CN1234959A - 电路装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及操作灯的电路装置包括:用于连接到供电电压源的输入端,连接到所述输入端的DC－AC转换器,用于产生高频信号,压电变换器,有一个连接到DC－AC变换器的主侧和连接到灯连接端的辅侧,用于调节灯的光输出的装置,其特征在于,电路部分(Ⅰ)包括用于产生基本方波形信号的电路部分Ⅰ和用于调整灯的光输出的设备包括连接到电路部分1的调节电路;当在电路装置上分散的功率量相对低和灯变暗时,由电路装置操作的灯可在一个大范围内调节。

Description

电路装置
本发明涉及用于操作灯的电路装置包括：
用于连接到供电电压源的输入端，
连接到所述输入端的DC-AC转换器，用于产生高频信号，
压电变换器，有一个连接到DC-AC变换器的主侧和连接到灯连接端的辅侧，
用于调节灯的光输出的装置。
本发明还涉及小型灯和液晶显示器。
从DE-OS 2611135可知开头段所提到的电路装置。在已知的电路装置中，DC-AC变换器包括一个自振荡电路，使得在电路装置的操作期间出现在压电变换器的主侧的信号基本是正弦形。通过调节出现在压电变换器的主侧的电压的幅度来调节和控制灯的光输出。例如这可以通过在DC-AC变换器和压电变换器的主侧之间连接一个晶体管和电位器，分别调节晶体管的导通性或电位器的阻抗来实现。这种控制方法的益处在于，当将光输出调节到一个相对的低电平时，分别在晶体管和电位器上分散大功率量。因此在调节灯时，已知电路结构的效率相对低。
本发明的目的是提供一种电路装置，用于在灯变暗时，也能以高效率调节灯。
因此根据本发明如开头段提到的电路装置，其特征在于，DC-AC变换器包括用于产生基本方波形信号的电路部分Ⅰ和用于调整灯的光输出的设备包括连接到电路部分1的调节电路，用于调整基本方波形信号的占空因数。
在根据本发明的电路装置的操作过程中，在压电变换器的主侧有一个基本为方波形的电压(或者是基本方波形信号，或者在DC-AC变换器包括一个放大器的情况下，为经放大的基本方波形信号)。只有对于频率位于包括压电变换器的谐振频率的窄范围内的正弦波形信号，压电变换器的电压变化比才为高。因为，根据幅利叶分析，出现在压电变换器主侧的基本方波形的电压可以被认为是，递增频率的正弦形信号的有限和，压电变换器只是有效地将位于这样的窄范围内的频率并且有不是太小幅度的正弦波形信号，转换为位于变换器的辅助侧的正弦信号，并且具有相同的频率但是幅度却增加了。压电变换器的行为看上去好象只有位于窄频率范围内的正弦信号出现在其主侧。通常选择方波形信号的频率，使得其第一谐波项位于包括一个谐振频率的窄范围之内。当通过控制电路调节基本方波形信号的占空因数时，所有正弦信号的幅度一起构成的正弦波电压被改变。其频率位于窄范围内的正弦信号的幅度也被改变，其结果是在变换器辅助侧的正弦信号的幅度也改变。在这后一个幅度降低的情况下，由电路装置操作的灯变暗。已经发现根据本发明的电路结构，在由其操作的灯变暗的时候也有相对高的效率。
在根据本发明的电路结构的优选实施例中，电路部分Ⅰ包括一个集成电路。当用一或多个集成电路产生基本为方波形的信号时，可以用相对简单和便谊的方法实现电路部分Ⅰ。优选地，DC-AC变换器包括连接在电路部分Ⅰ和压电变换器的主侧之间的放大器，用于将基本方波形信号放大到和它有相同的频率却有较高的幅度的基本为方波形的电压。当使用这样的放大器时，由电路部分Ⅰ产生的基本方波形的信号可以是一个低功率信号，和典型地电路部分Ⅰ包括一或多个相对便宜的集成电路，用于产生基本方波形的信号的情况一样。基本方波形的电压出现在压电变换器的主侧。就是这样以简单和偏谊的方法实现DC-AC变换器。对于以下结构已经获得好的结果，其中放大器包括串联结构的电感设备和开关设备，并且其中开关设备切换压电变换器的主侧。电感设备和压电变换器的主侧串联。这个主侧形成容抗。开关设备的控制电极连接到电路部分Ⅰ的输出基本方波形信号的输出端。已经发现，当使用这种结构的放大器时，基本方波形信号被相对简单的设备有效地放大。另外，电感设备防止压电变换器的主侧承载相对高幅度的电流。
