CN1337143A

CN1337143A - 镇流电路

Info

Publication number: CN1337143A
Application number: CN00802715.3A
Authority: CN
Inventors: L·F·J·奥斯特沃格斯; L·沃斯; A·V·加瓦斯; E·索特洛加拉多
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1999-11-17
Filing date: 2000-11-09
Publication date: 2002-02-20
Also published as: WO2001037617A1; US6452343B2; US20020017877A1; EP1149516A1; JP2003515238A

Abstract

在放电灯的可控硅可调镇流器中,包括一个缓冲电容装置和一个控制电路,当可控硅调光器调到一个高相位角,而使缓冲电容装置上的电压下降低于一个预定值时,一个中断电路会断开控制电路。

Description

镇流电路

本发明涉及一种控制放电灯的镇流电路，这个电路包括：

电源输入端子，

一个整流器，它被耦连到所述输入端，用来整流由电源供给的低频电压，

缓冲电容装置，它被耦连到整流器的一个输出端，

一个反相器，它被耦连到缓冲电容装置，用以在电路工作期间，由缓冲电容装置上的直流电压中，产生一个高频灯电流，所述的反相器包括一个控制反相器工作的控制电路。

这种镇流器是从国际专利WO 98/46054中获知的。公知的这种镇流电路配有一个调光电路和一个转换电路，调光电路根据一个调光信号的变化，控制这种放电灯的光输出量，转换电路用以将输入端之间的低频供电电压的形状转换为一个调光信号。这个低频供电电压的形状本身又取决于与所述镇流电路结合的可控硅(TRIAC)调光器的相位角。得益于调光电路和转换电路的存在，该镇流电路是可控硅可调光的。当可控硅调光器的相位角被改变，低频供电电压的形状随即改变，以至于转换电路产生调光信号，从而改变放电灯的光输出量。相位角达到90度时，缓冲电容装置上存在的直流电压基本上将保持不变。要是相位角大于90度，当相位角增加时，缓冲电容装置上存在的直流电压将下降。当缓冲电容装置上的电压下降太多，控制电路得不到足够的能量来很好的工作时，放电灯便会熄灭。放电灯熄灭后，镇流电路消耗的能量非常低以至于缓冲电容装置上的直流电压会上升。当该直流电压有一定的增加量之后，控制电路被重新启动并且将会点亮放电灯，一旦放电灯点亮，镇流电路的能量消耗增加很多，以至于缓冲电容装置上的直流电压再次下降，结果导致放电灯的立时熄灭。上述循环事件的一次次重复，导致了放电灯的闪烁。除了这个令人不快的事实以外，由于灯点亮时，电极没有按一个合适的方式被预热，所以电极会被损坏。

本发明的目的在于提供一种不存在上述缺点的可控硅可调光的镇流电路。

根据本发明，起始段落中所涉及的镇流电路的特征在于：该镇流电路包含一个中断电路，如果缓冲电容装置上的直流电压低于第一预设值，中断电路会断开控制电路。

根据本发明，如果一个镇流电路被用于和一个可控硅调光器组合，并且用户选择了一个很高的相位角，那么缓冲电容装置上的直流电压会下降至低于第一预设值，中断电路即断开控制电路，以至于放电灯熄灭，防止了放电灯的闪烁。

为镇流电路的用户配置一个重启开关，以这种方式来实现中断电路是可能的。如果这样的话，控制电路会保持断开，直到镇流电路的一个用户使用了重启开关。这样一个重启开关会作为镇流电路到供电电源之间电气连接的主要开关。然而，除非可控硅调光器的相位角被调光到一个较小的值，则控制电路复位后，控制电路实际上会在放电灯点亮后马上被再次断开。因此，如果镇流电路的一个用户选择了一个致使控制电路断开的高相位角，那么那个用户就不得不用可控硅调光器和重启开关共同来重启控制电路。因为这是一个很大的缺点，所以中断电路最好包含一个滞后电路，假如缓冲电容装置上的直流电压上升超过一个高于第一个预设值的第二预设值，这个滞后电路会在控制电路第一次被断开后重启控制电路。当缓冲电容装置上的直流电压下降低于第二预设值时，该滞后电路断开控制电路。

