形式取决于支路C和与二次线圈L2和L3并联的二个支路的部件及它们的参数。在如图1所示的电路装置中，以这种方式选择部件及其尺寸，从而使放电电流和加热电流在相位上大致同相并且和最大可调节放电电流相反(高频电压的频率最低值)。然而，对于放电电流的最小可调值(因此对于高频电压的最高值)，加热电流和放电电流基本上同相。这个相位关系保证了在最大放电电流流过放电灯LA的电极时，由于在电极中产生的热小于没有加热电流时所产生的热，所以加热电流部分地补偿了这个放电电流。在最大可调节放电电流流过放电灯时。实际上电极被冷却。然而，在流过放电灯LA的电极的放电电流小的情况下，由于加热电流和放电电流基本同相，所以加热电流和放电电流在每个电极中相互增强，并且加热电流使电极中产生的热明显增加。由于这个相位关系，在电极中产生的热可以被控制到放电灯的功率消耗的较大范围内的一个期望值。

在图2中，电路部分和对应于电路部分的部件与图1实施例中的部件具有相同标号。图2实施例和图1实施例的不同仅在于支路C的结构。在图2的实施例中，支路C由一个电容C2，一个一次线圈L1，一个二极管桥D1-D4，一个PTC型的基于温度的电阻R和一个开关部件S3形成。电容C2的第一端与开关部件S1和开关部件S2的公共节点相连。电容C2的第二端与一次线圈L1的第一端相连。一次线圈L1的第二端与二极管桥D1-D4的第一输入端相连。二极管桥D1-D4的第一输出端与二极管桥D1-D4的第二输出端通过一个PTC型基于温度的电阻R相连。二极管桥D1-D4的第二输入端与开关部件S3的第一主电极相连。开关部件S3的第二主电极连接到输入端K2。开关部件S3的控制电极连接到电路部分II的第三输出端。在图2中这个连接用虚线表示。

图2所示的实施例的操作大部分和图1所示的实施例对应。图2的实施例另外包括一个短路保护电路和断开电极加热的可能性。

当端子K3直接和端子K3’相连和/或端子K4直接和端子K4’相连，这导致了与第二线圈L3并联的电极支路和/或与第二线圈L2并联的电极支路的一个大电流，也导致了一个支路C的很大的电流。上述电流在基于温度的电阻R中产生功率消耗，从而引起温度上升。由于这个温度上升，基于温度的电阻的阻值也上升，从而引起支路C中的电流减小。这提供了电路装置防止一个或多个电极短路的有效保护。

如果放电电流超过预定值，电路部分II断开开关部件S3。其结果，电极加热电流减小到基本为零，因此在放电电流值较大时节省电能。在这较大的值下的放电电流适合于将放电灯的电极保持在一个合适的发射温度。

在图1所示的实施例的具体实施中，根据本发明的用于操作额定功率为58W的低压汞放电灯的支路C和电路装置的电极支路的选择如下：低压汞放电灯的电极大致为：具有一个约5.6Ω的欧姆电阻(加热情况)，电容C5和C6是470nF，C2的电容值为680pF，欧姆电阻R由一次线圈的欧姆电阻构成，阻值为200Ω。变压器T的漏感为1.35mH。已经发现有可能使放电灯的功率消耗减少到仅为额定功率的百分之一，电极中产生的热从而使电极在整个放电灯功率消耗的范围处于一个适当的电子发射温度。

Claims (8)

1.一种用于操作放电灯的电路装置，包括

-用于连接一个电压源的输入端，

-一个具有把持放电灯的端子和电感镇流装置的负载支路B，

-与负载支路B的端部及输入端相连的装置I用于从电压源的电压产生高频电压，

-与装置I相连的装置II，调节放电灯的功率消耗，高频电压的频率是随着功率消耗的调节值变化的，

-具有一次线圈和二次线圈的变压器，在灯工作期间每个二次线圈和一个电极支路并联，该电极支路包括放电灯的一个电极，

其特征在于：一次线圈构成支路C的部分，该支路C包括一个基于频率的阻抗并且和负载支路并联。

2.根据权利要求1所述的电路装置，其特征在于：基于频率的阻抗包括一个电容。

3.根据权利要求1或2所述的电路装置，其特征在于：支路C包括一个欧姆阻抗。

4.根据权利要求3所述的电路装置，其特征在于：欧姆阻抗包括一个PTC型的基于温度的电阻。

5.根据权利要求4所述的电路装置，其特征在于：支路C进一步包括一个二极管桥，PTC型基于温度的电阻与二极管桥的输出端相连。

6.根据前面所述的任何一个或几个权利要求所述的电路装置，其特征在于：装置I包括一个支路A和负载支路B，支路A包括两个开关部件串联，支路B与开关部件之一并联。

7.根据前面所述的任何一个或几个权利要求所述的电路装置，其特征在于：与二次线圈L2和L3并联的支路C和电极支路是如此选择从而当高频电压频率增加时通过二次线圈L2和L3的电流和通过放电灯的电流的相位差减小。

8.根据前面所述的任何一个或几个权利要求所述的电路装置，其特征在于：支路C进一步包括一个开关部件，用于在放电电流超过预定值时切断流过一次线圈的电流。

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