CN1638593A - 用于运行至少一个低压放电灯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于运行至少一个带有可加热灯电极(E1，E2)的低压放电灯(LP)的方法，其中，在灯电极(E1，E2)的预热阶段期间对灯类型进行识别。在此方面，充分利用了灯电极(E1，E2)电阻的温度依赖性。

Description

用于运行至少一个低压放电灯的方法
技术领域
本发明涉及权利要求1前序部分所述的用于运行至少一个低压放电灯的方法。
背景技术
公开文献WO 00/72640 A1介绍了一种电路设置和借助于半桥逆变器运行低压放电灯的方法，其中，至少一个低压放电灯的灯电极在气体放电点火之前的加热阶段期间，在该至少一个低压放电灯内借助于一个其初级线圈侧电流借助于可控开关装置被供给脉冲的变压器施加加热电流，并监测至少一个灯电极的电阻变化，以便识别连接在运行装置上的低压放电灯的类型。灯电极电阻的变化借助于设置在变压器次级线圈侧的欧姆电阻进行监测。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于识别连接在运行装置上的低压放电灯类型的简单方法。
该目的依据本发明通过权利要求1的特征得以实现。本发明特别具有优点的构成在从属权利要求中予以说明。
依据本发明的方法用于借助于逆变器运行至少一个低压放电灯，其中，至少一个低压放电灯的灯电极在气体放电点火之前的加热阶段期间，在该至少一个低压放电灯内借助于一个其初级线圈侧电流借助于可控开关装置被供给脉冲的变压器施加加热电流，并监测至少一个灯电极的电阻变化，依据本发明其特征在于，可控开关装置与第一逆变器开关装置同步切换，并借助于设置在变压器初级线圈侧上的电阻元件确定至少一个灯电极的电阻变化，方法是对加热期间在至少两个不同时间点上分析电阻元件上的电压降。
与依据本发明的方法相应，为在灯电极预热期间识别灯类型，分析通过变压器初级线圈的电流，而不是变压器次级线圈侧上的加热电流。由此可以取消变压器次级回路中的测量设置，并相应简化了监测装置。此外，依据本发明的方法和依据本发明的电路设置有利地可以用于多个低压放电灯的运行，因为多灯运行无需附加的测量装置。灯电极随着增加加热的电阻增长与负荷电路中运行的低压放电灯数量没有关系地，依据本发明仅借助于变压器初级线圈侧上的电阻元件被检测，方法是加热阶段期间在至少两个不同的时间点上分析该电阻元件上的电压降。
最好在第一时间点上分析该电阻元件上的电压降，该第一时间点设置在加热阶段开始后10ms-50ms范围的时窗内，以便能够可靠分析灯电极的冷态电阻。此外具有优点的是，在第二时间点上分析该电阻元件上的电压降，该第二时间点设置在加热阶段结束时，以便能够可靠地分析灯电极的热态电阻。从这两个测量值的比较中可以确定，灯电极在加热阶段开始时是否处于冷态，或者是否取代灯连接了等效电阻。仅从第二测量值中就可以确定灯类型。依据本发明的一优选实施方式，只有当上述两个测量值的差值绝对值超过预先规定值时，才进行灯类型的识别。在其他情况下认为，或者取代低压放电灯在运行装置上连接了等效电阻，或者灯电极在从上次灯运行以来的加热阶段开始时尚未完全冷却。
电阻元件上电压降的分析以具有优点的方式借助于低通滤波器进行。该低通滤波器按一定的时间间隔对电阻元件上的电压降取平均值，该时间间隔与可控开关装置以及逆变器的开关脉冲相比更长，但与灯电极的加热阶段持续时间相比更短。灯内气体放电点火之前加热阶段的持续时间最好是固定的，约为600ms，而加热阶段可控开关装置的开关脉冲约为10μs。
