CN1374824A

CN1374824A - 用于荧光灯的保护电路

Info

Publication number: CN1374824A
Application number: CN02104689A
Authority: CN
Inventors: H·施密特
Original assignee: PATRA Patent Treuhand Munich
Current assignee: Osram GmbH; PATRA Patent Treuhand Munich
Priority date: 2001-02-20
Filing date: 2002-02-20
Publication date: 2002-10-16
Anticipated expiration: 2022-02-20
Also published as: EP1233657A3; CN100477880C; DE50210534D1; US20020114114A1; TW540255B; US6650514B2; ATE368367T1; EP1233657A2; CA2373571A1; DE10108138A1; EP1233657B1

Abstract

本发明涉及一种荧光灯的保护电路。现有技术只有在切断所有的灯之后,才能安装新灯来代替老化的灯。本发明的保护电路另外还包括一个跨接输出耦合电容器(C2)的第三电阻(R3)和一个把第一参考点(A)连接到直流电压源(U_Z)的正极上的第四电阻(R4),其中,如此来选择第一、第二、第三和第四电阻(R1,R2,R3,R4),使得所述的第一和第二参考点(A,B)在没有装入荧光灯(LA)的情况下位于相同的电位。因此它能改善寿命终结检测和换灯功能。

Description

用于荧光灯的保护电路

技术领域

本发明涉及具有第一和第二灯丝的荧光灯的一种保护电路，它包括：一个具有正极和负极的直流电压源；一个具有第一和第二开关的半桥装置，其中所述的半桥装置由所述的直流电压源供电，所述的第一和第二开关通过构成一个第一参考点而彼此相连，其中所述的第一参考点通过一个第一电阻与所述的负极相连；一个输出耦合电容器，它被布置在所述半桥装置和第一或第二灯丝之间的串联连接中，且所述输出耦合电容器的灯丝侧的端子构成了一个第二参考点，该参考点通过第二电阻与所述的负极相连；一个比较器，它具有一个第一和第二输入端以及一个输出端，所述的第一输入端被连接到所述的第一参考点上，而所述的第二输入端被连接到所述的第二参考点上，其中所述的输出端通过一个检测电容器与所述的负极相连；以及一个分析电路，所述的分析电路可被用来分析所述检测电容器上的电压降，以便在超过预定的电压电平时促使去活所述的半桥装置。

背景技术

这种保护电路是公知的，并譬如由本发明的申请人装设在荧光灯的前联设备中。该保护电路是在荧光灯临终时、也即在灯还未损坏时求出一个判据，由该判据促使在灯丝区过热(灯座熔化危险)之前适时地关断所述的半桥装置(也被称作寿命终结关断)。在此，人们利用了给所述荧光灯的灯丝覆盖一种发射体，以便减小电子的逸出功。在终结阶段，在两个灯丝上缺少发射体变得更加明显，因为所述的逸出功再次慢慢地上升，并由此改变所述输出电容器上的电压降。在正常工作模式下，也即当两个灯丝还有发射体时，所述的两个参考点平均地处在一个与所述直流电压所提供的半电压相对应的电位上。在临终时，所述两个参考点中的第二个处于另一个电位上，并由此使该参考点处于不同的电位上。所述的电位差被用来给检测电容器充电，同时如此来实现所述的分析电路，使得调节出一个电压电平，以便在超过给电压电平时促使去活所述的半桥装置。

就更换被损坏的灯而言，概念“换灯”是公知的。在包括多个灯的照明设备的情况下，这可以理解为装入新的灯，而无须中断供电，并由此无须关断其它的灯。具体地讲，应该确保在整个更换过程中所施加的电网电压能导致新装入的灯被立即再次点燃。用于此的电路结构也是已知的。该现有技术方案的缺点在于，附加地实现换灯功能将会使那种涉及大量产品的前联设备变得更加昂贵，因此经常不采用它们。据此，已知有一些较昂贵的前联设备，其中实施了寿命终结检测和换灯，而在第二类前联设备中只实现所述的寿命终结检测。在后一种前联设备中，当更换工厂内的荧光灯时，譬如必须关断所有的灯，以便由此促使复位所述的寿命终结检测。只有在切断所有的灯之后，才能安装新灯来代替老化的灯。接着可以再次接通所述的灯。尤其在大工厂中，这种关断是不理想的。