当中断电路断开控制电路，并且放电灯熄灭时，镇流电路不再消耗任何能量或者仅仅消耗一点能量。这将引起缓冲电容装置上直流电压的升高。因为第二预设值高于第一预设值，所以这增加不会引起控制电路的马上重启。控制电路只有当缓冲电容装置上的直流电压有实质性的上升，超过第二预设值时，才会被重启。应该注意的是，第二预设值不能选的太高，因为当控制电路被断开后，这会防碍重启电路重启控制电路，即使用户将可控硅调光器的相位角减小到可以允许放电灯稳定工作的数值也不行。

如果中断电路断开控制电路后，镇流电路不消耗任何能量。那么可控硅调光器在控制电路关闭后不携载载荷电流，在实际中，可控硅调光器在这样的情况下被发现有随机性的激发现象出现。随后，缓冲电容装置上的电压达到它的最大值，控制电路被重新启动。然而，一旦放电灯被点亮，一个载荷电流便会再次存在，以至于可控硅调光器在已调得的相位角处激发。并且，缓冲电容装置上的电压降低至低于第一预设值，而使控制电路被断开，并且放电灯熄灭。放电灯熄灭后，可控硅调光器再次随机性的激发，以至于放电管产生闪烁。这种闪烁可以通过在控制电路已经被断开后保证存在一个载荷电流来避免。如果低频供电电压有一个非零振幅，那么采用一个载流的电路部分来连接两个输入端，这被认为是一个有效的方法，这个电路部分最好包括一个欧姆电阻。

如果控制电路在断开后被重新启动，它首先会通过预热放电灯电极的方式来控制反相器的工作。镇流电路在电极预热期间的耗能较之于灯点亮期间和稳定工作期间的耗能相对要低。不管耗能相对较低的这个事实，第二预设值被选定来使得在镇流电路还在预热放电灯电极的同时，这个较低的能耗仍会引起缓冲电容装置上的直流电压降至第二预设值之下。因此，控制电路在放电灯点亮之前被再次断开，从而闪烁被防止。控制电路被断开后，镇流电路不再向放电灯电极提供一个预热电流。以至于缓冲电容装置上的直流电压再次升高到第二预设值，导致重启电路重启控制电路，放电灯电极被加热直到控制电路被再次断开。假如，一个镇流电路的用户减小可控硅调光器的相位角到一个足够小的范围，缓冲电容装置上的直流电压将会增加到一个较高的数值，并且在电极预热期间保持在该数值，不会降低至第二预定值。那么，放电灯可能会被再次点亮，并且在点亮之后稳定工作。因为在点亮和稳定工作期间，镇流电路的能耗总体上会增加，所以在电极预热期后，关闭滞后电路是可取的。换句话说，如果控制电路连续的控制镇流电路的工作，来预热放电灯的电极，点亮放电灯，控制放电灯。中断电路最好包含一个去活性化电路来使滞后电路在放电灯电极预热后不工作。

根据本发明，放电灯电极在镇流电路中被连续不断的重复加热，在重复中，中断电路配合所述滞后电路，这种重复引起电极的高温而使其损坏。为了防止这样的损坏，中断电路最好包含一个延迟电路，在缓冲电容装置上的直流电压已经达到第二预设值时，用以延迟控制电路的重新启动。因为控制电路经过一个延迟后才会被重启，所以放电灯的电极可以在另一个预热周期开始之前得到冷却，这样电极的平均温度会比较低。通过采用一个电阻，一个电容，一个二极管或者是一个齐纳二极管，这种延迟装置可以按相当简单和便宜的方式实现。

在具体实践中，电子镇流器的控制电路包括一个集成电路。这样，这种电子镇流器就得包含一个与控制电路耦连的供电电路部分，来为控制电路产生一个直流供电电压。这样的集成电路经常还配有一个开关电路部分，当直流供电电压下降至一个预定的切断电压的时候，来断开控制电路。如果这样一个中断电路被组合进控制电路，这种中断电路可以以这种相对简单的方式来实现，中断电路部分包含一种装置，该装置将直流供电电压箝位在当前缓冲电容装置上直流电压的几分之一。一个合适的百分率的选择会确保当缓冲电容装置上的直流电压下降到第一预设值时，控制电路的直流供电电压会下降到预设的切断电压，以至于中断电路将控制电路断开。已经发现，采用一个双极性晶体管，这种箝位可以以一种有效和简单的方式来实现。

