CN1287770A

CN1287770A - 电路装置

Info

Publication number: CN1287770A
Application number: CN99801888A
Authority: CN
Inventors: E·N·K·P·M·埃贝森; A·A·M·马里努斯
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1998-10-22
Filing date: 1999-09-28
Publication date: 2001-03-14
Also published as: WO2000025555A1; EP1046324A1; US6188184B1; JP2002528884A

Abstract

用于紧凑的荧光灯的镇流器电路含有一个下转换器用于在稳定运行时以DC电流运行该灯。在预热和启动阶段期间,该下转换器以连续的方式运行,并且在稳定运行期间以断续的方式运行。

Description

电路装置

本发明涉及通过DC电流启动一个灯并且对灯供电的电路装置，含有：

-输入端子，用于连接到提供DC电压的电源的端子，

-一个耦合到输入端子的DC-DC转换器并且具有

-一个感性元件，

-一个单向元件，

-一个第一开关元件，

-一个耦合到第一开关元件的控制电极的控制电路，以使第一开关元件以频率f导通和不导通，

-用于连接该灯的输出端子，和

-一个第一电路，其在运行期间连接输出端子并且含有一个第二开关元件和使第二开关元件导通和不导通的装置。

本发明还涉及一个紧凑的灯。

如开头所述的电路装置在美国专利5，581，161中公开。在已知的电路装置中该DC-DC转换器含有一个下转换器。在已知的电路装置投入运行之后，该第二个开关元件立即导通。控制电路使第一开关元件以频率f导通和不导通。在已知的电路装置运行期间，第一个和第二个灯电极同时构成第一电路的一部分。该电感元件和第一电路在第一时间间隔期间传输电流，以使连接到电路装置的灯电极被预热。在第一时间间隔结束时，第二开关元件被不导通，以使第一电路不再传输电流。该电感元件然后产生启动电压。在灯启动之后和稳定运行期间，该控制电路使第一开关元件高频地导通和不导通，并且连接到电路装置的一个灯被供以由下转换器提供的DC电流。因为该下转换器只含有少量的元件，该已知的电路装置能够被相对简单地和以此低费用地制造。

当第二个开关元件变为不导通时，启动电压的幅值依赖于在电感元件中的电流的瞬间的幅值。实际上，DC-DC转换器经常工作在断续的模式以限制开关损耗。这意味着与频率f相联系的在每一个周期中的电感元件的电流在给定的时间间隔中基本等于零。通过使第一个开关元件导通，在电感元件中的电流基本上等于零，在单向元件中的较大的功率消散被阻止以使电路装置具有一个相对高的频率。如果当在电感元件中的电流基本为零时或者具有瞬间的相对低的幅值时，第二个开关元件变为不导通的，出现在电感元件中的能量不足以产生具有足够高的幅值的启动电压。这个问题以如下的方法通过某装置使第二个开关元件导通和不导通，当在电感元件中的电流的瞬间幅值具有相对高的值时，该装置使第二个开关元件不导通。此用于使第二个开关元件导通和不导通的装置的实现然而使电路装置相对复杂和昂贵。

本发明的目的是提供一个相对简单的和低费用的电路装置以通过DC电流启动和对一个灯进行供电，以此该灯能够以有效的和可靠的方式进行启动。

根据本发明，如开头所述的电路装置以此的特征为，该控制电路具有一个电路部分I以在灯启动之后降低频率f。

用于启动灯的频率的相对高的值使DC-DC转换器使灯以连续的方式运行在灯运行的阶段，并且在电感元件中的电流由具有幅值相对高的DC成分和具有幅值相对低的AC成分的总和构成。在电感元件中的电流的这种形状之下，此电流的幅值的瞬间值在任何时刻是足够高的以在此情况下产生具有用于启动该灯的足够高的幅值的启动脉冲，即第二个开关元件在此时刻变为不导通的。

通过选择用于启动该灯的频率是相对高的，也可以保证，在当第一个开关元件为不导通的周期时，如果该灯的等离子发生崩溃，在崩溃发生之后，第一个开关元件再一次导通一相对短的时间间隔，以使该灯能够传输电流，而由崩溃形成的充电载体仍然出现在等离子中。这导致了该灯的一个令人满意的接管性能。在灯启动之后，该电路部分I降低了频率f。在该灯启动之后的频率f可以被选择以使该DC-DC转换器运行在断续的模式，以致于该灯在稳定供电时的开关损耗是非常低的。如果在频率f的每一个周期期间在电感元件中的电流变为零一个非常短的时间，可以达到最高的效率。因为在电路装置投入运行的时刻和该灯启动之间的时间间隔实际上是非常短的，在运行在连续模式中的DC-DC转换器中的开关损耗没有使温度上升的相对高的程度，该温度可以损坏DC-DC转换器部件。