储存在变压器初级线圈内的能量以具有优点的方式在可控开关装置断开期间借助第二逆变器开关装置输出，以防止可控开关装置的电压超负荷。储存在初级线圈中的能量最好反馈到作为该逆变器的直流电源使用的级间耦合电路电容器内，以便能够将该能量用于灯运行。
附图说明
下面借助附图的优选实施例对本发明作详细说明。其中：
图1示出用于实施本发明方法的第一电路设置的示意图；
图2示出在通过第一运行状态的低通滤波器取平均值后由变压器初级线圈侧的电流通过的电阻上电压降在时间上的变化；
图3示出在通过第二运行状态的低通滤波器取平均值后由变压器初级线圈侧的电流通过的电阻上电压降在时间上的变化；
图4示出在通过第三运行状态的低通滤波器取平均值后由变压器初级线圈侧的电流通过的电阻上电压降在时间上的变化；
图5示出用于实施本发明方法的第二电路设置的示意图。
具体实施方式
图1所示的电路设置是一种电子前联装置，用于运行特别是荧光灯这样的低压放电灯。
该电路设置具有两个按半桥逆变器方式设置的场效应晶体管T1、T2。两个场效应晶体管从微控制器MC得到控制信号。与半桥逆变器T1、T2的直流电压输入端并联设置具有较大容量的级间耦合电路电容器C1。该级间耦合电路电容器C1作为半桥逆变器的直流电源使用。向该级间耦合电路电容器C1提供约400V的直流电压，该直流电压从电源交流电压中借助于电源电压整流器(未示出)和升压调节器(Hochsetisteller，未示出)产生。级间耦合电路电容器C1与升压调节器的电压输出端并联设置。在半桥逆变器的输出端M上连接作为串联谐振电路构成的负荷电路，该电路主要由灯扼流圈L1和点火电容器C2组成。与点火电容器C2并联荧光灯LP的放电路段和耦合电容器C3，该耦合电容器在灯运行期间在半桥逆变器处于起振状态下可充电至半桥逆变器电源电压的一半。荧光灯LP的电极E1、E2作为带有各自两个电接线的电极螺旋丝构成。与电极螺旋丝E1、E2并联变压器的各自一个次级线圈S1、S2，该变压器用于电极螺旋丝E1、E2的感应加热。该变压器的初级线圈P1与另一个场效应晶体管T3和测量电阻R1的电路串联，该另一场效应晶体管的控制电极同样由微控制器MC施加控制信号。由组件P1、T3和R1组成的串联电路连接在半桥逆变器的输出端M上。初级线圈P1的第一接线与半桥逆变器的输出端或中间抽头M并与灯扼流圈L1连接，而初级线圈P1的第二接线与场效应晶体管T3连接，并在直流电流正向上通过一个二极管D1与级间耦合电路电容器C1的处于高电位的接线(+)连接。测量电阻R1的第一接线与外壳电位(-)连接，而测量电阻的第二接线与场效应晶体管T3并通过低通滤波器R2、C4与微控制器MC的电压输入端A连接。
借助于充电至半桥逆变器半个电源电压的耦合电容器C3和半桥逆变器交变开关的晶体管T1、T2，负荷电路L1、C2、LP以公知的方式施加高频交流电压，其频率通过晶体管T1、T2的开关脉冲确定并处于约50KHz-约150KHz的范围内。在荧光灯LP中气体放电点火之前，其灯电极E1、E2借助于变压器P1、S1、S2感应地施加加热电流。为此目的，微控制器MC将晶体管T3与晶体管T1同步接通和断开。因此，在晶体管T1、T3的接通期间，电流从初级线圈P1和测量电阻R1通过。在晶体管T1、T3的断开期间，电流通过测量电阻R1中断。储存在初级线圈P1磁场中的能量在晶体管T1、T3的断开期间和晶体管T2的接通期间，通过二极管D1输送给级间耦合电路电容器C1。由于交变开关的晶体管T1、T2和与晶体管T1同步开关的晶体管T3，流过初级线圈P1一个高频电流，该电流在次级线圈S1、S2中对电极螺旋丝E1、E2感应相应的加热电流。利用低通滤波器R2、C4，测量电阻R1上的电压降在晶体管T3的多个开关脉冲的时间间隔上取平均值，并输送给微控制器MC的电压输入端A。微控制器MC接线A上的输入电压借助于一个模拟数字转换器转换成数字信号并在微控制器MC中进行分析。