在镇流电路中，直流供电电压被箝位在缓冲电容装置上直流电压的几分之一，滞后电路可以相对容易的实现，如果中断电路包含一个百分率减少电路部分，当控制电路断开后，来减少直流供电电压被箝位到的，缓冲电容装置上的直流电压的数值。因为百分率的减少，在直流供电电压到达预设切断电压和控制电路被重启之前，缓冲电容装置上的直流电压将不得不增加到一个较高的数值(第二预设值)。已经发现，采用一个晶体管，这种百分率减少电路能以相当简单的方式实现。

因为可控硅调光器通常配合以白炽灯，根据本发明，该镇流电路特别适合用于小型日光灯，小型日光灯经常被用于代替白炽灯，并且配有和白炽灯一样的灯头。

现在将参照一个附图来说明根据本发明的镇流电路的实施例。

在附图1-4中，每个图都展示了一个根据本发明的镇流电路的实施例，并且每个镇流电路实施例都连接有一个放电灯。

在图1中，K1、K2是连接到一个供电电压源的输入端子。输入端子K1、K2通过一个欧姆电阻R互相连接。欧姆电阻R形成一个电路部分，只要供电电压源产生的电压有不为零的幅度，则有电流流过该电阻。输入端子K1、K2还分别连接到整流器DB的输入端。整流器DB由一个二级管电桥和一个电压倍增器来形成。整流器的输出端通过一个电容Cbuf相互连接。电容Cbuf在这个实施例中形成缓冲电容装置。电容Cbuf的两端分别连接到反相器INV的相关输入端，用来由缓冲电容装置上现有的直流电压，产生一个高频灯电流，该反相器包含一个控制反相器工作的控制电路CC。一个放电灯LA被连接在反相器INV的输出端。电阻R1和R2，参考电压源I，比较器III和开关S共同组成一个中断电路，如果缓冲电容装置上的直流电压降至低于第一预设值，它便断开控制电路。电路部分II是一个为控制电路CC提供直流供电电压的供电电路。控制电路连续的控制镇流电路的工作，来预热放电灯电极，点亮放电灯和控制放电灯。

电容Cbuf和一个串联的电阻R1和R2并联，电阻R1和R2的公共端连接到比较器III的第一输入端。比较器III的第二输入端与参考电压源I的一个输出端相连。比较器III的输出端与开关S耦连。这种耦连在图1中用虚线来表示。电路部分II的一个输出端通过开关S与控制电路CC的一个输入端连接。

图1中镇流电路的工作原理如下所述：

当输入端K1和K2连接至一个供电电源的两极时，由供电电源提供的低频供电电压被整流器整流。因此，电容器Cbuf上存在一个直流电压。反相器从该直流电压中，产生一个流经放电灯LA的高频灯电流。开关S处于导通状态，控制电路CC由电路部分II产生的直流供电电压供电。该镇流电路是可控硅可调光的，在两个输入端之间存在的低频供电电压是可控硅调光器的输出电压。即使镇流电路的剩余部分不被任何电流供能，可控硅调光器仍始终携载一个流经电阻R的电流。因此当放电灯LA熄灭后，可控硅调光器的随机性激发被防止。当可控硅调光器的相位角大于90度，电容Cbuf上的电压随着相位角的增大而下降。电容Cbuf上的直流电压可以用电阻R1和R2公共端的电压和比较器III的第一输入端的电压来代表。参考电压源I产生一个比较器III的第二输入端的参考电压。对于不太大的相位角，比较器的第一输入端的电压高于参考电压，比较器输出高电平，开关S保持导通。假如相位角被调光到一个很大的值，电容Cbuf上的直流电压变低，以至于比较器第一输入端的电压降至低于参考电压，这样比较器输出低电平，开关S断开。这时因为直流电源不再供电给控制电路CC，镇流电路停止工作，放电灯熄灭。一旦开关S断开，开关S只能由用户，利用图1中不曾显示的电路部分来重新闭合。如果用户将相位角减小到一个允许放电灯稳定工作的数值(例如一个符合在比较器第一输入端高于参考电压的值)并且使开关S再次导通，放电灯就能再次工作。

