CN1883235B - 无极放电灯点亮装置及照明设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种无极放电灯点亮装置。启动电路(19)通过驱动电路(18)和直流/交流转换电路(15)，从谐振频率侧的起始频率至终止频率扫描谐振电路(16)的工作频率，从而启动无极放电灯(13)。控制电路(10)增加或减小提供给驱动电路(18)的可变功率，使得检测电流与预定电流相等，用以将工作频率转移到起始频率和终止频率之间的中间范围频率。该预定电流设定为：使中间范围频率下的检测电压低于终止频率下的检测电压。组成积分电路的电容(106)在无极放电灯(13)启动期间开始延迟控制电路(10)的工作，并至少在启动模式期间保持该延迟。由此，无极放电灯(13)能够稳定地启动，并且在其顺利启动后，能够抑制电路应力。

Description

无极放电灯点亮装置及照明设备
技术领域
本发明涉及无极放电灯点亮装置及照明设备。
背景技术
一种无极放电灯(electrodeless discharge lamp)点亮装置，其配置为：用功率放大器产生高频功率，通过感应线圈将此高频功率提供给无极放电灯。但是该高频功率的电压和电流之间相位差的波动会产生各种问题。因此，人们提出了多种装置，其较好地控制了提供给感应线圈的高频功率。
例如，现有技术如日本特开平No.H6-76971所述的装置包括：感应线圈；半桥式逆变器，其构成功率放大器；电容分压器(condenser divider)，用于检测来自逆变器输出端的高频方波电压，从而提供检测电压；以及变流器(current transformer)，用于检测来自上述输出端的高频方波电流，从而提供检测电流。在此装置中，当检测电压和检测电流之间的相位差减小时，加到该逆变器上的直流电压降低；而当该相位差增大时，该直流电压升高。当该相位差减小时，负载阻抗显著下降，因此通过降低该直流电压能够防止对该逆变器的过度输入。
现有技术如日本特开平No.H8-45684所述的装置包括：感应线圈；半桥式逆变器，其构成功率放大器；变压器，用于检测进入该逆变器各控制端的电压，从而提供检测电压；以及变流器，用于检测来自该逆变器输出端的高频方波电流，从而提供检测电流。在此装置中，当检测电压和检测电流相比相位滞后时，方波的正脉冲持续宽度(ON width)减小，同时该功率放大器的工作频率降低。当检测电压和检测电流相比相位超前时，方波的正脉冲持续宽度增大，并且该功率放大器的工作频率升高。根据此装置，由于该高频功率的电压和电流之间的相位差减小，因此无功电流(reactive current)会降低。
当启动无极放电灯时，由于其工作频率较低，因此必须将流过感应线圈的启动电流增大。为了在工作频域内的每个频率下都能够启动无极放电灯，启动电流的目标值设定为：对该频域内的最小频率下所需的电流增加一个余量而得到的电流值。这样就出现了一个问题，即该余量对于该频域内的最大频率而言太大了。
这个问题通过如日本特开平No.2003-332090所述的装置得到解决。该装置包括：感应线圈；功率放大器；变流器，用于检测来自该放大器输出端的高频电流，从而提供检测电流；以及频率电压转换器(F-V converter)，用于检测该功率放大器与工作频率相对应的驱动频率；该装置还包括设定点变更装置和控制装置。当用该频率电压转换器检测到的频率较高时，该设定点变更装置将启动电流的目标值设定为较小值。该控制装置控制驱动频率，使得检测电流值达到与该设定点变更装置设定的电流值相等。根据此装置，可以降低上述频域内的最大频率侧的余量。
发明内容
顺便提及，为了通过向上扫描(sweep up)加在感应线圈上的启动电压而顺利、稳定地启动无极放电灯，功率放大器例如是由诸如半桥式逆变器等直流/交流转换器以及谐振电路构成的。
