CN1196381C - 电路装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及使放电灯工作的电路装置，含有连接到电压源的输入接头；耦合到输入端用来整流由电压源供给的低频电压整流装置；耦合到整流装置输出端的电容装置；耦合到电容装置用来产生包含DC成分和高频AC成分的灯电流的转换器；用来调节放电灯的功耗的装置。按本发明，选择电路装置的范围，当灯工作在最大可调功率时，使高频灯电流成分的平均幅度至少是高频灯电流成分的低频调制电流的幅度的500倍。

Description

电路装置
技术领域
本发明涉及使放电灯工作的电路装置，它含有：
连接到电压源的输入端，
耦合到输入端用来整流由电压源供给的频率为F的低频电压的整流装置，
耦合到整流装置的输出端的电容装置，
耦合到电容装置用来产生包含DC成分和高频AC成分的灯电流的DC-AC转换器，高频AC成分的幅度受频率为频率F的两倍的低频来调制，
用来调节放电灯的功耗的装置V。
背景技术
从英国专利GB 2 119 184可知这种电路装置。已知电路装置被设计为特别适于操作低压汞放电灯。装置V可以通过调整放电灯的功耗来调整放电灯的光通量。灯电流的DC成分起抑制光条的作用。但是，根据放电灯的等离子成分特别是当放电灯的功耗设置为相对低的值时，仍然发现出现光条。由于所说DC成分构成灯电流的一部分，所以可以将放电灯的光通量设置得比只有高频AC成分时更低。然而如果希望将放电灯的光通量设置为非常低的值，发现不可能在仅有DC成分附加于灯电流的高频AC成分而没有其他措施时能抑制光条。
发明内容
本发明的目的是提供一种电路装置，借助该电路装置，即把放电灯的光通量同时也把放电灯的功耗设置为非常低的值时，也能抑制光条。
根据本发明，为此目的，如开始段落所述的电路装置的特征是：选择电路装置的范围，使当灯工作在最大可调功率时，使高频灯电流成分的平均幅度至少是高频灯电流成分的低频调制电流幅度的500倍。
当灯工作时，由基本为恒定幅度的第一DC成分和具有频率为F的两倍的第二低频DC成分组成的电压加于电容装置的两端。由于该第二低频DC成分的作用，发生调制频率为频率F的两倍的灯电流的高频AC成分的幅度调制。实践发现，高频灯电流成分的平均幅度与低频调制幅度之比随放电灯的功耗的降低成比例地降低。发现电容装置两端的电压的第二低频DC成分的幅度的减小、即高频电流成分的低频调制幅度的减小能抑制光条。还特别发现，即使把放电灯的光通量同时把放电灯的功耗设置为非常低的值，根据本发明的电路工作的放电灯中也没有或几乎看不到光条。
应该注意美国专利4,682,082公开了使放电灯工作的电路装置，如开始段落所述，它具有：输入端，整流装置，电容装置，DC-AC转换器，调节放电灯功耗的V装置。灯工作时加于电容装置上的电压，如开始段落所述，是基本为恒定幅度的第一DC成分和具有频率为电压源频率F的两倍的第二低频DC成分的和。由构成电路一部分的DC-AC转换器产生的灯电流包含没有DC成分而只有高频AC成分调制的低频电流。发现对于这种电路，可以通过增加高频AC成分的调制幅度来实现由这种电路操作的放电灯的光条抑制。这种高频AC成分的调制幅度的增加可以通过增加电容装置上的电压的第二低频DC成分的幅度在该电路中实现。因此，令人吃惊的是根据存在于灯电流中的DC成分变化，高频灯电流成分的低频调制对光条的出现有负或正效应。
当灯工作在最大可调功率时，高频灯电流成分的平均幅度范围至少是高频灯电流成分的低频调制幅度的500倍，根据此后的所需范围，可以按不同方式来实现。例如，如果保持电路其他成分范围不变，灯电流的高频AC成分的低频调制幅度随电容装置的电容量的增加而按比例减小。由此可以通过选择电容装置的较高电容值来实现所需的范围。
许多情况下，电路装置还具有包括供给放电灯和电容元件的一组电路接头的负载分路，由欧姆电阻给电容元件提供旁路。这种电路中的欧姆电阻构成用来产生灯电流的DC成分的装置。如果其他成分范围不变，电容元件的电容值的减小会导致高频AC成分的平均幅度与高频电流成分的低频调制幅度之比的增加。由此可以通过选择电容元件的较低电容值来在这种电路中实现所需的范围。这种实现所需范围的方式的缺点是，电容元件的电容值的减少也会引起负载支路的总阻抗的增加。但是实践发现，在许多情况下，当电容装置的电容值选择为使第一DC成分的幅度至少为第二低频DC成分的幅度的20倍、功率设置为最大可调值的时，在负载阻抗没有达到不期望的高值时仍可以实现所需的范围。