在图2中，与图1中相同的电路和元件被用相同的参数来表示。

K1、K2是连接到一个供电电压源的两个输入端子。输入端子K1、K2通过一个欧姆电阻R互相连接。欧姆电阻R形成一个电路部分，只要供电电压源产生的电压有不为零的幅度，则有电流流过该电阻。输入端子K1、K2还分别连接到整流器DB的输入端。整流器DB由一个二级管电桥和一个电压倍增器来形成。整流器的输出端通过一个电容Cbuf相互连接。电容Cbuf在这个实施例中形成缓冲电容装置。电容Cbuf的两端分别连接到反相器INV的相关输入端，用来在缓冲电容装置上现有的直流电压中，产生一个高频灯电流，该反相器包含一个控制反相器INV工作的控制电路CC。一个放电灯LA被连接在反相器INV的输出端。电容Cbuf与一个电阻R1和R2的串联电路并联，电阻R2与电容C1并联，并且还与电阻R3和晶体管T2组成的串联电路并联。晶体管T2的基极通过电阻R4连接到控制电路的一个输出端，电路部分II是用来给控制电路提供直流供电的电路部分，电路部分II的一个输出端因此被连接到控制电路CC的一个输入端。电路部分II的输出端还被连接到pnp双极性晶体管T1的发射极。T1的基极与电阻R2和R3的公共端连接，电阻R2和R3的公共端通过二极管D1与电路部分II的输出端连接。T1的集电极与T2的发射极相连接。在这个电路中，电阻R1-R4，电容C1，晶体管T1和T2，二极管D1共同构成一个中断电路，用来在缓冲电容装置上的直流电压低于第一预设值时断开控制电路。电阻R3和R4，晶体管T2和控制电路CC的输出端共同构成一个滞后电路，当缓冲电容装置上的直流电压超过大于第一预设值的第二预设值时，在控制电路第一次断开之后，来重启控制电路。而当缓冲电容装置上的直流电压低于第二预设值时，断开控制电路。

控制电路CC连续控制镇流电路的工作来预热放电灯电极，点亮放电灯和控制放电灯。当放电灯电极被预热时，控制电路的输出端是高电平，而在放电灯点亮和稳定工作期间，输出端是低电平。以这种方式，控制电路的输出端形成一个去活性化电路，在放电灯电极预热后，使滞后电路不工作。电容C1作为一个延迟电路的功能是在缓冲电容装置上的直流电压达到第二预设值时，延时启动控制电路工作。

控制电路CC包含一个中断电路部分，在直流供电电压降至一个预设切断电压值时，来断开控制电路。晶体管T1形成一个装置来按一定百分率将直流供电电压箝位在缓冲电容装置上直流电压的几分之一。这个箝位电压是电阻R2上的电压。电阻R3和R4，晶体管T2和控制电路CC的输出端不仅形成一个滞后电路，而且还形成一个百分率减少电路，在控制电路断开后，减少被箝位的直流供电电压与缓冲电容装置上直流电压的百分率。

