CN1312964C - 用于操作放电灯的镇流器电路 - Google Patents

Abstract

一种用于放电灯的镇流器电路，能在灯达到其寿命终止时以成本有效的电路配置保护电路。该电路包括DC电压传感网络，用于读出显示该灯达到其寿命终止的结果的DC电压。一旦读出的DC电压超过阈值时，就进行控制限制或停止向灯供应输出功率，用于保护镇流器电路而不产生过电流。传感网络由DC传感电容器和电阻器组成，DC传感电容器和电阻器在谐振电路以外的电路中连接，谐振电路用于产生高频电压操作该灯。这样，DC传感电容器可以保持与谐振电路产生的高电压无关并且是低成本的，用于降低制造成本。

Description

用于操作放电灯的镇流器电路

技术领域

本发明涉及用于操作放电灯的一种镇流器电路，本发明尤其涉及一种电子放电灯镇流器，它具有灯寿命状态终点的电路保护。

背景技术

为了保护电子镇流器不会由于灯达到其寿命状态终点流过镇流器电路的过电流，现有技术的电子镇流器设计成检测灯寿命的终点并且一旦检测到寿命终点，就限制镇流器工作。日本专利特许公开No JP11-31594中公开了具有这种保护的电子镇流器的典型实例。该公开的镇流器利用电压检测器，检测灯电压，即灯两端的电压，用于确定灯电压是否超过了灯达到其寿命终点所表示的预定阈值。然而，要求镇流器的检测器承受在起动灯时所施加的高电压，因而必须采用能承受高电压的电阻器等元件，增加了镇流器的成本和有些庞大的组件。在另一个现有技术即美国专利No.5,925,990中解决了这一问题，其中，将检测器配置成检测与放电灯串联插入镇流器中的电容器两端的电压。虽然现有技术成功地避免了向检测器施加高电压，但是，检测器必须构成为导出出现在电容器两端电压的变化宽度，以便确定灯寿命的终点。这个检测灯寿命终点的方案要求更复杂的电路配置，附带的增加制造成本。而且，随着包括与放电灯串联的电容器，用于放电灯的两个输出端子相对于镇流器电路地线总是高电势，这要求附加事故保护以便避免在更换放电灯时的电击。

发明内容

从上述不足来看，本发明已经实现提供一种用于放电灯的镇流器电路，能在灯达到其寿命终点时以简单而成本有效的电路配置保护该电路，还确保安全更换该灯。根据本发明的镇流器电路包括：DC电压电源，提供驱动DC电压；一对第一和第二逆变器开关；和一串联谐振电路，产生和提供高频谐振电压给放电灯。第一和第二逆变器开关串联后并联在DC电压电源两端并受驱动交替地接通和断开。第一逆变器开关定义高端开关(high-side switch)，而第二逆变器开关定义低端开关(low-side switch)，其一端与镇流器电路的地线连接。谐振电路由电感器和电容器组成，通过阻隔电容器连接在第二逆变器开关两端，以便响应第一和第二逆变器开关的交替接通和断开产生高频谐振电压。谐振电路的电容器连接在放电灯两端，用于向它提供谐振电压。设置电压比较器用来检测作为放电灯达到其灯寿命终点的结果在镇流器电路中出现的DC电压，并将检测的DC电压与预定阈值进行比较，当DC电压超过阈值时产生灯寿命终点信号。控制器与电压比较器连接，控制器接收灯寿命终点信号并控制第一和第二逆变器开关，以便减小或停止馈送到放电灯的输出功率。本发明的特征在于DC传感电容器与电阻器和阻隔电容器串联后并联在第二逆变器开关两端，以便检测DC电压，其特征还在于DC传感电容器与电阻器和谐振电路的电感器串联后并联在谐振电路的电容器两端，DC传感电容器的一端与镇流器电路的地线连接。由于DC传感电容器与谐振电路外的阻隔电容器串联，所以可以保持与谐振电路产生的并在起动灯时加在灯上的高电压无关。从这点看，DC传感电容器及其相关部分不必承受高电压，因而可以是低成本的，以便减小镇流器制造成本。而且，由于DC传感电容器与电阻器和谐振电路的电感器串联后并联在谐振电路的电容器两端，DC传感电容器的一端与镇流器电路的地线连接，所以在DC传感电容器本身检测的DC电压可以直接表示该灯是否达到寿命终点，即简单地将本身的DC电压与阈值进行比较而不要求评价检测电压的变化宽度，从而简化了确定灯寿命终点的电路配置还降低了制造成本，另外放电灯的一端可以保持为地电势，用于降低在更换灯时的安全危险。