优选地，电路结构包括电路部分Ⅱ，用于根据压电变换器的谐振频率调整基本方波形信号的频率。当基本方波形信号的占空因数变化时，由灯消耗的功率量也变化。结果灯的阻抗和压电变换器的谐振频率也变化。方波形信号的频率被调整，使得在控制谐振频率变化时，在包括压电变换器的谐振频率的窄范围内的正弦波形信号位于那个范围内。以这种方式在控制过程中以相对高的级别维持电路装置的有效性。在电路部分Ⅱ包括一个锁相环路或一个幅度锁定环时，可以用相对简单和可靠的方法实现频率调整。
由于压电变换器小且扁平，根据本发明的电路设备可以用于小型灯中的镇流器设备，诸如小型荧光灯，包括一个在以气密方式密闭的罩中设置的光源，可透射可见辐射，
连接到光源上的外壳并有一个灯罩，
镇流器设备电连接到光源上，以操作光源，并且至少部分地设置在由外壳环绕的空间。
光电转换器小且扁平的事实使得根据本发明的电路装置，也非常适于用在包括装有灯的背光的液晶显示设备的镇流器中，和用于操作灯的镇流设备中。
将参考附图描述根据本发明的电路装置的实施例。
图1表示根据本发明有一个灯与之连接的电路装置实施例的示意图，和
图2表示根据本发明有一个灯与之连接的电路装置的另一个实施例的示意图。
在图1中，K1和K2是输入端，用于到DC电压源的极的连接。通过串联结构的欧姆电阻R1，电位器R2和电容器C1连接输入端K1和K2。还通过串联结构的欧姆电阻R4，电位器R5和电容器C4，以及通过串联结构的电感L1和开关部件S1连接输入端K1和K2。电阻器R1和电位器R2的公共端被连接到集成电路TCL 556的输入端1。这个集成电路TLC556包括两个定时器。电位器R2和电容器C1的公共端被连接到集成电路TLC556的输入端2和6。输入端K1被连接到集成电路TLC556的输入端4,10和14。K1端通过串联结构的欧姆电阻器R3和电容器C3被连接到集成电路的输入端5，通过欧姆电阻器R3被连接到输入端8。输入端K2被直接连接到输入端7以及通过电容器C2被连接到输入端3和11。电位器R5和电容器C4的公共端被连接到集成电路的输入端12和13。集成电路的输出端9被连接到开关部件S1的控制电极。开关部件S1的控制电极通过欧姆电阻器R6被连接到输入端K2。电感L1和开关部件S1的公共端被连接到压电变换器PT的第一输入端。第二输入端(也作为第二输出端)被连接到输入端K2。灯La被连接在压电变换器PT的第一输出端和第二输出端之间。用于产生基本方波形信号的电路部分Ⅰ由集成电路TCL556，电阻器R1,R3和R4，电位器R2和R5，以及电容器C1,C2,C3和C4组成。电阻器R6，电感L1，开关部件S1以及与压电变换器PT的输入端相关的电容一起形成放大器。电路部分Ⅰ和放大器一起形成DC-AC变换器。
图1所示电路结构的操作如下。
当输入端K1和K2被连接到DC电压源的极时，集成电路TLC556产生出现在输出端7处的基本方波形信号。出现在输出端7的基本方波形信号以频率f1使开关部件S1导通和不导通。结果是基本方波形信号被放大器放大为相同频率的基本方波形的电压，不过其幅度比出现在压电变换器的输入端之间的幅度要大。可以通过电位器R2的电阻来调节基本方波形信号的频率。基本方形波形信号的频率被调节到这样一个值，使得共同形成基本方形波形信号的正弦信号之一有一个频率f2，非常接近压电变换器的谐振频率之一。频率f2的正弦信号通过压电变换器PT被变换为频率f2，幅度增加了的另一个正弦信号。后一个正弦信号出现在压电变换器的输出端之间并且在灯La上。
可以通过调节电位器R5的电阻来调节基本方波形信号的占空因数。基本方波形信号的占空周期的变化引起构成它的每一个正弦信号的幅度的改变。因此被转换为压电变换器PT的输出电压的，频率为f2的正弦信号的幅度也被改变。结果，压电变换器的输出电压的幅度也被改变，引起灯La的光输出的增和减。