在荧光灯LP气体放电点火前电极螺旋丝E1、E2的加热阶段持续约600ms。微控制器MC在加热阶段期间的两个不同时间点上检测出低通滤波器的电容器C4上的电压降。通过微控制器MC对电容器C4上电压降的第一检测在加热阶段开始后约30ms，第二检测在加热阶段结束时，也就是加热阶段开始后约600ms进行。如果两个电压值差值的绝对值超过预先规定的例如0.1V的阈值，那么为识别荧光灯LP的灯类型将在加热阶段结束时检测的电压值与储存在微控制器MC内的基准值进行比较。如果没有超过该阈值，则不必分析电容器C4或测量电阻R1上的电压降。低通滤波器测量电阻R1或电容器C4上电压降时间上的变化与加热阶段期间电极螺旋丝E1、E2电阻时间上的变化是相互联系的。电极螺旋丝E1、E2的热态电阻，也就是其在加热阶段结束时的电阻对于不同类型的荧光灯是不同的。因此，可以把电极螺旋丝的热态电阻用于灯类型的识别。
图2-4示出依据本发明的优选实施例，在通过低通滤波器R2、C4对电路设置的三个不同运行状态取平均值后，由变压器P1、S1、S2初级线圈侧电流通过的电阻R1上电压降时间上的变化。
图2所示的电容器C4上电压降时间上的变化相当于带有荧光灯LP的电路设置的运行，其电极螺旋丝E1、E2在加热阶段开始时是冷态的，也就是室温。电容器C4上的电压降因此先是上升，约30ms后达到0.48V的最大值，随后下降，以在600ms后的加热阶段结束时达到最小值0.22V。该最大值与电极螺旋丝E1、E2的冷态电阻相互联系，而加热阶段结束时的最小值与电极螺旋丝E1、E2的热态电阻相互联系。由钨组成的电极螺旋丝E1、E2的电阻取决于温度，就是说，它随温度的上升而增加。
图3示出同一电路设置和同一荧光灯LP的电容器C4上电压降时间上的变化。但电极螺旋丝E1、E2在加热阶段开始时由于上次灯运行尚未完全冷却。因此，图3中示出的电压降在约30ms时达到仅0.27V的并不明显的最大值，而加热阶段结束时同样达到曲线的最小值，但也仅有0.20V。
图4中示出的电容器C4上电压降时间上的变化相当于上述电路设置采用欧姆等效电阻取代荧光灯LP电极螺旋丝E1或E2的运行。除了加热阶段前30ms期间升高之外，电容器C4上的电压降不取决于时间，约为0.22V。
微控制器MC检测电容器C4上的电压降，第一次是在加热阶段开始后约30ms，第二次是在加热阶段开始后约600ms。如果两个电压值差值的绝对值超过预先规定的例如0.1V的阈值，那么要将加热阶段结束时的电压值与储存在微控制器MC中的基准值进行比较并用于灯类型识别。这种情况只在图2所示的电压变化的情况下出现。在另外两种情况下，也就是图3和4所示的电压变化情况下，则没有进行与灯类型识别相关的分析。在这两种情况下，为电路设置或电运行装置的运行使用由上次灯运行储存在微控制器MC内的数据。
电极螺旋丝E1、E2的预热阶段结束后，在电容器C2上借助于谐振锐度的方法提供用于荧光灯LP中气体放电点火所需的点火电压，方法是降低半桥逆变器T1、T2的开关频率，从而该开关频率接近串联谐振电路L1、C2的谐振频率。荧光灯内气体放电点火后，可以通过改变半桥逆变器T1、T2的开关频率进行荧光灯LP的亮度调节。在荧光灯LP的调光运行期间，借助于变压器P1、S1、S2和晶体管T3向其电极螺旋丝E1、E2施加加热电流，该加热电流和放电电流一起通过电极螺旋丝E1、E2。加热电流或加热功率在取决于荧光灯亮度的情况下进行调整。若亮度较低，也就是要调高荧光灯LP亮度的情况下要调高加热功率。加热功率通过改变晶体管T3的脉冲宽度，特别是通过改变晶体管T3的接通时间进行调整。晶体管T3与晶体管T1同步接通。晶体管T3的接通时间在最大加热功率时为晶体管T1接通时间的100％。当加热功率较低时，晶体管T3的接通时间短于晶体管T1的接通时间。