发明内容

因此，本发明的任务在于成本合适地实现所述的寿命终结检测和换灯功能。

根据本发明，该任务由如下方式来解决，即文章开头所述的保护电路另外还包括一个跨接所述输出耦合电容器的第三电阻和一个把所述第一参考点连接到所述直流电压源的正极上的第四电阻，其中，如此来选择所述的第一、第二、第三和第四电阻，使得所述的第一和第二参考点在没有装入荧光灯的情况下位于相同的电位。

本发明所基于的思想在于，如此来设计所述的寿命终结检测电路以及如此来实现所述的换灯功能，使得尽可能地共同使用尽可能多的元件。因此，在诸如本发明保护电路等大批产品中，几乎不要附加费用就能成本合适地实现所述的换灯辅助功能，这可以非常理想地降低价格。

上述的思想在于，在取出荧光灯的情况下，给所述检测不对称性的比较器的两个输入端输入相同的电位，并由该电位促使复位所述半桥装置的关断。

如上所述，所述的两个参考点平均地处于所述由直流电压源提供的直流电压的半电位。该电压通常是所谓的中间回路电压，并经常是在一个中间回路电容器上提供。在本发明的一种尤其优选的实现中，所述第一电阻与第四电阻之比等于第二电阻与第三电阻之比。如果选择所述的比等于1，那么即便在荧光灯被取出的情况下，所述的两个参考点也是处于一个与所述直流电压源所提供的直流电压的一半相对应的电位上。

另外优选的是，通过选择合适规格的分压器来给比较器只施加一个低电压。这将会导致进一步降低成本。为此，所述第一电阻包括相互串联的第一和第二分电阻，而所述第二电阻包括相互串联的第三和第四分电阻，其中，所述的第一参考点被连接到所述第一分电阻与第四电阻的连接点上，而所述的第二参考点被连接到第三电阻和第三分电阻的连接点上，而且，所述比较器的第一输入端被连接到所述第一和第二分电阻之间的连接点上，而且所述比较器的第二输入端被连接到所述第三和第四分电阻之间的连接点上。在该实施方案中，不必把分压器的所有电阻都实施为高压电阻。同样，所述的比较器和分析电路只须是适于低压的。具体地说，每个分压器只要装设一个高压电阻就足够了，这又可以进一步降低成本。

优选地，所述第一和第二分电阻的总和与第四电阻之比被选择成等于所述第三和第四分电阻的总和与第三电阻之比。如果选择所述的比也等于1，那么即便在荧光灯被取出的情况下，所述的两个参考点也是处于一个与所述直流电压源所提供的直流电压的一半相对应的电位上。

所述比较器的一种尤其有利的实施方案规定，所述的比较器包括第一和第二开关元件，这些开关元件均包括工作电极、控制电极和参考电极，其中，所述的第四分电阻包括相互串联的第五和第六分电阻，其中，所述第一和第二分电阻的连接点被连接到所述第一开关元件的参考电极和所述第二开关元件的控制电极上，第三分电阻和第五分电阻的连接点被连接到所述第一开关元件的控制电极上，所述第五和第六电阻的连接点被连接到所述第二开关元件的参考电极上，所述第一开关元件的工作电极和所述第二开关元件的工作电极彼此相连，并通过由第五电阻和检测电容器所组成的串联电路被连接到地电位上。同时，由所述第三、第五和第六分电阻的比例可以调节所述促使检测电容器充电的电位差。在该实施方案中，可以用非常简单和便宜的形式来实现所述的比较器。

优选地，所述第四电阻同第一和第二分电阻的总和之比等于所述第三电阻同第三、第五和第六分电阻的总和之比。尤其当选择所述的比等于1时，即便在荧光灯被取出的情况下，所述的参考点也位于一个与所述直流电压源所提供的直流电压的一半相对应的电位上。

所述的分析电路可以包括一个接有触发电位的保持元件，并被如此地进行设计，使得一旦所述的触发电位点尤其已被一个一次脉冲置为预定的电位时，便可以激活所述的保持元件，以便去活所述的半桥电路，直到通过拿掉荧光灯触发复位过程。由该措施负责可靠地去活所述的半桥装置，并由此负责尤其提高本发明保护电路的可靠性。