但是，由于该配置需要从预定起始频率至预定终止频率向下扫描(sweepdown)工作频率，因此按照该终止频率的设置，存在着大的负载被加在电路上的问题。也就是说，该谐振电路具有以下谐振特性：启动模式中在预定谐振频率处具有谐振峰的第一谐振曲线转变为点亮模式中的低于该第一谐振曲线的第二谐振曲线。该启动模式为无极放电灯点亮之前的模式，该点亮模式为当无极放电灯点亮时的模式。因此，该谐振电路的谐振特性在该无极放电灯点亮的时刻发生改变，因而，当终止频率设置为靠近第二谐振曲线的高电压区时，电路被施加了大的应力(stress)。此外，如果第二谐振曲线的终止频率对应的电压不足，那么该无极放电灯存在发生熄灭的问题。
本发明的目的在于稳定地启动无极放电灯，并且在该无极放电灯顺利地启动后控制电路上的应力。
本发明的无极放电灯点亮装置包括：直流/交流转换电路，谐振电路，感应线圈，电压检测电路，驱动电路，启动电路，电流检测电路以及控制电路。该直流/交流转换电路响应具有驱动频率的驱动信号，将直流功率转换为高频功率，该高频功率具有对应于该驱动频率的工作频率。该谐振电路具有谐振特性：启动模式中在预定谐振频率处具有谐振峰的第一谐振曲线转变为点亮模式中低于该第一谐振曲线的第二谐振曲线。该启动模式为无极放电灯点亮之前的模式，该点亮模式为当无极放电灯点亮时的模式。该谐振电路接收来自该直流/交流转换电路的高频功率，然后基于该谐振特性，提供响应该工作频率而变化的高频功率。该感应线圈响应由该谐振电路提供的高频功率，产生高频电磁场，然后将该高频电磁场施加给该无极放电灯，从而感生出高频功率给该无极放电灯。该电压检测电路检测由来自该谐振电路的高频功率加在该感应线圈上的电压，然后提供检测电压。该驱动电路给该直流/交流转换电路提供具有驱动频率的驱动信号，同时响应可变功率调节驱动频率。当该无极放电灯启动时，该启动电路向下或者向上扫描该可变功率，以扫描该检测电压，同时从高于该谐振频率的预定起始频率至低于该起始频率的预定终止频率扫描工作频率。该电流检测电路检测流经该谐振电路的电流，以提供检测电流。该控制电路增加或减小该可变功率，使得该检测电流达到与用于将该工作频率转移到该起始频率和该终止频率之间的中间范围频率的预定电流相等。该预定电流设定为使得中间范围频率下的检测电压低于终止频率下的检测电压。控制电路包括延迟装置，该延迟装置当该无极放电灯启动时，开始延迟该控制电路的工作，然后至少在该启动模式期间保持此延迟。其中所述控制电路包括误差放大电路，该误差放大电路包括反馈电阻，其中所述延迟装置包括电容，该电容与所述反馈电阻并联连接以构成积分电路。
在此配置中，由于当该无极放电灯启动时，对于加在感应线圈上的电压是向上扫描，因此可以稳定地启动和点亮该无极放电灯。此外，在点亮模式中，加在感应线圈上的电压低于终止频率的电压，因此可以降低电路的应力。
优选地，误差放大电路增加或减小该可变功率的电流，使得该检测电流达到与该预定电流相等，并且该延迟装置至少在启动模式期间使得从该误差放大电路流向该驱动电路的电流变为零或者预定大小。该驱动电路响应可变功率的电流的增加或减小，调节驱动频率。该启动电路向下或者向上扫描该可变功率的电流，以扫描该检测电压，同时从起始频率至终止频率向下扫描工作频率。根据此配置，可以组成不依靠微计算机的各个电路。
优选地，该误差放大电路包括运算放大器，其具有同相输入端、反相输入端以及输出端；该延迟装置组成积分电路，连接于所述输入端中的一个输入端和该输出端之间。该运算放大器在其输入端接收与该预定电流相当的参考电压和与该检测电流相当的检测电压，然后增加或减小该可变功率的电流，使得与该检测电流相当的检测电压达到与参考电压相等。该积分电路具有时间常数，其值设定为大于与至少该启动模式的时间段相当的值。在此配置中，由于该运算放大器实质上工作于该无极放电灯点亮之后，因此可以稳定地启动和点亮该无极放电灯。
在该工作频率达到终止频率后，该驱动电路实质上可仅由控制电路控制。在这种情况下，点亮模式中控制电路的控制变得简单。
该终止频率可设置为靠近该第二谐振曲线的峰值的频率。在这种情况下，可以较好地设置起始频率和终止频率之间的扫描范围，以应对例如周边温度等环境变化。