通过本发明的电路装置的实施例可以得到满意的结果，其中该DC-DC含有一个下转换器。

该单向元件可以相对简单地实现，以此如果该单向元件含有一个二极管则是低费用的方式。

也可以使第二个开关元件作为半导体开关元件实现，并且也可以使该半导体开关元件通过第二个控制电路连续地导通和不导通，该控制电路耦合到半导体开关元件的控制电极。然而，如果该第二个开关元件作为低充电启动器实现，分开的控制电路不是必需的用于实现第二个开关元件的连续的导通和不导通。该电路装置以此含有一个相对小数量的部件，并且以此能够以相对简单和低费用的方式进行制造。

为了提高由本发明的电路装置驱动的灯的启动性能，可以以此方式实现电路装置，该第一电路在运行期间含有一个灯电极。

当第二个开关元件导通时，流过第一电路的电流也流过灯电极，以使其预热。因为该灯在启动之后被供给了DC电流，如果只有该灯电极被预热，则能够实现启动性能的较大的改进，该灯电极在稳定运行期间构成了灯的阴极。

还可以发现本发明的电路装置尤其适合于用在紧凑灯的镇流器电路中，其含有

-一个传输光的放电容器，其具有含有稀有气体的填充物和两个电极，

-一个用于保护放电容器的灯外壳，

-一个灯帽，其具有电接触端子和用于保护灯外壳，和

-一个镇流器电路，其耦合在端子和电极之间以从电压源产生灯电流。

更特别的是本发明的电路装置可以尤其用在紧凑的荧光灯的镇流器电路中，或者一个灯，它的放电容器填充物含有水银并且在其放电容器的壁上具有发光的覆层。

参考下面的实施例通过不受限制的实施例描述本发明的这些和其他方面。

在附图中：

图1示意性示出了本发明的电路装置的一个实施例，其上连接有一个灯L_A，

图2示意性示出了在附图1的实施例中的电流和电压作为时间函数的形状，

图3示出了本发明的紧凑的荧光灯。

在图1中，参考符号K₃、K₄标出了用于连接到AC电压源的端子。并且端子K₃和K₄分别连接到电路部分M得到输入端以从由AC电压源提供的AC电压产生一个DC电源电压。K₁和K₂构成了输入端以连接到用于提供DC电压的电源的端子上。在此实施例中，此电源由AC电压源与电路部分RM共同构成。输入端子K₁和K₂分别连接到电路部分RM的输出端。输入端K₁通过二极管D₁、开关元件S₁和电流传感器S_E的串联装置连接到输入端K₂。在此实施例中，二极管D₁构成了单向的元件并且开关元件S₁构成了第一开关元件。开关元件S₁的第一个控制电极耦合到电路部分SC的输出端，该部分构成了一个控制电路以使第一个开关元件S₁导通和不导通。电路部分SC含有一个电路部分I用于在灯启动之后降低频率f。电流传感器S_E耦合在电路部分SC的输入端。此耦合通过断线示出在图1中。二极管D₁通过发光的放电启动器S₂、灯L_A的第一个灯电极EL₁和线圈L₁构成的串联装置被分流。在此实施例中，发光的放电启动器S₂与用于使第二个开关元件导通和不导通的装置共同构成第二个开关元件。线圈L₁构成了一个电感元件。第二个灯电极EL₂的一端被连接到输出端K₆以连接该灯。用于连接该灯的第二个输出端K₅作为第一个灯电极EL₁和线圈L₁的共同的连接点示意性示出。开关元件S₁、电路部分SC、二极管D₁、线圈L₁和输出端K₅和K₆共同构成了一个下转换器类型的DC-DC转换器。

图1中的实施例如下进行工作。

端子K₃和K₄连接到AC电压源的端子，电路部分RM从通过AC电压源提供的AC电压产生一DC电源电压，该DC电源电压出现在输入端子K₁和K₂之间。立即在电路装置投入运行之后，该发光放电启动器变为导通，而开关元件S₁通过电路装置SC以频率f导通和不导通。在发光放电启动器和开关元件S₁导通期间，一电流从输入端子K₁经过发光放电启动器S₂、第一个灯电极EL₁、线圈L₁、开关元件S₁和电流传感器S_E输入到输入端子K₂。在发光放电启动器S₂导通并且开关元件S₁不导通期间，一电流从线圈L₁的第一个端点经过二极管D₁、发光放电启动器和第一个灯电极EL₁传输到线圈L₁的第二个端点。频率f和电路部分SC使开关元件S₁导通的工作周期如此选择，在线圈L₁中的电流是具有相对高的最小幅值的连续电流。