在所述的比较器和所述保持元件的触发电位点之间布置了一个尤其为齐纳二极管的第一阈值元件，利用它可以调节如下的阈值，即当超过该阈值时便触发去活所述的半桥电路。该措施可以实现在检测电容器上出现预定的电压时激活所述的保持元件。

尤其优选的是，由寿命终结检测和换灯功能所构成的组合另外还可以与一个点火电压限制电路结合起来，为此，在所述保持元件的触发电位点上如此地连接一个点火电压限制电路，使得在检测到超过预定的点火电压时便可以激活所述的保持元件。因此，只须一次性地实施所述的保持元件，这又可进一步大大地减少成本。

在此，所述的点火电压限制电路可以具有一个用于测试与点火电流成比例的量的测试元件，使得可以利用该量的值来激活所述的保持元件。该实施方案利用了点火电流近似地与点火电压成比例，并由此可以用它作为点火电压的量。由于点火电流的测试比点火电压要简单，所以可以简单地构造所述的电路装置。

优选地，在所述点火电压限制电路的、其电位同点火电流成比例的电位点和所述保持元件的触发电位点之间布置了一个第二阈值元件，尤其是一个齐纳二极管，利用它可以调节如下的阈值，即当超过该阈值时便触发去活所述的半桥电路。该方案可以实现非常简单地使点火电压限制电路的电位与保持元件的电位相匹配。

所述的测试元件可以是一种与所述半桥开关串联地布置的电阻。该实施方案是基于如下知识，即所述的点火电流也可以由半桥装置来提供，因此流过半桥装置的电流与点火电流成比例。通过以测试元件的形式给半桥开关之一串联地布置一个电阻，可以尤其简单地测出与点火电流成比例的量。

位于正和负极之同的存储电容器的开关是普通的。已有一些用于荧光灯的驱动电路，其中，所述存储电容器上的电压随着点火电压幅值的上升而上升。一种具有该性能的驱动电路是所谓的抽运电路。在该电路中，可以通过监视上述存储电容器上的电压来监视所述的点火电压。为此，所述保持元件的触发电位点通过点火电压限制电路与所述存储电容器的电压相连。在最简单的情形下，所述的点火电压限制电路由一个电阻构成，由该电阻使存储电容器上的电压与触发所需要的、触发电位点上的触发电压相匹配。

优选地，本发明的实施方案另外还包括合适的滤波电路，用于在所述的参考点和电位点上提供用于分析的直流电压。正如专业人员所公知的一样，通过半桥装置把所述直流电压源所提供的直流电压变换成反映在接下来的保护电路中的交流电压。为了分析所述参考点上的信号，主要是直流电压才有意义，因此，通过合适的滤波电路并譬如通过使用电容器来确保提供这些直流电压，以对它们作进一步处理。

其它的优选实施方案由从属权利要求给出。

附图说明

下面借助附图来详细讲述本发明的实施例。图中：

图1示出了本发明保护电路的第一实施方案；

图2示出了本发明保护电路的第二实施方案；以及

图3a/b示出了本发明保护电路的第三实施方案。由于地方的原因，该第三实施方案被划分成图3a和图3b。图3a和图3b的电路部分可以被理解为连接在相应的连接点J1～J5上。这些图的参考是用名称“图3a/b”表示的。

不同实施例的相同和等效的元件在下文是用相同的参考符号表示的。

具体实施方式

在图1所示的保护电路中，由电容器C1提供一个用于给后面的电路装置进行供电的电压U_Z。半桥装置包括一个第一开关S1和一个第二开关S2。所述开关S1和S2的控制是专业人员充分公知的，因此出于条理清楚的原因而没有在图1中示出。该半桥装置通过输出耦合电容器C2给一个具有第一灯丝W1和第二灯丝W2的荧光灯L_A进行供电。所述的荧光灯L_A被连接在一个被设计用于促使灯L_A点火的点火电路ZS上。

