CN1613277A - 用于气体放电灯的电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于气体放电灯的电路，包含：用于连接到具有预定频率的电源电压，以便整流该电源电压的第一子电路；连接到第一子电路，用于提供灯需要的交变电流，优选为方波电流的第二子电路；以及连接到第一和第二子电路并且依照第一子电路所整流的电源电压的变化成分来控制该交变电流频率的控制电路。

Description

用于气体放电灯的电路
本发明涉及灯电路。这样的电路是由申请人出于使气体放电灯，具体地是使荧光灯或金属卤化灯以正确的方式工作的目的而推向市场的。金属卤化灯需要例如相对高的点火电压(约3500-5000V)，而此后在经由一个或多个中间阶段达到的正常运行阶段期间，该电路必须在例如100V的工作电压下提供尽可能恒定的电流给金属卤化灯。这样的灯在短时间量程上具有负阻抗特性，所以它必须是电流受控的。
由于这样的灯和相关电路的相对高的光输出，现在已证明了它们的市场价值，特别是在购物中心、公共建筑物等场合下。然而，已知的电路在某些方面是复杂和庞大的，这在要素和制造成本方面是不期望的。
本发明提供一种用于灯的电路，包含：
-第一子电路，用于连接到具有预定频率的电源电压，以便整流该电源电压；
-第二子电路，被连接到第一子电路，用于提供灯所需要的交变电流；以及
-控制电路，被连接到第一和第二子电路并且依照第一子电路所整流的电源电压的变化成分来控制该交变电流的频率。
藉助于本发明，这样的电路可实现得更简单和不那么庞大，因为在这样的电路中的缓冲电容器的体积可以大大地减小，例如减小到十分之一。而且当前可提供的电解电容器由于干燥的结果可能具有有限的使用期限，它可以由具有较小电容值的更健壮的薄膜电容器代替。
第一子电路优选地包含：所谓的预调节器，一般地说，它包含具有一个或多个线圈和电容器的滤波器；诸如与升压式变换器(boostconverter)或包含(电子)开关的逆向变换器(flyback converter)相结合的桥式整流器的整流器电路；以及耦合到输出端子的缓冲电容器。
在另一个优选实施例中，第二子电路包含用于稳定直流电流的变换器电路以及用于为灯的正常运行提供例如+/-100V希望电平的方波电流的开关装置。
在另一个优选实施例中，控制电路的一端被连接到第一子电路中的(电子)开关而另一端被连接到开关装置部件中的一个或多个(电子)开关，这样，由换向器控制的灯电流的相位和/或频率被依照一个变化成分而控制，举例来说是50Hz或它的倍数(对于美国和日本，是60Hz或它的倍数)。
在本发明的另一个优选实施例中，使由第二子电路提供的交变电流的频率等于由第一子电路整流的电源电压的变化成分的频率。
在本发明的另一个优选实施例中，控制电路控制由第二子电路提供的交变电流的相位，以使得该相位等同于由第一子电路提供的已整流电源电压的变化成分的相位。
下面参照相关的附图说明本发明的这些和其他方面，其中：
图1显示按照本发明优选实施例的灯电路的方框图；
图2显示按照优选实施例的、图1电路的一部分的图；
图3显示按照另一个实施例的、图1电路的一部分的图；
图4显示按照另一个实施例的、图1电路的一部分的图；以及
图5显示图1-4电路中电压和电流值随时间变化的曲线图，作为对电路运行的说明。
图1显示一种用于灯1的电路，包含预调节器2，用于整流所提供的交流电压ui，并使它达到希望的电压电平。根据对从电源3牵引的电流的涉及其功率因子和谐波失真的要求，而调整预调节器的元件值。增加干扰滤波器4可有助于满足这些要求。预调节器的一部分是后续子电路所连接到的能量缓冲器5。在该能量缓冲器5两端提供的是具有约400V的平均值的已整流电压UDC，一个稳定器6连接到它，用于稳定提供给换向器7的直流电流，在该换向器中安排有用于给灯9点火的点火器8。换向器7提供例如方波电流ic给灯9，该灯是比如具有80lm/W的输出和约10,000小时的使用期限的金属卤化灯，u9是灯两端的电压。使用这样的电子电路的这样的灯由本申请人提供，并且在35-150W的功率范围内带有机型名称MH和CDM。被连接到预调节器2、稳定器6和换向器(communtator)7的控制电路10控制这些子电路，以便提供上述的属性。亮度级可以由外部可用的亮度级控制装置11控制(变暗)。
图2是代表本发明的优选实施例的电路1的更详细的图，显示了电路被连接到的电源电压3，后随干扰滤波器4，该干扰滤波器由线圈13和14以及电容器15组成。预调节器2包括双侧整流器16，后随线圈17和FET 18。在FET断开后，线圈17想要通过生成电压来保持在所述FET上的电流，从而经由二极管19导致在执行图1缓冲电容器5的任务的缓冲电容器20和21两端的直流电压UDC。在电容器20和21之间的连接22处，电压值是(0.5UDC)。在图2所示的优选实施例中，稳定器、换向器和缓冲电容器被组合在一个电路23中，即，所谓的顺向式半桥整流(half-bridge commutating forward，HBCF)23。HBCF包括FET 24和25，控制电路10使它们以确定的频率来交替地导通或不导通，该电路的点22和26之间的电压u22，26被交替地加上或减去半个已整流的电压。线圈27被给出以便把稳定的电流提供给灯9与线圈30的串联连接。线圈30与电容器31相组合来滤波由线圈27提供的负载电流的变化成分。二极管28和29被安排成与FET 24和25并联，以便从线圈27释放所存储的能量。为了给灯9点火，点火器(未示出)在灯9启动期间，通过变压器连接被耦合到线圈30，该点火器与电容器31共同动作。
本发明的另一个可能的实施例涉及如图3所示的顺向式全桥整流(full-bridge commutating forward，FBCF)36，它包括四个FET 24，25，32，和33。分别使FET 24和33交替地导通或不导通，以及使FET25和32交替地不导通或导通。缓冲电容器5在本例中被给出以提供整流的电压，使得整个已整流的电压UDC被提供到电路的点22和26之间。
在本发明的又一个实施例中(图4)，稳定器和换向器被分开地实施为下变换器37和全桥换向器(full-bridge commutator)38。下变换器包括FET 39、二极管40、线圈41和电容器42，FET 39被控制电路10接通和关断。分别使FET 24和33以及FET 25和32交替地导通或不导通。
图5A和5B显示在电路的不同位置处的电压。电源电压是在约50Hz-60Hz的频率处的220V-240V(图5A)。在缓冲电容器两端的已整流的电压UDC(图5B)具有例如400V的平均电压电平，使其上存在的变化成分具有100Hz-120Hz的基波频率，具有一个取决于缓冲电容器20+21(图2)或5(图3或4)的电容的峰峰值。如果负载是70W的灯，则这个变化成分在68μF的缓冲电容处具有例如10V的峰峰值，以及在6.8μF的缓冲电容处具有例如100V的峰峰值。
当使用HBCF电路时(图2)，一半的电压UDC被提供到线圈27和30与灯9的串联两端。如果被加载以70W的灯，则灯电流i9(图5C)是具有约0.8A的值的方波电流。图5D中示出了灯9两端的大约100V的电压u9。然而，在整流换向时刻后，即电流改变方向的时刻后，将出现所谓的重新启动峰值51，在这个峰值期间，在灯两端的电压在短时间内呈现为一个150V量级的较高的值(图5D)。如果提供的电压，即可提供的开路电压，现在是低于这个重新启动峰值的电压，则灯将熄灭。
控制电路控制FET，以使得被加到灯的方波电流与缓冲电容器两端的电压同步，方波电流具有的频率等于供电电压UDC的变化成分的基波频率。这意味着，在整流换向时刻，可提供给灯的电压将总是等于(一半)供电电压UDC，开路电压(OCV)的平均值，以及被保证，使得在整流换向期间OCV总是具有大于灯的必需重新点火电压的数值。灯电路可以通过减小能量缓冲器的尺寸而被最佳化，作为结果，也提高了该电路和灯的使用期限和可靠性。
按照本发明的用于灯的电路是依照通过使用预调节器从电源牵引的电流所作出的要求和依照可提供给该气体放电灯的开路电压而最佳化的电路。此外，缓冲电容器的电容可以被减小，从而使得电路和灯的使用期限增加，而使该电路的体积减小。所使用的灯将可靠地点燃，因为可提供给灯的开路电压总是大于灯所要求的电压。
本发明并不限于上述的本发明的优选实施例；不管怎样，所寻求的权利是由以下的权利要求规定的，并且在权利要求的范围内可以设想有许多修正方案。