时间被描述在图2的水平轴上的任意单元。电流和电压被描述在垂直轴上的任意单元。在图2中，在线圈L₁中的电流的外形(IL₁)和灯L_A的电压(V_LA)的外形作为时间的函数示出。时刻t₁是发光放电启动器S₂从导通变为不导通的时刻。也可以看到，用于启动灯的电流IL₁是具有相对大的幅值的DC电流和具有相对小的幅值的AC电流的和。线圈L₁因此在任何时刻都能够传输足够的电流，以使其能够在任何时刻当发光放电启动器变为不导通时产生足够高的启动电压。在灯L_A上的电压基本上为零，直到时刻t₁。在时刻t₁，发光放电启动器S₂变为不导通的以使启动电压脉冲P_LA产生在灯L_A上。在此启动电压脉冲的影响下，灯L_A变为导通。V_LA的幅值以及灯L_A的电流的幅值(等于线圈L₁的电流)在时刻t₂快速地下降到零。开关元件S₁在时刻t₃由控制电路SC导通。在此情况下，主要的是在时刻t₂和t₃之间的时间间隔是相对短的以阻止在此时间间隔中灯L_A没有传输电流，基本上所有的充电载体在灯的等离子中消失并且启动过程必需重新开始。然而，因为频率f具有相对高的值，在时刻t₂和t₃之间的时间间隔是相对短的以实现灯L_A的满意的接管性能。如果当开关元件S₁变为导通时，电流传感器的电流基本上是零(在时刻t₃的第一时间)，电路部分SC使频率f下降，该开关元件S₁被导通和不导通，以致于该DC-DC转换器以断续的模式运行，并且在时刻t₃之后，线圈L₁的电流在每一个高频阶段变为零，如图2所示。该灯接下来被供以断续的DC电流。灯L_A的运行电压具有一个值以使该电压在发光放电启动器中没有产生发光的放电，以致于发光放电启动器S₂在灯LA的启动之后保持不导通。

可以通过没有在图1中示出的装置测量灯电流并且将其与参考值进行比较，并且与此比较的结果无关地通过电路部分SC调节开关元件S₁的频率和/或工作周期。以此方式，提供给灯的DC电流的幅值以一个基本恒定的值进行控制。

还能够给电路装置提供一个没有在图1示出的装置，立即在线圈L₁中的电流变为零之后，该装置使开关元件S₁在稳定的灯工作期间导通。以此也可以实现该电路装置在稳定运行期间可以有效地工作。

在图3中，参考符号8示出了具有水银和稀有气体填充物以及两个电极(未示出)的光传输的放电容器。一个发光的覆层被提供在放电容器的壁上。参考符号6示出了灯外壳，其用于保护放电容器8，并且参考符号3示出了一个灯帽，其具有电接触端(1和2)和用于保护灯外壳，而一个本发明的镇流器电路B经过导体E和电极(通过导体9)耦合在端子(1、2)之间用于从电源电压产生DC灯电流。

Claims

1．用于启动和给一个灯(L_A)供以DC电流的电路装置，具有

-输入端子(K₁，K₂)，用于连接到提供DC电压的电源的端子，

-一DC-DC转换器，耦合到输入端子并且具有

-一个电感元件(L₁)，

-一个单向元件(D₁)，

-一个第一个开关元件(S₁)，

-一个控制电路(SC)，耦合到第一开关元件的控制电极以使第一开关元件以频率f导体和不导通，

-输出端子(K₅，K₆)，用于连接该灯，和

-一个第一电路(S₂+EL₁)，其在运行期间连接输出端子并且含有一个第二开关元件(S₂)和装置(S₂)用于使第二开关元件导体和不导通，

其特征在于，该控制电路具有一个电路部分I，用于在灯启动之后降低频率f。

2．如权利要求1的电路装置，其特征在于，该DC-DC转换器含有一个下转换器。

3．如权利要求1或者2的电路装置，其特征在于，该单向元件含有一个二极管(D₁)。

4．如权利要求1、2或者3的电路装置，其特征在于，第二个开关元件和用于使第二个开关元件导通和不导通的装置含有一发光放电启动器(S₂)。

5．如上述权利要求之一的电路装置，其特征在于，该第一电路在运行期间含有一个灯电极(EL₁)。

6．如上述权利要求之一的电路装置，其特征在于，第一开关元件被控制电路以如下方式导通和不导通，该电感元件在灯启动之前传输一连续的电流。

7．如上述权利要求之一的电路装置，其特征在于，第一开关元件被控制电路以如下方式导通和不导通，该电感元件在灯启动之后传输一连续的电流。

8．一紧凑的灯，含有-一光传输的放电容器(8)，具有含有稀有气体的填充物和两个电极，-一灯外壳(6)，用于保护放电容器，-一灯帽(3)，具有电接触端(1，2)和用于保护该灯外壳，和，-一镇流器电路(B)，耦合在接触端子和电极之间以用于从电源电压产生一灯电流，其特征在于，该镇流器电路含有一如上述权利要求之一的电路装置。

9．如权利要求8的紧凑的灯，其特征在于，该紧凑的灯是一个紧凑的荧光灯。