所述半桥装置的中心点构成了一个第一参考点A，该参考点A通过灯扼流圈L_D与灯L_A相连。所述输出耦合电容器C2的灯丝侧的端子构成了第二参考点B。两个参考点A、B之间的电位被输入到比较器V_G中，而该比较器的输出端则与一个检测电容器C3相连。所述电容器C3上的电压降U_C3被输入到分析电路A_S中，当超过预定的电压电平时，所述分析电路便促使去活所述的半桥装置。在灯L_A临终时，由于在两个灯丝电极W1、W2之一上缺少发射体，并由此使所述两个灯丝电极W1、W2之一上的逸出功上升，所以，即便该逸出功只上升得极小，但所述两个参考点A和B的电位也是不同的。所述两个参考点之间的电位差将导致电容器C3的充电，并由此建立电压U_C3。一旦该电压超过某个确定的值，便通过分析电路A_S关断所述的半桥装置，并由此避免了灯丝区内的过热。在正常工作状态下，所述的参考点A和B平均地位于U_Z的半电压上。所述的输出耦合电容器C2也可以布置在另一个位置，譬如布置在灯扼流圈L_D和灯丝电极W2之间。在当前的装置中，当灯丝电极W1上的发射体消耗先于灯丝电极W2上的发射体消耗时，所述灯丝电极W1上电压便会上升，从而导致提高电容器C2上的电压降。由此使电位B相对于电位A升高。当灯丝电极W2的发射体消耗先于灯丝电极W1的发射体消耗时，参考点A上的电位相对于参考点B上的电位A便降低。

以如下方式来实现换灯功能，即通过给所述比较器的两个输入端施加相同的电压而复位所述电容器C3上的电压。为此，所述的第一参考点A通过电阻R1与电压U_Z的负极相连，而所述的第二参考点B则通过电阻R2与电压U_Z的负极相连。电压U_Z的正极一方面通过跨接电容器C2的电阻R3与所述的参考点B相连，另一方面又通过电阻R4与参考点A相连。通过合适地确定两个分压器R4、R1和R3、R2的值，可以在取出灯L_A时实现使参考点A、B上的电位相等，并由此促使复位所述的寿命终结检测。尤其当电阻R1与电阻R4之比以及电阻R2与电阻R3之比被确定为1时，将导致两个参考点A、B上调节出U_Z的半电压。

在图2所示的实施方案中，电阻R1和R2被划分为两个分电阻R11、R12或R21、R22。通过合适地确定这些分电阻的值，可以确保参考点A、B上的大部分电压都落在分电阻R11或R21上。因此，比较器V_G只被施加了低电压，所以它可以用耐压较低的元件来实现。

在图3a/b所示的实施方案中示出了用于运行荧光灯的整个电路，所述的荧光灯可以通过端子K1和K2连接到电流网络上。在所述的端子K1后布置了保险装置SI，其后跟随了一个包括电容器C4和电感L3的滤波电路，然后在网络整流器N_GR内对电网信号进行整流。网络整流器N_GR的整流输出信号被临时存储在电容器C1内，并用来给后面的电路装置进行供电。图2的电阻R22被划分为两个分电阻R221和R222。在所述的电容器C3上并联了一个电阻R5，由该电阻实现电容器C3的放电。在电阻R12上并联了电容器C5，而在由电阻R221和R222所组成的串联电路上并联了一个电容器C6。通过该措施来确保包含在所述比较器内的两个开关元件T1、T2的基极上出现直流信号。开关元件T1的控制电极被连接到位于电阻R21和电阻R221之间的连接点D上。电阻R11和R12的连接点C一方面连接了开关元件T1的参考电极，另一方面还连接了开关元件T2的控制电极。开关元件T2的参考电极被连接到位于电阻R221和R222之间的连接点E上。两个开关元件T1、T2的工作电极通过电阻R6与接有电容器C3的连接点F相连。由于参考点A上的电压是恒定的，所以通过合适地选择电阻R11和R12可以譬如在连接点C上调节出一个15V的电压。通过合适地确定电阻R21、R221和R222的大小，可以在正常工作时、也即在点A上的电位等于点B上的电压时调节出如下电压，即点D为18V和点E为12V。在该状态下所述的两个开关元件T1、T2被截止。

如果此时参考点B上的电压上升，则点D和E上的电压也上升。如果电压D上的电压大于点C上的电压，则开关元件T1依旧保持截止。但是，如果点E上的电压大于点C上的电压，那么开关元件T2便开始导通，由此通过电阻R6给电容器C3充电。