图5示出另一电路设置，特别适合于依据本发明的方法使用。该电路设置与图1所示的电路设置大体相同。因此，图1和5中相同的部件也采用相同的附图符号。与图1所示电路设置的区别在于，图5所示的电路设置具有两个附加的二极管D2、D3，它们各自与次级线圈S1或S2和电极螺旋丝E1或E2串联。二极管D2、D3和变压器线圈P1、S1、S2绕线方向的设置这样相互确定，使变压器P1、S1、S2与二极管D2、D3和晶体管T3构成一个流量转换器。在晶体管T3通电阶段期间，该电流通过初级线圈P1在次级线圈S1、S2中感应出电极螺旋丝E1、E2的加热电流。在晶体管T3闭塞期间，二极管D2、D3在闭塞方向上极化，从而在此期间加热电流不能流过。储存在初级线圈P1内的能量在晶体管T2通电阶段期间通过二极管D1输送到电容器C1上。
本发明并不局限于上面详细介绍的实施例。除了仅在预热阶段开始和结束时分析在电极E1、E2预热阶段期间电阻R1上的电压降外，也可以借助于微控制器MC分析该电压降在整个时间上的变化，或者仅将电阻R1上电压降的最大值与预热阶段结束时该电压降的终值进行比较，以便能够识别低压放电灯或荧光灯LP的灯类型。

Claims (7)

1.用于借助于逆变器运行至少一个低压放电灯的方法，其中，至少一个低压放电灯(LP)的灯电极(E1，E2)在气体放电点火之前的加热阶段期间，在该至少一个低压放电灯(LP)内借助于一个其初级线圈侧电流借助于可控开关装置(T3)被供给脉冲的变压器(P1，S1，S2)施加加热电流，并监测至少一个灯电极(E1，E2)的电阻变化，其特征在于，可控开关装置(T3)与第一逆变器开关装置(T1)同步切换，并借助于设置在变压器(P1，S1，S2)初级线圈侧上的电阻元件(R1)确定至少一个灯电极(E1，E2)的电阻变化，方法是对加热期间在至少两个不同时间点上分析电阻元件(R1)上的电压降。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于低通滤波器(R2，C4)分析电阻元件(R1)上的电压降。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，储存在初级线圈(P1)中的能量在可控开关装置(T3)断开期间借助第二逆变器开关装置(T2)和二极管电路(D1)输出。
4.按权利要求1所述的方法，其特征在于，分析电阻元件(R1)上电压降的第一时间点设置在加热阶段开始后10ms-50ms的时窗内。
5.按权利要求1所述的方法，其特征在于，测定电阻元件(R1)上电压降的最大值。
6.按权利要求1，4或5所述的方法，其特征在于，分析电阻元件(R1)上电压降的第二时间点设置在加热阶段结束时。
7.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在至少一个低压放电灯(LP)内气体放电点火后，为调节灯电极(E1，E2)的加热功率分析电阻元件(R1)上的电压降，加热功率随可控开关装置(T3)接通时间的改变而变化，其中，可控开关装置(T3)与第一逆变器开关装置(T1)同步接通，而且其接通时间小于或者等于第一逆变器开关装置(T1)的接通时间。
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