因此，本发明的主要目的是提供一种操作放电灯的改善的镇流器电路，它能保护该电路不受灯寿命终点状态影响，同时降低制造成本和确保灯的安全更换。

镇流器电路可设计成操作至少两个放电灯。为此，镇流器电路包括至少两个串联谐振电路，每个串联谐振电路由电感器和电容器组成，并且与阻隔电容器串联后并联在第二逆变器开关两端，用于提供得到的谐振电压。每个串联谐振电路的电容器连接在每个放电灯两端。还在镇流器电路中包括至少两个DC传感电容器，每个DC传感电容器与电阻器和每个阻隔电容器串联后并联在第二逆变器开关两端。电压比较器与至少两个DC传感电容器连接，并在任何一个DC传感电容器的检测的DC电压超过阈值时提供灯寿命终点信号。

另一方案中，设置至少两个谐振电路操作至少两个放电灯，多个谐振电路与公共阻隔电容器串联后并联在第二逆变器开关两端。单个DC传感电容器与电阻器和公共阻隔电容器串联后并联在第二逆变器开关两端，并提供指示任何一个灯是否达到寿命终点的DC电压。这样，只用一个DC传感电容器就足以确定任何一个放电灯的灯寿命终点，简化了电路设计。

最好地，旁路电阻器与阻隔电容器串联后并联在第一逆变器开关两端，以便检测因放电灯缓慢漏气所造成的灯寿命终点。当发生缓慢漏气使得灯无法维持工作时，旁路电阻器允许阻隔电容器释放通过第二逆变器开关、DC电压电源和旁路电阻器的电流，从而累积DC传感电容器两端的DC电压。这样，可以用DC传感电容器两端的DC电压的存在成功地检测灯寿命终点。

本发明的镇流器电路最好包括逆变器控制器，它驱动第一和第二逆变器开关以变化的频率接通和断开。就此而论，镇流器电路可以包括减光控制器和频率控制器，减光控制器响应外部的减光命令产生减光信号，频率控制器响应减光信号改变逆变器控制器的频率，用于增加对灯的减光控制。

结合附图从下面对优选实施例的描述中本发明的这些和其它优点将更清楚了。

附图说明

图1是根据本发明的优选实施例用于操作放电灯的镇流器电路的电路图；

图2是修改的镇流器电路的电路图；

图3是根据本发明的优选实施例的镇流器电路的电路图；和

图4是图3的实施例的修改的镇流器电路的电路图。

具体实施方式

现在参考图1，显示根据本发明的优选实施例用于操作放电灯的镇流器电路。该镇流器电路包括DC电压电源10以及一对第一和第二逆变器开关21和22，DC电压电源10提供恒定DC电压，一对第一和第二逆变器开关21和22串联后并联在DC电压电源10两端并在逆变器控制器25的控制下由驱动器24驱动来交替地接通和断开。第一逆变器开关21定义高端开关，而第二逆变器开关22定义低端开关，其一端与电路的地线连接。电路中还包括由电感器30和电容器31组成的一串谐振电路，电感器30和电容器31与阻隔电容器26串联后并联在第二逆变器开关22两端，电容器31的一端与地线连接。向电容器31供给由第一和第二开关21和22的交替接通和断开产生的高频谐振电压，跨电容器31两端连接放电灯40。

DC传感电容器51与电阻器52和阻隔电容器26串联后并联在第二逆变器开关22两端。将在DC传感电容器51两端检测的电压馈送给电压比较器53，电压比较器53将检测的电压与预定的正和负阈值进行比较，并在检测到的正DC电压超过正的阈值或低于负的阈值时给出灯寿命终点信号。一旦从电压比较器53收到灯寿命终点信号，逆变器控制器25就响应而控制第一和第二逆变器开关，以便降低或停止向放电灯40提供输出功率。