如果点B上的电压下降，那么当点D上的电压小于点C上的电压时，开关元件T1便开始导通。只要点E上的电压小于点C上的电压，则开关元件T2将保持截止。由于开关元件T1导通，所以电容器C3再次通过电阻R6充电。利用位于电位点C和D或电位点C和E之间的电压差值还可以调节开关阈值，并由此附加地调节产生关断的非对称程度。点F的与电容器C3的充电状态相对应的电压通过二极管D1和齐纳二极管Z1被传送到保持元件HG中的触发电位点G上。所述的保持元件HG通过存放在启动电路ST的电容器C7中的电荷进行供电。一旦点G上的电压上升，开关元件T4便导通。一旦开关T4导通，开关元件T3也被导通，由此把保持电流提供给以该方式自保持的保持元件。电阻R8结合电容器C8以及电阻R9结合电容器C9一起来负责消除干扰，由此阻止不经意地激活所述的保持元件。由于开关元件T4被导通，所以点I上的电位被降至0V。所述半桥电路的两个开关S1和S2分别具有相应的控制电路A_S1、A_S2。每个控制电路A_S1、A_S2都包括一个与灯扼流圈L_D相耦合的电感L1、L2。一旦点I上的电位下降到0V，二极管D2便开始导通，并由此使所述经电感L2被馈入到控制电路A_S2中的信号接地，使得开关S2不再受控制。这也会导致开关S1关断。

另外，在保持元件H_G的点G上还连接了点火电压限制电路Z_SB。该点火电压限制电路包括一个与开关S2相串联的测试电阻R10。点J上的电位、也即电阻R10上的电压降与点火电流成比例，并由此与点火电压成比例。所述点火电压限制电压Z_SB的任务在于，譬如在抽取空气时防止所述的点火电路Z_S被毁坏。所述的点火电路Z_S包括两个电容器C10、C11和热敏电阻PTC1。

电阻R14的作用是使点火电压限制电路的动作特性产生时间延迟。利用二极管D3和Z2通常可以调节如下电平，即在该电平下通过给保持元件H_G的点G施加负荷来进行点火电压限制，并由此关断所述的半桥装置。电阻R10上的电压可以通过电阻R9和电容器C9来滤波。显然，临界点火电压的电平也可以通过电阻R10的值来影响。此外，二极管D3保护了保持元件H_G免遭负的电压尖峰。利用点火电压限制电路Z_SB可以使点火电路Z_S的元件和灯扼流圈L_D的规格定得比较小一些。

Claims

1.具有第一和第二灯丝(W1，W2)的荧光灯(L_A)的保护电路，它包括：

一个具有正极和负极的直流电压源(U_Z)；

一个具有第一和第二开关(S1，S2)的半桥装置，其中所述的半桥装置由所述的直流电压源(U_Z)供电，所述的第一和第二开关(S1，S2)通过构成一个第一参考点(A)而彼此相连，其中所述的第一参考点(A)通过一个第一电阻(R1)与所述的负极相连；

一个输出耦合电容器(C2)，它被布置在所述半桥装置和第一或第二灯丝(W1；W2)之间的串联连接中，且所述输出耦合电容器(C2)的灯丝侧的端子构成了一个第二参考点(B)，该参考点通过第二电阻(R2)与所述的负极相连；

一个比较器(V_G)，它具有一个第一和第二输入端以及一个输出端，所述的第一输入端被连接到所述的第一参考点(A)上，而所述的第二输入端被连接到所述的第二参考点(B)上，其中所述的输出端通过一个检测电容器(C3)与所述的负极相连；

一个分析电路(A_S)，所述的分析电路可被用来分析所述检测电容器(C3)上的电压降(U_C3)，以便在超过预定的电压电平时促使去活所述的半桥装置；

其特征在于；

它另外还包括一个跨接所述输出耦合电容器(C2)的第三电阻(R3)和一个把所述第一参考点(A)连接到所述直流电压源(U_Z)的正极上的第四电阻(R4)，其中，如此来选择所述的第一、第二、第三和第四电阻(R1，R2，R3，R4)，使得所述的第一和第二参考点(A，B)在没有装入荧光灯(L_A)的情况下位于相同的电位。

