CN1291417A

CN1291417A - 电路装置

Info

Publication number: CN1291417A
Application number: CN99803203A
Authority: CN
Inventors: A·A·M·马里努斯; L·F·J·奥斯特沃格尔斯; E·N·K·P·M·埃伯森; A·范登博格
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1998-10-22
Filing date: 1999-09-28
Publication date: 2001-04-11
Also published as: US6198232B1; EP1046325A1; JP2002528885A; WO2000025556A1

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为该灯在稳定运行期间供给DC电流。该镇流器电路具有另外的电感。下转换器的阻塞和另外的电感共同点燃该灯。在稳定运行期间,该另外的电感不传输电流。

Description

电路装置

本发明涉及点燃和为灯提供DC电流的电路装置，含有

-输入端子，用于连接到提供DC电压的电源的端子，

-一个DC-DC转换器，耦合到该输入端子，并且具有

-一个第一感性元件，

-一个第一单向元件，

-一个第一开关元件，

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

-输出端子，用于连接该灯，

-一个第一电路，其在运行期间连接输出端子并且具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。

在开始中所述的电路装置在US专利5581161中公开。在已知的电路装置中，该DC-DC转换器由一个下转换器构成。立即在已知的电路装置投入运行之后，该第二开关元件导通。该控制电路时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，第一和第二灯电极形成第一电路的部分。该第一感性元件和第一电路在第一时间间隔中传输电流，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，第二开关元件不导通，以使第一电路不再传输电流。第一感性元件然后产生一个点燃电压。在灯点燃之后和稳定运行期间，第二开关元件保持不导通并且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供电的DC电流。因为下转换器只含有少量的元件，已知的电路装置能够被相对简单的和以此低费用地制造。然而已知的电路装置的缺点是第一感性元件必须如此确定尺寸，即该灯能够可靠的和快速地点燃。因为在该灯稳定运行期间第一开关元件也传输电流，在稳定运行期间的在第一感性元件中的功率损失应该是相对低的。因为这些原因，第一感性元件在实际中经常是相对大的并且是昂贵的。另外，第一感性元件的点燃过程的显示规模对于该灯的稳定运行也经常不是优化大的。

本发明的任务是提供一个相对简单的并且以此是低费用的电路装置，以用于点燃和为灯提供DC电流，以此该灯能够以有效的和可靠的方式点燃。

根据本发明，在开始中所述的电路装置以此的特征在于，第一电路含有第二开关元件、第二感性元件和第二单向元件的串联装置，并且第二感性元件和第二单向元件的串联装置通过含有第三单向元件的第二电路被旁路。

在第二开关元件导通期间，第一和第二感性元件传输电流。为了这个原因，在第二开关元件变为不导通时在该灯上可靠产生点燃电压的能量等于在第一感性元件中的能量和在第二感性元件中的能量之和。然而在电路装置的稳定运行期间，只有第一感性元件传输电流。为此，能够优化选择第一感性元件用于稳定运行并且对于点燃所需要的独立能量是(相对)小的。第一和第二开关元件可以有选择性地被选择，以使在第一开关元件点燃之前和之后以相同的方式和在灯运行的不同阶段期间以相同的频率f该控制电路使第一开关元件导通和不导通，以使该控制电路可以以相对简单的方式实现。另外，只有第一感性元件满足发生在此感性元件中的功率损失应该是相对小的要求。第二开关元件可以以此方式确定尺寸，即实现可靠的点燃性能。因为第二感性元件只在该灯点燃之前传输电流很短的时间，关于发生在第二开关元件中的功率损失比发生在第一开关元件中的功率损失可以具有较少的强制要求。本发明的电路装置可以因此在第一和第二感性元件的给定的全部电感上相当便宜地实现。

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

如果单向元件含有一个二极管，则该单向元件可以以相对简单的并且因此是低费用的方式实现。

该第二开关元件能够作为一个半导体开关元件实现，并且借助于耦合到半导体开关元件的控制电极的第二控制电路实现了使此半导体开关元件连续的导通和不导通的装置。然而如果第二开关元件作为一个辉光放电启动器实现，一个分开的控制电路对于实现第二开关元件的连续的导通和不导通不是必须的。该电路装置因此含有相对少量的元件并且因此能够以相对简单的和低费用的方式减小制造。