在图2中Ⅰ是用于产生基本方波形信号的电路部分。A是将基本方波形信号放大为基本方波形电压的放大器。为此目的，放大器A被连接到电路部分Ⅰ。在图2中这个连接(以及不同电路部分之间的其它连接)用虚线表示。放大器A被连接到压电变换器PT和放电灯La被连接到压电变换器PT的输出端。基本方波形信号的频率以及构成其第一谐波项的正弦形信号的频率被选择为基本等于压电变换器的谐振频率之一。
Ⅱ是用于根据压电变换器PT的谐振频率，调整基本方波形信号的频率的电路。电路部分Ⅱ连接到压电变换器PT和电路部分Ⅰ。电路部分Ⅱ例如可以是一个幅度锁定环路。在电路装置的操作过程中，电路部分Ⅰ产生一个基本方波形的信号，它被放大器A放大为基本方波形的电压。这个基本方波形电压出现在压电变换器PT的主侧。为基本方波形电压的第一谐振项的正弦形信号，被压电变换器变换为其辅助侧的正弦形信号。这两个正弦形信号都有基本等于压电变换器PT的谐振频率的频率。后一个正弦形信号是在操作期间出现在灯上的电压。在电路部分Ⅱ包括一个幅度锁定环的情况下，它采样出现在压电变换器辅助侧的电压幅度，并将基本方波形信号的频率调整在一个值，对于这个值出现在压电变换器的辅助侧的电压的幅度为最大。当连接到电路装置的灯被调节时，其阻抗从而压电变换器的负载变化。压电变换器的负载的变化引起谐振频率的变化。谐振频率的这一变化使得基本方波形电压的频率(第一谐波项的频率)不再十分接近谐振频率，这样压电变换器的电压变换率就降低到一个相当低的值，带来电路装置的非最优性能。然而，由于电路部分Ⅱ自动调整基本方波形信号的频率，就避免了电路装置在相对不利的条件下操作。幅度锁定环是本领域已知的，并且使用专为这一目的设计的集成电路，能以有益的方式实现电路部分Ⅱ。
电路部分Ⅱ也可以是所谓锁相环。在最佳值的基本方波形信号的频率的自动控制，在那种情况下是通过将频率调整在一个值，对于这个值，压电变换器的主侧的电压和电流之间的相位差最小。和幅度锁定环一样，锁相环在本领域也是已知的，通过使用为这一目的专门设计的集成电路，能以有益的方式实现电路部分Ⅱ。
在图1所示的电路结构的实际实施例中，基本方波形信号的频率被选择为大约62kHz。通过电路装置操作的灯是小型低压水银灯，其最低功率为2瓦。当基本方波形信号的占空因数从0.59降低到0.32时，灯电流的幅度从0.077mA提高到4mA，使得灯的光输出以系数28增加。

Claims (9)

1．操作灯的电路装置包括：
用于连接到供电电压源的输入端，
连接到所述输入端的DC-AC转换器，用于产生高频信号，
压电变换器，有一个连接到DC-AC变换器的主侧和连接到灯连接端的辅侧，
用于调节灯的光输出的装置，其特征在于，
DC-AC变换器包括用于产生基本方波形信号的电路部分Ⅰ和用于调整灯的光输出的设备包括连接到电路部分1的调节电路，用于调整基本方波形信号的占空因数。
2．根据权利要求1的电路装置，其中电路部分Ⅰ包括一个集成电路。
3．根据权利要求2的电路装置，其中DC-AC变换器包括连接在电路部分Ⅰ和压电变换器主侧之间的放大器，用于将基本方波形信号放大为基本方波形电压。
4．根据权利要求3的电路装置，其中放大器包括一个电感设备和开关设备的串联结构，并且其中开关设备分接压电变换器的主侧。
5．根据前面一或多个权利要求的电路装置，包括电路部分Ⅱ，用于根据压电变换器的谐振频率，调整基本为方波形的频率。
6．根据权利要求5的电路装置，其中电路部分Ⅱ包括一个锁相环路。
7．根据权利要求5的电路装置，其中电路部分Ⅱ包括一个幅度锁定环。
8．小型灯包括：
在容器中提供的光源，该容器以气密方式闭合并且可透过可见辐射，
与光源连接的外壳并提供有一个灯罩，
和光源电连接的镇流设备，用于操作光源，并且至少部分地设置在由外壳所环绕的空间，其特征在于，镇流设备包括如前述一或多个权利要求所述的一个电路装置。
9．液晶显示包括装备有灯和用于操作灯的镇流设备的背光，其特征在于，镇流设备包括一个根据权利要求1-7之一或多个的电路装置。
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