许多情况下，电路装置还包括：耦合到整流装置的输出端和电容装置之间的且具有开关元件、单向元件、感应元件、耦合到电容装置和开关元件的控制装置的DC-AC转换器。控制装置产生使开关元件导通和不导通的控制信号。这种控制信号的频率和占空比决定电压源给电容装置充电的电流。该控制装置可以这样构成，使电容装置上的第二低频DC电压的幅度较小，例如利用频率为频率F的两倍的频率和/或控制信号的占空比的调制，从而实现所需的范围。
根据本发明的电路装置的优选实施例，具有使在灯电流的DC成分的极化方向的灯电流的高频AC成分的幅度A1与和DC成分的极化方向相反的高频AC成分的幅度A2不相等的不对称装置。事实上使幅度A1与幅度A2不等更易抑制光条。实践发现，和使用没有不对称装置的电路相比，这种电路更可能在放电灯的光通量设置为低值时没有光条出现。还发现，幅度A1大于幅度A2，比起幅度A2大于幅度A1来说能更有效地抑制光条。在优选实施例的有益改型中，DC-AC转换器包含：
包括一组第一开关元件和第二开关元件的支路，
旁路一个开关元件且具有供给于放电灯的接头的负载支路，
耦合到开关元件用来使所说开关元件高频地交替导通和不导通的控制电路，其中不对称装置具有使第一开关元件的导通周期和第二开关元件的导通周期不等的装置。该实施例的有益改型构成一种在其中可较简单和可靠地获得不对称装置的电路的可靠设计。
附图说明
下面参照附图解释本发明的电路的实施例，
图1是根据本发明的电路装置的第一实施例示意图，和
图2是根据本发明的电路装置的另一实施例示意图。
具体实施方式
在图1中，K1和K2是连接到电压源的输入端。GM是耦合到输入端用来整流由电压源提供的频率为F的低频电压的整流装置。该实施例中电容器C1构成耦合到整流装置的输出端的电容装置。电路部分V和SC1、开关元件S1和S2、线圈L1、电容C2和C3、欧姆电阻R1、及一起来固定放电灯的接头K3和K4构成耦合到电容装置用来产生灯电流的DC-AC转换器。线圈L1、接头K3和K4、电容C2和C3、欧姆电阻R1一起构成负载支路。放电灯LA连接到接头K3和K4。电路部分SC1构成使开关元件S1和S2在高频下交替导通和不导通的控制电路。该例中电路部分V构成用来调节放电灯的功耗的装置V。
输入端K1和K2分别连接到整流装置GM的输入端。整流装置GM的第一输出端通过电容C1连接到整流装置GM的第二输出端。电容C1被一组开关元件S1和开关元件S2旁路。开关元件S1和开关元件S2的公共接点连接到线圈L1的第一端。线圈L1的第二端连接到接头K3和电容C3的第一端。电容C3的另一端连接到整流装置GM的第二输出端。接头K3通过放电灯LA连接到接头K4。电容C2连接接头K4与整流装置GM的第二输出端。电容C2被欧姆电阻R1旁路。电路部分SC1的第一输出端连接到开关元件S1的控制电极。电路部分SC1的第二输出连接到开关元件S2的控制电极。电路部分V的一个输出端耦合到电路部分SC1的一个输入端。图1中用虚线表示这种耦合。
图1所示实施例的工作如下所述。
当输入端K1和K2连接到电压源时，电压源提供的频率为F的低频电压通过整流装置GM整流，基本为不变幅度的第一DC成分和其频率等于频率F的两倍的第二低频DC成分之和的电压加在电容C1上。该电压用作DC-AC转换器的电源。电路部分SC1使开关元件S1和开关元件S2高频交替地导通和不导通。因此，在负载支路的两端之间存在一高频的基本为方波的电压。该高频的基本为方波的电压引发流经负载支路的电流，该电流为通过电容C3的电流和灯电流之和。灯电流包括频率等于高频的基本为方波电压的高频AC成分。灯电流还包括由于欧姆电阻R1的存在而产生的DC成分。电容C1上的第二低频DC成分产生频率为F的两倍的灯电流的高频AC成分的幅度的调制。放电灯的功耗及放电灯的光通量可以通过电路部分V来调节。这种调节通过调节由电路部分SC1产生的控制信号的频率和/或占空比来实现。图1所示中的实施例的范围是，当功率设置为最大可调值时，使高频AC成分的平均幅度至少为高频灯电流成分的低频调制的幅度的500倍。由此实现了可以在很大范围调节放电灯的功耗而没有光条出现。例如，如果保持电路的其它成分范围不变，灯电流的高频AC成分的低频调制幅度随电容C1的电容值的增加而按比例减少。由此可以通过选择电容C1的较高电容值来实现所需的范围。负载支路还包括与用来固定放电灯的接头K3和K4串联的电容C2，电容C2通过欧姆电阻R1旁路。如果其他成分范围保持不变，电容C2的电容值的减小会导致高频AC成分的平均幅度与高频电流成分的低频调制幅度之比增加。因此在图1的实施例中，可以通过选择电容C2的较低电容值来实现所需的范围。为了进一步增加放电灯的功耗范围，电路部分SC1还具有使在灯电流的DC成分的极化方向的灯电流的高频AC成分的幅度A1与和DC成分的极化方向相反的高频AC成分的幅度A2不相等的不对称装置(未示出)，幅度A1大于幅度A2。该不对称装置具有使第一开关元件S1的导通周期和第二开关元件S2的导通周期不等的装置。