图2中的镇流电路的工作原理如下所述：

当输入端K1和K2连接至一个供电电源的两极时，由供电电源提供的低频供电电压被整流器整流。因此，电容器Cbuf上存在一个直流电压。在灯稳定工作期间，反相器INV由电容Cbuf上的直流电压产生一个高频灯电流。因为控制电路CC的输出端电压是低电平，所以晶体管T2在灯稳定工作期间不导通。控制电路CC由电路部分II产生的直流供电电压供电。该镇流电路是可控硅可调光的，在两个输入端之间存在的低频供电电压是可控硅调光器的输出电压。当可控硅调光器的相位角大于90度时，电容器Cbuf上的电压随相位角的增加而下降，电容Cbuf上的直流电压可以用电阻R1和R2公共端的电压和晶体管T1基极上的电压来代表。如果可控硅调光器的相位角相当小，那么电容Cbuf上的直流电压会相当高，为此，晶体管T1的基极电压也会相对较高，晶体管T1截止。当可控硅调光器的相位角增大，电容Cbuf上的直流电压下降，晶体管T1的基极电压相应的下降，当晶体管T1的基极电压下降到比由电路部分II产生的直流供电电压低大约0.7V时，晶体管T1导通，一个进一步的可控硅调光器的相位角增大会导致电容器Cbuf上的直流电压的进一步下降，晶体管T1的基极电压也会相应的下降。由于晶体管T1导通，可控硅调光器的相位角进一步增大，也会导致电路部分II输出电压的降低。以这种方式，直流供电电压被有效的箝位在电容Cbuf上的直流电压的几分之一，这个箝位电压通过电阻R2形成。假如可控硅调光器的相位角被增大到一个较高的数值，以至于直流供电电压下降到预设的切断电流以下，那么控制电路CC中的中断电路部分将会断开控制电路CC，灯因此而熄灭。产生断开的第一预设值决定于中断电路的预设切断电压和电阻R1和R2。通过这种方法，由于高相位角而导致的灯闪烁和电极损坏可以被避免。控制电路CC断开后，镇流电路的耗能急剧减少。由于电容器上直流电压的升高和相应的直流供电电压的升高，导致控制电路CC被重新启动。控制电路被重启后，它随即控制镇流电路工作来预热电极，在电极预热期间，控制电路CC输出端电压是高电平，以至于晶体管T2被导通。当晶体管T2导通，电阻R3便和R2并联，因为电阻R2和R3并联后的等效阻值要比R2的阻值小得多，所以存在于晶体管T1基极上的被箝位的直流供电电压会减少。因此，如果电容Cbuf上的直流电压值低于一个高于第一预设值的第二预设值，控制电路会被断开，这种断开取决于电阻R1、R2和R3，还取决于中断电路部分的切断电压。第二预设值被这样选定，如果在电极预热期间，可控硅调光器的相位角仍旧太高的话，电容Cbuf上的直流电压会下降至低于所选的第二预设值。在控制电路已经被断开后，镇流电路不再为放电灯电极提供预热电流，这将引起电容Cbuf上的直流电压上升超过第二预设值，导致控制电路被再次开启，镇流电路再次为放电灯电极提供预热电流。在这次预热期间，电容Cbuf上的直流电压再次下降至低于第二预设值，导致控制电路被断开。只要可控硅调光器的相位角保持很高，那么在控制电路的“开”状态下，控制电路CC的开关和电极的预热过程被重复。随着电容Cbuf上直流电压的升高，电容C1所引起的晶体管T1基极电压升高被延时。因此，断开时间被延长，以至于电极在预热的间隙内可以冷却。所以电极有一个较低的平均温度而避免电极的损坏。如果镇流电路的用户减小可控硅调光器的相位角到一个允许灯稳定工作的数值，那么电容Cbuf上的直流电压会增加。因此在电极预热期间，控制电路不会被断开，放电灯就会被点亮。在电极预热之后，控制电路的输出电压随即变低，导致晶体管T2截止，电阻R3和R2不再并联，因此控制电路只有在电容Cbuf上的直流电压低于第一预设值时才被断开。

根据本发明，图3所示的镇流电路实施例与图2所示的实施例仅有如下不同：电容C1连接在晶体管T1的基极和集电极之间。电阻R2、R3的公共端通过一个电阻R5和齐纳二极管Dz组成的并联电路与二极管D1和晶体管T1的基极的公共端相连。在这个电路中，电阻R5，齐纳二极管Dz和电容C1共同组成一个延迟电路来延迟缓冲电容装置上的直流电压达到第二预设值后控制电路的重启。这些延迟装置通过延时晶体管T1基极电压的增加来实现延时。因此，如果相位角太大，控制电路会在电极被加热的两个时间间隔之间保持长时间的断开，以使电极在一个较低的温度下防止损坏。由于齐纳二极管Dz和电阻R5获得了一个低阻抗，所以控制电路的断开没有被延迟。断开时间可以通过增加电容C1的电容值来提高。当镇流电路首次被开启时，不管C1有多大容量，它能被迅速充电，因为充电的发生不仅通过电阻R5，而且通过齐纳二极管Dz。在其它方面，图3中所示实施例的工作原理和图2中实施例的工作原理非常相近，因此不再赘述。