优选地，该启动电路包括扫描电路和运算放大器。该扫描电路提供扫描电压，从该无极放电灯启动的时间点开始向上或向下扫描。该运算放大器具有同相输入端、反相输入端以及输出端。该运算放大器在其输入端接收来自电压检测电路的检测电压和扫描电压，然后减小或增加该可变功率的电流，使得该检测电压达到与该扫描电压相等。在此配置中，可以稳定地启动和点亮该无极放电灯。
一种无极放电灯点亮装置，包括：直流/交流转换电路，其响应具有驱动频率的驱动信号，将直流功率转换为高频功率，所述高频功率具有对应于该驱动频率的工作频率；谐振电路，其具有谐振特性，并接收所述高频功率，从而基于该谐振特性，提供响应所述工作频率而变化的高频功率，所述谐振特性为：启动模式中在预定谐振频率处具有谐振峰的第一谐振曲线转变为点亮模式中低于该第一谐振曲线的第二谐振曲线，所述启动模式为无极放电灯点亮之前的模式，所述点亮模式为当无极放电灯点亮时的模式；感应线圈，其响应通过所述谐振电路提供的高频功率，产生高频电磁场；并将该高频电磁场施加给所述无极放电灯，从而感生出高频功率给所述无极放电灯；电压检测电路，其检测由来自所述谐振电路的高频功率加在所述感应线圈上的电压，然后提供检测电压；驱动电路，其给所述直流/交流转换电路提供所述具有驱动频率的驱动信号，同时响应可变功率调节该驱动频率；以及启动电路，当所述无极放电灯启动时，向下或者向上扫描所述可变功率，以扫描所述检测电压，同时从高于所述谐振频率的预定起始频率至低于该起始频率的预定终止频率向下扫描所述工作频率；其特征在于所述无极放电灯点亮装置还包括：电流检测电路，其检测流经所述谐振电路的电流，以提供检测电流；以及控制电路，其增加或减小所述可变功率，使得所述检测电流达到与用于将所述工作频率转移到所述起始频率和所述终止频率之间的中间范围频率的预定电流相等，其中所述预定电流设定为使得中间范围频率下的检测电压低于该终止频率下的检测电压；其中所述控制电路包括延迟装置，当所述无极放电灯启动时，开始延迟所述控制电路的工作，然后至少在所述启动模式期间保持此延迟，其中所述控制电路包括误差放大电路，该误差放大电路包括运算放大器，其中所述延迟装置包括二极管和箝位电路，其中所述二极管的阴极连接所述运算放大器的输出端，所述二极管的阳极连接所述箝位电路的输出端。
本发明的照明设备包括上述无极放电灯点亮装置和上述无极放电灯。
根据本发明，可以稳定地启动无极放电灯，并且，在该无极放电灯顺利启动后，可以控制电路的应力。
附图说明
以下更详细地说明本发明的优选实施例。参照以下详细说明和附图，可以更好地了解本发明的其它特征和优点，在附图中：
图1为根据本发明的无极放电灯点亮装置第一实施例的电路图；
图2为显示图1中的无极放电灯点亮装置的谐振特性的示意图；
图3为显示图1中的无极放电灯点亮装置的工作的时序图；
图4为显示图1中的无极放电灯点亮装置的替代实施例的谐振特性的示意图；
图5为显示根据本发明的无极放电灯点亮装置第二实施例的部分电路图；
图6为显示图5中的无极放电灯点亮装置的工作的时序图；
图7为显示图5中的无极放电灯点亮装置的替代实施例的部分电路图；
图8为显示根据本发明的无极放电灯点亮装置第三实施例的部分电路图；
图9为显示图8中的无极放电灯点亮装置的工作的时序图；
图10为显示图8中的无极放电灯点亮装置的谐振特性的示意图；
图11为显示图8中的无极放电灯点亮装置的替代实施例的部分电路图；
图12为显示图11中的无极放电灯点亮装置的工作的时序图；
图13为显示根据本发明的无极放电灯点亮装置第四实施例的部分电路图；
图14为显示图13中的无极放电灯点亮装置的工作的时序图；以及
图15为显示图13中的无极放电灯点亮装置的谐振特性的示意图。
具体实施方式
图1显示根据本发明的无极放电灯点亮装置1的第一实施例。
无极放电灯点亮装置1安装于配备有无极放电灯13的照明设备(未示出)上。无极放电灯点亮装置1包括：直流(DC)电源14，直流/交流(DC/AC)转换电路15，谐振电路16，感应线圈17，驱动电路18以及启动电路19，如同日本特开平No.2003-332090所述的装置。作为本实施例的一个特点，无极放电灯点亮装置1还包括：电压检测电路11，电流检测电路12以及控制电路10。