在图2所示的实施例中，和图1所示的实施例的相应的电路部分和元件具有相同的符号。图2的实施例包括耦合在整流装置GM与电容C1之间的含有开关元件S3、单向元件D1、感应元件L2、和电路元件SC2的DC-AC转换器。该实施例中的电路部分SC2构成控制装置且被耦合到电容C1和开关元件S3。该实施例中的感应元件L2是个线圈，单向元件D1是二极管。整流装置GM的第一输出端通过一组线圈L2和二极管D1连接到电容C1的第一端。开关元件S3把线圈L2和二极管D1的公共端连接到电容C1的第二端，也连接到整流装置GM的第二输出端。电路部分SC2的一个输出端连接到开关元件S3的控制电极。电路部分SC2的另一个输出端耦合到电容C1。图2中用虚线表示这种耦合。图2所示实施例的其余部分以与图1的实施例的相同方式构成。
图2所示实施例的工作如下所述。
图2所示的实施例和图1实施例相应部件的工作，与图1所示实施例的工作相似，当图2所示实施例工作时，电路部分SC2产生使开关元件S3高频导通和不导通的高频信号。电容C1通过高频电流脉冲充电。电路部分SC2调节电容C1上瞬时电压值产生的高频信号的频率和/或占空比。  由此使电容C1上的电压的第二低频DC成分的幅度较小。因此，高频AC成分的平均幅度与低频调制幅度之比较高，这会促进光条的抑制。在该实施例中，电容C1上的电压的第二低频DC成分的幅度维持在较低水平，不需要选择电容C1的较高电容值。
图1所示实施例的实施用于使额定功率为58W的TLD型低压汞放电灯工作。最大灯功率设置为约50W。电容C1的电容值为10μF，电容C2的电容值为100nF，电容C3的电容值为5.6nF。欧姆电阻R1的阻值为约68KΩ。线圈L1的自感为1.35mH。灯电流的DC成分的幅度约为3mA。没有使用不对称装置，所以各开关元件的导通周期大致相等。低压汞放电灯的功耗可以通过调节开关元件的导通周期来设置。灯电流的高频AC成分的频率在48KHz和90KHz之间变化。当灯工作在功率为50W时，通过这一范围实现了使高频灯电流成分的平均幅度约是高频灯电流成分的低频调制电流的幅度的500倍。在功率设定为最大可调值时，电容C1上的电压的第一DC成分的幅度约为电容C1上的电压(400V到20V变化)的第二低频DC成分幅度的20倍。发现可以把低压汞放电灯的光通量调节至不大于功耗为50W时的光通量的百分之一，此时在低压汞放电灯中没有看见光条。

Claims (7)

1.一种使放电灯工作的电路装置，包括：
连接到电压源的输入端，
耦合到输入端用来整流从电压源分来的频率为f的低频电压的整流装置，
耦合到整流装置的输出端的电容装置，
耦合到电容装置用来产生包含DC成分和高频AC成分的灯电流的DC-AC转换器，高频AC成分的幅度受等于频率f的两倍的低频的调制，
用来调节放电灯的功耗的装置V，
其特征在于：选择电路装置的范围，使当灯工作在最大可调功率时，高频灯电流成分的平均幅度至少是高频灯电流成分的低频调制电流的幅度的500倍。
2.如权利要求1的电路装置，其特征在于：具有包括适用放电灯和电容元件的接头的一个串联电路的负载支路，所述电容元件被欧姆电阻旁路。
3.如权利要求1或2的电路装置，其特征在于：包括耦合于整流装置的输出端和电容装置之间并具有开关元件、单向元件、感应元件、和耦合到电容装置及开关元件的控制装置的DC-AC转换器。
4.如权利要求1的电路装置，其特征在于：在灯工作时，电容装置上的电压是幅度不变的第一DC成分与频率为频率f的两倍的第二低频DC成分之和，其中电容装置的电容值选择为在功率设置在最大可调值时，使第一DC成分的幅度至少是第二低频DC成分幅度的20倍。
5.如权利要求1的电路装置，其特征在于：该电路还具有使在灯电流的DC成分的极化方向的灯电流的高频AC成分的幅度A1与和DC成分的极化方向相反的高频AC成分的幅度A2不相等的不对称装置。
6.如权利要求5的电路装置，其特征在于：幅度A1大于幅度A2。
7.如权利要求5的电路装置，其特征在于：DC-AC转换器具有：
包括第一开关元件和第二开关元件的支路，
旁路一个开关元件并具有供给放电灯的接头的负载支路，
耦合到开关元件用来使所说开关元件高频地交替导通和不导通的控制电路，
其特征在于：所述不对称装置具有使第一开关元件的导通周期和第二开关元件的导通周期不等的装置。
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