图4所示的电路与图2所示的电路有如下不同：晶体管T2的基极通过电阻R4不是连接到控制电路CC的输出端，而是连接到晶体管T2的发射极。电阻R4和晶体管T2基极的公共端被连接到晶体管T1的集电极。一旦T1导通，T2便会导通，因为当晶体管T1导通时，电阻R4上的电压便会超过T2基极与发射极之间的结的电压。图4所示电路的一个重要改进是控制电路控制晶体管T2的导通状态，不需要控制电路的输出信号。在图4所示的电路中，当电极预热结束后，晶体管T2不会自动截止，如果在灯点亮或者稳定工作期间，电容Cbuf上的直流电压低于第二预设值，控制电路会被断开，因为第二预设值高于第一预设值，所以会有一个不利条件，就是镇流电路在灯点亮和稳定工作期间的耗能和电极预热期间的耗能有实质上的不同。在其它方面，图4中所示实施例的工作原理和图2中实施例的工作原理非常相近，因此不再赘述

可以注意到，采用如同发表于国际专利WO 98/46054中镇流电路的一个调光电路和一个转换电路，本发明能被用在可控硅可调光的镇流电路中。然而，本发明也同样能很好的应用在不包含一个调光电路和一个转换电路，但是可控硅可调光的镇流电路中，因为缓冲电容装置上的直流电压随着高于90度的相位角的增加而减小，缓冲电容装置上的直流电压下降，便引起放电灯的调光。

Claims

1.控制放电灯工作的镇流电路，包括：

电源输入端子，与一个电源相连接，

一个整流器，被耦连到输入端，用来整流由供电电源供给的低频电压，

缓冲电容装置，被耦连到整流器的输出端，

一个反相器，被耦连到缓冲电容装置，用以在电路工作期间，由缓冲电容装置上的直流电压中，产生一个高频灯电流，所述的反相器包括一个控制反相器工作的控制电路，

其特性在于：所述镇流电路包含一个中断电路，如果缓冲电容装置上的直流电压下降至低于第一预设值，中断电路会断开控制电路。

2.根据权利要求1所述的镇流电路，其中所述的中断电路包含一个滞后电路，当所述控制电路被首次断开后，如果缓冲电容装置上的直流电压上升超过一个高于第一预设值的第二预设值，滞后电路便重启控制电路，当缓冲电容装置上的直流电压低于第二预设值，滞后电路便断开控制电路。

3.根据权利要求1或2所述的镇流电路，其中所述的输入端通过一个电路部分连接在一起，一旦低频供电电压有一个非零振幅，该电路便有电流流过。

4.根据权利要求3所述的镇流电路，其中所述的电路部分由一个欧姆电阻构成。

5.根据权利要求2所述的镇流电路，其中所述的控制电路连续控制镇流电路的工作，来预热放电灯的电极，点亮放电灯和控制放电灯，并且其中所述的中断电路包含一个去活性化电路，在放电灯的电极预热后来使滞后电路不工作。

6.根据权利要求2所述的镇流电路，其中所述的中断电路包含一个延迟电路，在缓冲电容装置上的直流电压达到第二预设值后，来延迟控制电路的重启。

7.根据权利要求6所述的镇流电路，其中所述的延迟电路由一个电阻和一个电容构成，其中电阻与一个二极管或者一个齐纳二极管形成的组中的任一个并联。

8.根据权利要求1或2所述的镇流电路，其中所述的镇流电路包含一个和控制电路耦连连接的供电电路部分，来为控制电路提供一个直流供电电压，控制电路包含一个中断电路，如果直流供电电压低于一个预设的切断电压，中断电路便断开控制电路，中断电路包含一个电压箝位装置，来将直流供电电压箝位在缓冲电容装置上直流电压的几分之一。

9.根据权利要求8所述的镇流电路，其中所述的电压箝位装置由一个双极性晶体管组成。

10.根据权利要求9所述的镇流电路，其中所述的中断电路包含一个百分率减少电路，用来在控制电路断开后，减少直流供电电压被箝位到的缓冲电容装置上的直流电压数值。

11.根据权利要求10所述的镇流电路，其中所述的百分率减少电路由一个晶体管构成。

12.小型日光灯，包含权利要求1所述的镇流电路。