无极放电灯13包括灯泡，例如透明玻璃灯泡、透明玻璃球体、内表面涂有磷光涂层的玻璃灯泡、内表面涂有磷光涂层的玻璃球体等。无极放电灯13的灯泡内部还密封了放电气体，例如惰性气体、金属蒸气等等(如水银蒸气和稀有气体)。
直流电源14例如由升压转换器构成，从而将交流电源AC的交流电转换为直流电，以将该直流电提供给直流/交流转换电路15。该转换器包括：整流器(rectifier)141；电感(inductor)142；开关元件143，其经过(through)电感142而位于整流器141的两个输出端之间的下侧；二极管144；以及滤波电容(smooth capacitor)145，其前向经过二极管144而位于开关元件143的两端之间的下侧。此外，该转换器还包括驱动电路140。驱动电路140控制开关元件143的开/关状态，当检测该升压转换器的输出(直流电压VDC)时，使得该输出达到与预定的输出相等。
直流/交流转换电路15例如由半桥式逆变器构成，其响应具有驱动频率的驱动信号，将来自直流电源14的直流功率转换为高频功率。该高频功率具有与该驱动频率相对应的工作频率(例如，几十KHz到几百MHz)。该逆变器由以下元件构成：开关元件(例如，场效应晶体管(FET))151；以及开关元件(例如，场效应晶体管)152，其经过开关元件151而位于直流电源14的两个输出端之间的下侧。开关元件151和152响应来自驱动电路18的矩形脉冲驱动信号VDH和VDL，交替地导通和关断。在送入开关元件151的驱动信号VDH和送入开关元件152的驱动信号VDL之间，大约有180度的相位差。
如图1和图2所示，谐振电路16配置为具有以下谐振特性：启动模式下在预定的谐振频率fR处具有谐振峰的谐振曲线RCSM在点亮模式下转变为低于该谐振曲线RCSM的谐振曲线RCLM。该启动模式为无极放电灯13点亮前的模式，该点亮模式为无极放电灯13点亮时的模式。
例如，谐振电路16包括：电感161；以及电容162，其经过电感161而位于开关元件152的两端之间的下侧。谐振电路16从直流/交流转换电路15接收高频功率，然后基于谐振特性，向感应线圈17提供响应工作频率fOP而变化的高频功率。谐振电路16还包括电容163，其与电容162组合构成匹配电路(matching circuit)。
感应线圈17的位置靠近无极放电灯13，从而可以：响应经谐振电路16提供的高频功率，产生高频电磁场；并通过施加(耦合)该高频电磁场至无极放电灯13，而感生出高频功率给无极放电灯13。因此，无极放电灯13在灯泡内产生高频等离子体电流，然后辐射出紫外线或可见光。
驱动电路18例如由压控振荡器(VCO)等构成，从而当响应输入启动电路19和控制电路10的可变功率的电流IVP而调整驱动频率时，给直流/交流转换电路15提供具有驱动频率的驱动信号VDH和VDL。例如，驱动电路18包括：电阻181，连接在恒压源VCV和启动电路19的输出端之间；电阻182，连接在电阻181和直流电源14的负极之间；以及压控振荡器180，其接受加在电阻182上的电压作为输入电压，并响应加在电阻182上的压降调节驱动频率。即，驱动电路18通过增加压降来提高压控振荡器的输入电压，从而提高驱动信号VDH和VDL的驱动频率。驱动电路18也可通过减小压降来降低压控振荡器的输入电压，从而降低驱动信号VDH和VDL的驱动频率。由于上述恒压源的恒定电压是确定起始频率fS的电压，因此基于所需的起始频率fS来设定该恒定电压。
启动电路19配置为：启动无极放电灯13时，在从预定起始频率fS至预定终止频率fE向下扫描工作频率fOP的同时，向下扫描可变功率的电流IVP，以向上扫描来自电压检测电路11的检测电压VDV。该起始频率fS高于谐振频率fR，而该终止频率fE低于该起始频率fS。但是不限于此，当驱动电路18配置为响应电流IVP的增加或减小而分别降低或提高给压控振荡器的输入电压时，启动电路19可配置为向上扫描电流IVP。