2.如权利要求1所述的电路装置，其特征在于：

所述第一电阻(R1)与第四电阻(R4)之比等于第二电阻(R2)与第三电阻(R3)之比，尤其是等于1。

3.如权利要求1或2所述的电路装置，其特征在于：

所述第一电阻(R1)包括相互串联的第一和第二分电阻(R11，R12)，而所述第二电阻(R2)包括相互串联的第三和第四分电阻(R21，R22)，其中，所述的第一参考点(A)被连接到所述第一分电阻(R11)与第四电阻(R4)的连接点上，而所述的第二参考点(B)被连接到第三电阻(R3)和第三分电阻(R21)的连接点上，而且

所述比较器(V_G)的第一输入端被连接到所述第一和第二分电阻(R11，R12)之间的连接点上，而且所述比较器(V_G)的第二输入端被连接到所述第三和第四分电阻(R21，R22)之间的连接点上。

4.如权利要求3所述的电路装置，其特征在于：

所述第一和第二分电阻(R11，R12)的总和与第四电阻(R4)之比等于所述第三和第四分电阻(R21，R22)的总和与第三电阻(R3)之比，尤其是等于1。

5.如上述权利要求之一所述的电路装置，其特征在于：

所述的比较器(V_G)包括第一和第二开关元件(T1，T2)，这些开关元件均包括工作电极、控制电极和参考电极，

其中，所述的第四分电阻(R22)包括相互串联的第五和第六分电阻(R221，R222)，

其中，所述第一和第二分电阻(R11，R12)的连接点被连接到所述第一开关元件(T1)的参考电极和所述第二开关元件(T2)的控制电极上，第三分电阻(T21)和第五分电阻(R221)的连接点被连接到所述第一开关元件(T1)的控制电极上，所述第五和第六电阻(R221，R222)的连接点被连接到所述第二开关元件(T2)的参考电极上，所述第一开关元件(T1)的工作电极和所述第二开关元件(T2)的工作电极彼此相连，并通过由第五电阻(R6)和检测电容器(C3)组成的串联电路被连接到地电位上。

6.如权利要求5所述的电路装置，其特征在于：

所述第四电阻(R4)同第一和第二分电阻(R11，R12)的总和之比等于所述第三电阻(R3)同第三、第五和第六分电阻(R21，R221，R222)的总和之比，尤其是等于1。

7.如上述权利要求之一所述的电路装置，其特征在于：

所述的分析电路(A_S)包括一个接有触发电位点(G)的保持元件(H_G)，并被如此地设计，使得一旦所述的触发电位点(G)尤其已被一个一次脉冲置为预定的电位时，便可以激活所述的保持元件(H_G)，以便去活所述的半桥电路，直到通过拿掉荧光灯(L_A)触发复位过程。

8.如权利要求7所述的电路装置，其特征在于：

在所述的比较器(V_G)和所述保持元件(H_G)的触发电位点(G)之间布置了一个尤其为齐纳二极管的第一阈值元件(Z1)，利用它可以调节如下的阈值，即当超过该阈值时便触发去活所述的半桥电路。

9.如权利要求7或8之一所述的电路装置，其特征在于：

在所述的触发电位点(G)上如此地连接一个点火电压限制电路(Z_SB)，使得在检测到超过预定的点火电压时便可以激活所述的保持元件(H_G)。

10.如权利要求9所述的电路装置，其特征在于：

所述的点火电压限制电路(Z_SB)具有一个用于测试与点火电流成比例的量的测试元件(R10)，使得可以利用该量的值来激活所述的保持元件(H_G)。

11.如权利要求10所述的电路装置，其特征在于：

在所述点火电压限制电路(Z_SB)的、其电位同点火电流成比例的电位点(J)和所述保持元件(H_G)的触发电位点之间布置了一个第二阈值元件(Z2)，尤其是一个齐纳二极管，利用它可以调节如下的阈值，即当超过该阈值时便触发去活所述的半桥电路。

12.如权利要求10或11之一所述的电路装置，其特征在于：

所述的测试元件(R10)是一种与所述半桥开关(S1；S2)串联布置的电阻。

13.如上述权利要求之一所述的电路装置，其特征在于：

它另外还包括合适的滤波电路(C6，C5，C8，R8，C9，R9，R14)，用于在所述的参考点和电位点(A，B，G，J)上提供用于分析的直流电压。