在正常工作状态下，在DC传感电容器51两端出现以0电压对称的方波形式的AC电压，且在1/2的负荷比驱动第一和第二逆变器开关时，峰值电压是从DC电压电源10供给的DC电压的1/2。因而，DC传感电容器51不累积DC电压。可以选择电容器51和电阻器52给出时间常数，它相对于逆变器开关的工作频率足够长，使得跨DC传感电容器51只出现基本为0的电压而电路处于正常工作状态。

然而另一方面，当由于灯40中的发光材料耗尽而灯达到其寿命终点时，灯进入半波放电模式。结果，取决于半波放电的方向，加在DC传感电容器51两端的电压以来自DC电压电源10的DC电压的一半以上或以下的峰值电压附加增加或降少而上移或下移。这样，电容器51充电以便累加相应于加在电容器两端的AC电压相对0电压电平的偏移量的DC电压。在比较器53将得到的DC电压与正和负阈值之一比较，使得比较器53发出指示该灯达到其灯寿命状态终点的灯寿命终点信号。一旦出现灯寿命终点信号，逆变器控制器25就响应来限制或中止第一和第二逆变器开关的开关操作，从而降低或中止馈送给放电灯的输出功率，因此保护该电路没有流过该电路的过电流。

注意，由于负责检测DC电压的DC传感电容器51和电阻器52连接在电感器30和电容器31的谐振电路以外的电路中，这些部件可以基本不受在起动该灯时在谐振电路产生的高电压损害，因而是成本有效的。而且，因为定义与灯40的连接的一端的电容器31的一端保持在地电位，所以在更换灯时镇流器电路是足够安全的，并且对于家庭使用是有利的。

镇流器电路还包括频率控制器61和减光控制器62，减光控制器62具有接收变化电压的外减光信号的端子63。响应减光信号，频率控制器61工作来变化工作频率，即第一和第二逆变器开关接通和断开的频率，用于使灯减光。就此而论，第一和第二逆变器开关21和22以均衡的占空比驱动，使得即使在为了减光目的改变开关的工作频率时，在阻隔电容器26两端的电容也保持恒定同时该灯处于正常工作状态，能够一致的检测灯寿命终点。

图2表示修改的镇流器电路，除了旁路电阻器54与阻隔电容器26串联后并联在逆变器开关21两端并同时与电阻器52和DC传感电容器51串联之外，它与上述实施例等同。为了检测由于灯40的慢性泄漏造成的灯寿命终点的目的，增加旁路电阻器54。慢性泄漏典型地是由灯的封装中的针孔造成的，并导致无法保持灯放电。在慢性泄漏事件中，阻隔电容器26在第二逆变器开关22接通时通过开关22、DC电压电源10和旁路电阻器54的路径放电，以便在阻隔电容器26两端产生DC电压分量，该DC电压分量再通过电阻器52给DC传感电容器51充电。这样，在半波放电模式下，电压比较器53作出响应以输出灯寿命终点信号，以便限制或停止供给输出功率，用于保护镇流器电路。

图3表示根据本发明的另一个优选实施例的镇流器电路，它除了将电路设计成操作两个灯并设有两个谐振电路之外与上述实施例类似。第一谐振电路由电感器30-1和电容器31-1组成，它们与阻隔电容器26-1串联后并联在第二逆变器开关22两端，同时第二谐振电路由电感器30-2和电容器31-2组成，它们与阻隔电容器26-2串联后也并联在第二逆变器开关22两端。电容器31-1和31-2分别连接在灯40两端连接，电容器的一端与地线连接。与两个谐振电路相关，设有两个DC电压传感网络，每个网络由DC电压传感电容器51-1、51-2和电阻器52-1、52-2组成，它们与阻隔电容器26-1、26-2串联后并联在第二逆变器开关22两端，DC电压传感电容器的一端与电路的地线连接。而且，为了检测除发光材料耗尽之外因慢性泄漏造成的灯寿命终点，旁路电阻器54-1、54-2与阻隔电容器26-1、26-2串联后并联在第一逆变器开关21两端。连接电压比较器53用来接收在每个DC传感电容器51-1、51-2两端出现的电压，并在任何电容器检测的DC电压超过正阈值或低于负阈值时发出灯寿命终点信号。一旦收到灯寿命终点信号，逆变器控制器25就响应起动驱动器24，限制或中止馈送给该灯的输出功率，从而保护镇流器电路没有在相反情况下产生的过电流。