例如，启动电路19包括由开关190、参考电阻191、电容192和热敏电阻193构成的向上扫描电路，还包括由运算放大器(OP amp)194、反馈电阻195、输入电阻196、输出电阻197和二极管198构成的误差放大(erroramplification)电路。
开关190与参考电阻191及电容192并联连接，同时，该开关190、参考电阻191及电容192的并联组合与热敏电阻193串联连接。该参考电阻191与热敏电阻193的串联组合经电压调节器(voltage regulator)或者直接从直流电源14接收直流电压。在这种情况下，当开关190断开时，电容192给运算放大器194的同相输入端施加电压，并且以主要由电容192和热敏电阻193所给定的时间常数向上扫描该电压直到参考电阻191上的参考电压。热敏电阻193响应周边温度来校正参考电阻191上的参考电压。由于参考电阻191上的参考电压是确定终止频率fE的电压，因此基于所需的终止频率fE来设定该参考电压。
反馈电阻195连接在运算放大器194的反相输入端与输出端之间。输入电阻196连接在运算放大器194的该反相输入端与电压检测电路11的输出端之间。输出电阻197连接在运算放大器194的输出端与驱动电路18的输入端之间。二极管198连接在输出电阻197与驱动电路18的上述输入端之间，而且二极管198的阴极连接输出电阻197。误差放大电路从0V电压至对应于参考电阻191上的参考电压的电压值，向上扫描其输出电压VSC，使得来自电压检测电路11的检测电压VDV达到与电容192上的向上扫描电压VSU相等。因此，由于驱动电路18中的恒定电压和误差放大电路的输出电压VSC之间的电势差向下扫描，所以该误差放大电路的输出电流ISC从对应于起始频率fS的预定启动电流扫描到对应于终止频率fE的预定终止电流。输出电压VSC的扫描范围设置为：该范围包括对应于启动无极放电灯13所需的输出电压VOUT的输出电压VSC。
电压检测电路11位于靠近感应线圈17处，从而可以：检测由来自谐振电路16的高频功率加在感应线圈17上的电压VOUT；然后提供检测电压VDV。
电压检测电路11例如由电阻110、电容111、二极管112和113以及放电电阻114构成。电阻110和电容111组成RC积分电路，并接收电压VOUT，以提供检测电压VDV。二极管112和113组成半波整流电路，将电压VOUT转换为半波电压以将其加在电容111上。放电电阻114以由电容111和放电电阻114所给定的时间常数对电容111进行放电。
电流检测电路12例如由电阻120构成，电阻120连接在开关元件152的源极和直流电源14的负极之间，以检测流过谐振电路16的谐振电流，从而提供指示检测电流的检测电压VDI。
控制电路10配置为：增加或者减小可变功率的电流IVP，使得由检测电压VDI指示的检测电流达到与一预定电流相等，该预定电流用于将工作频率fOP转移到处于起始频率fS和终止频率fE之间的预定中间范围频率fMR。该预定电流设置为对应于无极放电灯13的额定电流的电流值；并且设置为使得中间范围频率fMR下的检测电压VDV小于终止频率fE下的检测电压VDV。
例如，控制电路10包括由运算放大器100、参考电源101、反馈电阻102、输入电阻103、输出电阻104以及二极管105构成的误差放大电路，并且还包括电容106，该电容106与反馈电阻102组合构成积分电路。
参考电源101将用于设定中间范围频率fMR的参考电压加在运算放大器100的同相输入端。反馈电阻102连接在运算放大器100的反相输入端和其输出端之间。输入电阻103连接在运算放大器100的反相输入端和开关元件152的源极之间。输出电阻104连接在运算放大器100的输出端和驱动电路18的输入端之间。二极管105连接在输出电阻104和驱动电路18的输入端之间，而且二极管105的阴极连接输出电阻104。
电容106与反馈电阻102并联连接。包括电容106的积分电路的时间常数设定为：点亮无极放电灯13后，该时间常数的值用以充分地延迟控制电路10中误差放大电路的有效输出，直到预定的时间点t3(参考图3)。具体而言，电容106的值设定为：通过该值，使得控制电路10提供的电压VCC变得比驱动电路18的恒定电压高，直到上述向上扫描电路的向上扫描完成；并且在向上扫描电路的向上扫描完成以后，在预定的时间点t3，控制电路10提供的电压VCC达到与驱动电路18的恒定电压相等。