Claims (11)

1.一种用于灯的电路，包括：
-第一子电路，用于连接到预定频率的电源电压，以便整流该电源电压；
-第二子电路，被连接到该第一子电路，用于提供灯所需要的交变电流；以及
-控制电路，被连接到第一和第二子电路以及依照由该第一子电路整流的电源电压的变化成分而控制该交变电流的频率。
2.如权利要求1中要求的用于灯的电路，其中第一子电路包括具有一个或多个线圈和电容器的滤波器、整流器电路、(电子)开关和被耦合到其输出端子的缓冲电容器。
3.如权利要求1或2中要求的用于灯的电路，其中第二子电路包括变换器电路，用于稳定直流电流；和开关装置，用于为灯的正常运行提供例如有+/-0.8A的希望电平的方波电流。
4.如权利要求1，2或3中要求的用于灯的电路，其中控制电路的一端被连接到第一子电路中的(电子)开关，以及该控制电路的另一端被连接到开关装置中的一个或多个(电子)开关，使得由开关装置控制的灯电流的相位和/或频率被依照例如50Hz或它的倍数(对于美国和日本，是60Hz或它的倍数)的变化成分而控制。
5.如权利要求1-4中要求的用于灯的电路，其中使由第二子电路提供的交变电流的频率等于由第一子电路整流的电源电压的变化成分。
6.如权利要求1-5中要求的用于灯的电路，其中控制电路控制由第二子电路提供的交变电流的相位以使得该相位与由第一子电路提供的已整流电源电压的变化成分的相位相同。
7.如权利要求1-6中要求的用于灯的电路，其中第二子电路包括点火器，用于生成在灯两端的电压脉冲，以便给灯点火。
8.如权利要求1-7中要求的用于灯的电路，其中已整流的电源电压是400V大小的量级，以及灯两端的电压是100V到150V大小的量级。
9.如权利要求1-8中要求的用于灯的电路，其中已整流的电源电压的变化成分具有10-100V大小的量级的峰-峰值。
10.用于操作灯的方法，包括以下步骤：
-整流一个被提供的电源电压，以及使得它达到期望的电压电平；
以及
-生成交变电流；
其中该交变电流的频率依照该已整流的电源电压的变化成分而被控制。
11.如权利要求10中要求的用于操作灯的方法，其中交变电流的相位等于已整流的电源电压的变化成分的相位。
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