图4表示与图3的实施例等同的修改的镇流器电路，但它安排成在操作两个灯40时利用单个DC电压传感网络来代替两个网络。类似的部件用类似的标号表示。该修改中，由电感器30-1、30-2和电容器31-1、31-2组成的两个谐振电路的每个谐振电路与公共阻隔电容器26-1串联后并联在第二逆变器开关22两端。单个DC电压传感网络由DC传感电容器51和电阻器52组成，它们与阻隔电容器26-1串联后并联在第二逆变器开关22两端。只利用一个旁路电阻器54与公共阻隔电容器26-1串联后并联在第一逆变器开关21两端，以便检测由于灯的慢性泄漏造成的灯寿命终点。这样，电压比较器53可以使用由电容器51和电阻器52组成的单个DC电压传感网络检测这两个灯的每个灯寿命终点。

应当注意，该灯可以是包括荧光灯的任何适合的气体放电灯。为了操作荧光灯，镇流器电路附加配备有常规的预热电路，用于预热灯的灯丝。而且，上述实施例和修改的镇流器电路可以修改成操作两个以上的灯，这仍在本发明的范围之内。本申请是基于并要求2000年9月6日在日本提交的日本专利特许公开No.2000-270458的优先权，其全文特意引用在此供参考。

Claims (5)

1.一种用于操作放电灯的镇流器电路，所述镇流器包括：

提供驱动DC电源电压的DC电压电源；

第一和第二逆变器开关，串联后并联在DC电压电源两端并受驱动交替地接通和断开，所述第一逆变器开关定义高端开关，所述第二逆变器开关定义低端开关，其一端与镇流器电路的地线连接；

由电感器和电容器组成的串联谐振电路，所述串联谐振电路通过阻隔电容器连接在所述第二逆变器开关两端，以便响应所述第一和第二逆变器开关的交替接通和断开产生高频谐振电压，所述谐振电路的电容器连接在所述放电灯两端，用于向其提供谐振电压；

电压比较器，检测作为放电灯达到其灯寿命终点的结果的镇流器电路中出现的DC电压，并将所述DC电压与预定阈值比较，当检测的DC电压超过所述阈值时产生灯寿命终点信号，和

控制器，连接用来接收所述灯寿命终点信号并控制所述第一和第二逆变器开关，以便减小或停止馈送给所述放电灯的输出功率；

其中所述镇流器电路包括与电阻器和所述阻隔电容器串联后并联在所述第二逆变器开关两端的DC传感电容器，以便检测所述DC电压，和

所述DC传感电容器是与所述电阻器和所述电感器串联后并联在所述谐振电路的电容器两端，同时其一端与所述地线连接。

2.根据权利要求1所述的镇流器电路，其中

所述电路包括至少两个串联谐振电路，每个串联谐振电路由电感器和电容器组成，并且与阻隔电容器串联后并联在所述第二逆变器开关两端，用于向至少两个放电灯提供得到的谐振电压，

每个串联谐振电路的电容器连接在每个放电灯两端，

所述镇流器电路包括至少两个DC传感电容器，每个DC传感电容器与电阻器和每个所述阻隔电容器串联后并联在所述第二逆变器开关两端，和

所述电压比较器与所述至少两个DC传感电容器连接，并在任何一个DC传感电容器检测的DC电压超过所述阈值时提供灯寿命终点信号。

3.根据权利要求1所述的镇流器电路，其中

所述电路包括至少两个串联谐振电路，所述至少两个串联谐振电路彼此并联，每个串联谐振电路由电感器和电容器组成，并且所述至少两个串联谐振电路与公共阻隔电容器串联后并联在所述第二逆变器开关两端，用于向至少两个放电灯提供得到的谐振电压，

每个串联谐振电路的电容器连接在所述放电灯两端，和

所述电路包括单个DC传感电容器，它与电阻器和所述公共阻隔电容器串联后并联在所述第二逆变器开关两端。

4.根据权利要求1所述的镇流器电路，其中

旁路电阻器与所述阻隔电容器串联后并联在所述第一逆变器开关两端。

5.根据权利要求1所述的镇流器电路，包括

逆变器控制器，驱动第一和第二逆变器开关以变化的频率交替地接通和断开；

减光控制器，响应外减光命令产生减光信号；和

频率控制器，响应所述减光信号变化所述频率。