简而言之，控制电路10实质上工作于点亮无极放电灯13后的时间点t3，然后增加或减小输出电压VCC，使来自电流检测电路12的检测电压VDI达到与参考电源101的参考电压相等。当驱动电路18的恒定电压与控制电路10的输出电压VCC之间的电势差增加时，控制电路10的输出电流ICC增加，而当该电势差减小时，输出电流ICC减小。
在控制电路10的误差放大电路实际工作之前，驱动电路18由输出电流ISC组成的电流IVP所控制。因此，驱动电路18从对应于起始频率fS的频率到对应于终止频率fE的频率扫描驱动信号VDH和VDL的驱动频率。在控制电路10的误差放大电路实际工作以后，驱动电路18由将输出电流ISC和输出电流ICC相加而得到的电流IVP所控制。因此，驱动电路18从对应于终止频率fE的频率到对应于中间范围频率fMR的频率扫描驱动信号VDH和VDL的驱动频率。
以下参考图3说明无极放电灯点亮装置1的工作。当无极放电灯点亮装置1在时间点t1启动并且开关190同时导通的时候，加在启动电路19的电容192上的电压VSU和电压检测电路11的检测电压VDV都为0V。因此，驱动电路18给直流/交流转换电路15提供具有对应于起始频率fS的驱动频率的驱动信号VDH和VDL。由于直流/交流转换电路15和谐振电路16随后都工作于起始频率fS，所以谐振电路16将电压VOUT施加在感应线圈17上。该电压VOUT对应于谐振曲线RCSM中的起始频率fS。
随后向上扫描加在电容192上的电压VSU。因此，驱动电路18从对应于起始频率fS的频率到对应于终止频率fE的频率扫描驱动信号VDH和VDL的驱动频率。响应对驱动频率的扫描，直流/交流转换电路15和谐振电路16从起始频率fS到终止频率fE扫描工作频率fOP。因而，由于谐振电路16从对应于起始频率fS的电压到对应于终止频率fE的电压扫描电压VOUT，因此在扫描过程中，无极放电灯13可被点亮。图3示出无极放电灯13在t2顺利点亮的实例。此外，fTO为当无极放电灯13在t2点亮时对应的频率。
当无极放电灯13在t2点亮时，谐振电路16的谐振特性从谐振曲线RCSM转变为谐振曲线RCLM。因此，谐振电路16将谐振曲线RCSM中对应于频率fTO的电压降低到谐振曲线RCLM中对应于频率fTO的电压。此时，因为电压检测电路11的检测电压VDV降低，所以响应加在电容192上的向上扫描电压VSU，谐振电路16随后从对应于比fTO高的频率的电压扫描到对应于终止频率fE的电压。
在此操作之后，控制电路10的误差放大电路在无极放电灯13点亮后的时间点t3实际工作。因此，驱动电路18从对应于终止频率fE的频率到对应于中间范围频率fMR的频率扫描驱动信号VDH和VDL的驱动频率。因此，谐振电路16从对应于起始频率fS的电压到对应于中间范围频率fMR的电压扫描电压VOUT。
在此实施例中，由于控制电路10的误差放大电路在无极放电灯13点亮后的时间点t3实际工作，因此可以通过启动电路19稳定地启动无极放电灯13。在无极放电灯13点亮后，就可以将谐振电路16的输出是过量的时间段限制为从t2至t3的时间段，因此能够控制电路上的应力。
在替代实施例中，当无极放电灯13在t2时刻点亮，电压检测电路11的检测电压VDV和启动电路19的输出电压VSC之间的电势差变为高于驱动电路18中恒定电压的电压。在这种情况下，当启动电路19的电容192上的电压达到对应于终止频率fE的电压以后，驱动电路18的驱动频率仅由控制电路10控制。因此，在点亮模式中，控制电路10的控制简单。
在另一替代实施例中，如图4所示，终止频率fE设定为接近谐振曲线RCSM中谐振频率fR以及谐振曲线RCLM中谐振峰的频率。在这种情况下，可以较好地设置起始频率fS和终止频率fE之间的扫描范围，以应对例如周边温度等环境变化。由于谐振曲线RCLM中的终止频率fE不会变为低于谐振曲线RCLM中谐振峰的频率，因此对应于终止频率fE的电压VOUT可以达到最高。从而可以防止无极放电灯13点亮以后发生熄灭。