当第二开关元件变为不导通时，点燃电压的峰值依赖于在感性元件中的电流的瞬间的峰值。在实际中，该DC-DC转换器经常工作在不连续的模式上以限制开关损耗。这意味着在一个给定的时间间隔期间和在该灯点燃之前在关于频率f的每一个周期中流过第一感性元件和第二感性元件的电流变为基本上等于零。当在第一和第二感性元件中的电流基本上等于零时通过使第一开关元件导通，在单向元件中的大量的功率分散被阻止以使该电路装置具有相对高的效率。然而，如果当在感性元件中的电流基本上等于零或者具有较小的瞬间峰值时，第二开关元件变为不导通，则在感性元件中的能量不足以产生具有足够高的峰值的点燃电压。此问题如此通过实现使第二开关元件导通和不导通的装置解决，当在感性元件中的电流的瞬间峰值具有相对高的值时该装置使第二开关元件不导通。此使第二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。已经发现有利的是为控制电路提供电路部分I用于在该灯点燃之后降低频率f。在灯点燃之前通过选择相对高的频率f，在该灯的此运行阶段期间该DC-DC转换器运行在连续的模式上并且在感性元件中的电流由具有相对高的峰值的DC分量和具有相对低的峰值的AC分量之和构成。在此感性元件中的电流的形状上，如果第二开关元件在此时刻变为不导通的，此电流的峰值的瞬间值在任何时刻都足以产生一个用于点燃该灯的具有足够高的峰值的点燃脉冲。在该灯点燃之前以相对高的周期和在每一个关于频率f的周期中通过使第一开关元件导通可以升高该电流的峰值。在该灯点燃之后，此周期可以通过使用在控制电路中减少。此相对高的频率值f也保证了，如果该灯的等离子击穿发生在第一开关元件不导通的周期中，第一开关元件在击穿发生之后重新导通一个相对短的时间间隔，以使该灯能够传输电流，而通过击穿形成的电荷载体仍然出现在等离子中。结果实现了该灯的满意的接管。在该灯点燃之后，电路部分I降低了频率f。在该灯点燃之后的频率f可以如此选择，该DC-DC转换器运行在不连续的模式下，以使在该灯的稳定供电期间开关损耗被限制到一个程度。因为在电路装置投入运行和该灯点燃的时刻之间的时间间隔实际上经常是非常短的，运行在连续模式期间的DC-DC转换器中的开关损耗没有上升到一个相对高的温度，该温度可能破坏DC-DC转换器的元件。

为了提高以本发明的电路装置运行的灯的点燃性能，可以如此实现该电路装置，第一电路在运行期间含有一个灯电极。当第二开关元件导通时，流过第一电路的电流也流过此灯电极，以使其被预热。因为在点燃之后该灯被供以DC电流，如果只有构成灯的阴极的灯电极在该灯稳定运行期间被预热，则能够实现点燃性能的较大改进。

如果电路装置含有一个在运行期间旁路该灯的容性元件，则保证了，一方面，在该灯上产生的点燃电压的峰值是相对低的，但是另一方面，在点燃电压出现在该灯上的期间该时间周期上升。已经发现，该灯的点燃性能能够以此受到积极的影响。

已经发现本发明的电路装置尤其适合于应用在一个紧凑灯的镇流器电路中，该灯含有：

-一个透光的放电容器，含有具有稀有气体的填充物和两个电极，

-一个灯外壳，其固定在放电容器上，

-一个灯帽，具有电接触端并且固定在灯外壳上，

-一个镇流器电路，耦合在端子和电极之间用于从电源电压中产生灯电流。

更具体的，本发明的电路装置可以有利地应用在一个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其中放电容器的壁含有一个发光的镀层。

本发明的这些和其他的方面通过不受限制的实施例参考实施形式进行如下的描述。

在附图中：

图1示意性示出了本发明的电路装置的实施形式，其上连接了一个灯La，和

图2示出了本发明的一个紧凑的荧光灯。

在图1中，参考符号K3和K4表示连接到AC电压源端子。端子K3和K4被分别连接到电路部分RM的输入端用于从由AC电压源提供的AC电压中产生DC电源电压。K1和K2构成了用于连接到提供DC电压的电源的端子的输入端子。在此实施形式中，此电源是由AC电压源和电路部分RM构成。输入端子K1和K2被分别连接到电路部分RM的输出端。输入端K1通过在此实施形式中分别构成第一单向元件和第一开关元件的二极管D1和开关元件S1的串联装置被连接到输入端K2。开关元件S1的控制电极被耦合到电路部分SC的输出端，该电路部分构成了使第一开关元件S1导通和不导通的控制电路。二极管D1被由线圈L2、辉光放电启动器S2、灯La的第一灯电极EL1和线圈L1构成的串联装置旁路。在此实施形式中，辉光放电启动器S2与使第二开关元件导通和不导通的装置共同构成了一个第二开关元件。线圈L1构成了第一感性元件。线圈L2构成了第二感性元件。第二个灯电极EL2的一端被连接到用于连接该灯的输出端K5。用于连接该灯的第二个输出端K6作为第一灯电极EL1和线圈L1的共同的节点示意性示出。一个放电灯La被连接到输出端K5和K6。放电灯La通过在此实施形式中构成容性元件的电容C1旁路。开关元件S1、电路部分SC、二极管D1、线圈L1和输出端K5和K6共同构成了下转换器的DC-DC转换器。输出端K5和K6通过二极管D2、线圈L2、辉光放电启动器S2和灯电极EL1的串联装置构成的第一电路被连接。线圈L2和二极管D2通过二极管D3被旁路。在此实施形式中，二极管D2和D3分别构成了第二和第三单向元件。二极管D3也构成了一个第二电路。

图1中的实施形式如下工作。

如果端子K3和K4被连接到AC电压源的端子，电路部分RM从由AC电压源提供的AC电压中产生一个DC电源电压，该DC电源电压出现在输入端K1和K2之间。立即在电路装置投入运行之后，辉光放电启动器变为导通，而开关元件S1通过电路部分SC被以频率f导通和不导通。在辉光放电启动器和开关元件S1导通期间，一个电流从输入端K1经过线圈L2、辉光放电启动器S2、第一灯电极EL1、线圈L1和开关元件S1到达输入端K2。在辉光放电启动器S2导通和开关元件S1不导通期间，一个电流从线圈L1的一端经过二极管D1、线圈L2、辉光放电启动器和第一灯电极EL1到达线圈L1的另一端。电路部分SC使开关元件S1导通的频率f和周期如此选择，在线圈L1和线圈L2中的电流是一个具有相对高的最小峰值的连续电流。当辉光放电启动器S2变为不导通时，一个电流从线圈L1的一端经过二极管D1、线圈L2、二极管D3、电容C1和电极EL1到达线圈L1的另一端。一个电流也从线圈L2的一端经过二极管D3、电容C1、电极EL1、线圈L1和二极管D1到达线圈L2的另一端。这两个电流对电容C1充电直到出现在该灯La上的点燃电压。如果该灯La在此点燃电压下没有点燃，辉光放电启动器S2重新变为连续的导通和不导通。当辉光放电启动器S2重新变为不导通时，电容C1被重新充电。因为该电容因为二极管D2和D3的存在不能够放电，不论何时在辉光放电启动器S2变为不导通时，电容上的电压上升直到该灯点燃。如果该灯La在点燃电压时点燃，电路部分I降低频率f，以此电路部分SC使开关元件S1导通和不导通，以使DC-DC转换器运行在不连续的模式下并且在线圈L1中的电流在每一个高频阶段变为零。该灯然后被供以该DC电流。该灯La的工作电压具有如此的一个值，即辉光放电不受在辉光放电启动器中的电压的影响，以致于辉光放电启动器S2在该灯La点燃之后保持不导通，并且线圈L2没有传输电流，而不再产生点燃电压。

能够通过在图1中没有示出的装置测量该灯电流，将其与一个参考值相比较，并且依赖于此比较的结果通过电路部分SC调节开关元件S1的频率和／或周期。以此方式，供给该灯的DC电流的峰值被控制在基本恒定的值上。

在图2中，参考符号8示出了具有水银和稀有气体填充物和两个电极(未示出)的透光的放电容器。一个发光的镀层被提供在放电容器的壁上。参考符号6示出了固定在放电容器8上的灯外壳，并且参考符号3示出了具有电接触端(1和2)并且固定在灯外壳上的灯帽，而B是由本发明的电路装置构成的镇流器电路B的示意性描述，其经过导体E和电极(经过导体9)耦合在端子(1，2)之间以从电源电压中产生DC灯电流。

Claims

1．用于点燃和为一个灯(La)提供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，

-一个DC-DC转换器，耦合到该输入端子，并且具有

-一个第一感性元件(L1)，

-一个第一单向元件(D1)，

-一个第一开关元件(S1)，

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

-输出端子(K5，K6)，用于连接该灯，和

-一个第一电路(D2，L2，S2，EL1)，其在运行期间连接输出端子并且具有一个第二开关元件(S2)和使第二开关元件导通和不导通的装置，

其特征在于，第一电路含有由第二开关元件、一个第二感性元件(L2)和一个第二单向元件(D2)构成的串联装置，第二感性元件和第二单向元件的串联装置被由含有第三单向元件(D3)的第二电路所旁路。

2．如权利要求1的电路装置，其特征在于，第二开关元件和用于使第二开关元件导通和不导通的装置含有一个辉光放电启动器(S2)。

3．如权利要求1或2的电路装置，其特征在于，第一电路在运行期间含有一个灯电极(EL1)。

4．如上述权利要求之一的电路装置，其特征在于，第一开关元件以如此的方式通过控制电路被导通和不导通，即在该灯点燃之前，第一感性元件和第二感性元件传输一个连续的电流。

5．如上述权利要求之一的电路装置，其特征在于，第一开关元件以如此的方式通过控制电路被导通和不导通，即在该灯点燃之后，第一感性元件和第二感性元件传输一个不连续的电流。

6．如上述权利要求之一的电路装置，其特征在于，控制电路具有一个电路部分I用于在该灯点燃之后降低频率f。

7．如上述权利要求之一的电路装置，其特征在于，控制电路具有一个装置用于在该灯点燃之后减少第一开关元件的周期。

8．如上述权利要求之一的电路装置，其特征在于，该电路装置也含有一个在运行期间旁路该灯的容性元件(C1)。

9．一个紧凑的灯，含有

-一个透光的放电容器(8)，含有具有稀有气体的填充物和两个电极，

-一个灯外壳(6)，其固定在放电容器上，

-一个灯帽(3)，具有电接触端(1，2)并且固定在灯外壳上，

-一个镇流器电路(B)，耦合在端子和电极之间用于从电源电压中产生灯电流，

其特征在于，该镇流器电路含有一个如上述权利要求之一所要求的电路装置。

10．如权利要求9的紧凑的灯，其特征在于，该紧凑的灯是一个紧凑灯的荧光灯。