图5为显示根据本发明第二实施例的无极放电灯点亮装置2的部分电路图。
无极放电灯点亮装置2的特点在于控制电路20，其与第一实施例的区别在于控制电路20还包括二极管206a和箝位电路206b，取代了电容106。
控制电路20包括运算放大器200、参考电源201、反馈电阻202、输入电阻203、输出电阻204以及二极管205，如同第一实施例。二极管206a的阴极连接运算放大器200的输出端，其阳极连接箝位电路206b的输出端。二极管206a起开关作用，其从箝位电路206b接收电压VF，并且在电压VF为高电位时，将电压VF加到运算放大器200的输出端。
如图6所示，箝位电路206b配置为：在时间段t1至t3内，提供高电位的电压VF，其等于或大于驱动电路中的恒定电压；在t3以后，将电压VF降至低(零)电位。因此，控制电路20的误差放大电路实际上在无极放电灯点亮以后的预定时间点(t3)才开始工作。
以下说明控制电路20的操作。当无极放电灯点亮装置2在t1时启动，控制电路20的输出保持(fix)在高电位的电压VF，直到t3。因此，控制电路20的输出电流ICC保持为零，直到t3。
当无极放电灯在t2时点亮后，箝位电路206b在t3时将电压VF恢复至0V，同时控制电路20的误差放大电路实际开始工作。因此，驱动电路从对应于终止频率fE的频率到对应于中间范围频率fMR的频率扫描驱动信号VDH和VDL的驱动频率。
在此实施例中，由于是在无极放电灯点亮后的时间点t3控制电路20的误差放大电路实际工作，因此通过启动电路可以稳定地启动无极放电灯。在无极放电灯点亮后，可以将谐振电路的输出是过量的时间段限制为从t2至t3的时间段，因而能够控制电路上的应力。控制电路20的误差放大电路的工作在期望的时间段内能够被确定无疑地终止。
在一替代实施例中，至少在时间段t1至t2内，箝位电路206b通过二极管206a将高电位的电压VF加到运算放大器200的输出端，然后保持控制电路20的输出为电压VF。无极放电灯点亮装置2还包括用于测量时间段的计时器。但是不限于此，当时间段为从t1到t2，无极放电灯点亮装置2还可包括例如用于检测该无极放电灯的点亮以检测t2的检测电路等电路。可以通过监控例如在t2时刻电压检测电路的检测电压VDV的下降或者启动电路的电压VSC的上升等等变化来检测该无极放电灯的点亮。
在另一替代实施例中，如图7所示的无极放电灯点亮装置2还包括二极管207，其连接于参考电源201和运算放大器200的同相输入端之间。二极管207的阴极连接运算放大器200的同相输入端。二极管206a的阴极连接运算放大器200的反相输入端，其阳极连接箝位电路206b的输出端。二极管206a起开关作用，其从箝位电路206b接收电压VF，并且当电压VF为高电位时，将电压VF加在运算放大器200的输出端。箝位电路206b的高电位电压VF的电位设定为充分地高于参考电源201的参考电压，使得输出电流ICC几乎为零。在这种情况下，通过箝位电路206b调节参考电源201的参考电压。
图8为显示根据本发明第三实施例的无极放电灯点亮装置3的部分电路图。
无极放电灯点亮装置3的特点在于控制电路30，其与第一实施例的区别在于控制电路30还包括二极管308a、电阻308b以及点亮检测电路308c。
控制电路30包括运算放大器300、参考电源301、反馈电阻302、输入电阻303、输出电阻304、二极管305以及电容306，如同第一实施例。二极管308a的阳极连接运算放大器300的输出端，其阴极通过电阻308b连接点亮检测电路308c的输出端。二极管308a起开关作用，其通过电阻308b从点亮检测电路308c接收电压VS，并且当电压VS为低电位时，将电压VS加到运算放大器300的输出端。
如图9所示，点亮检测电路308c配置为：从t1开始，提供通常为高电位的电压VS；当来自电压检测电路的检测电压VDV在先超过预定的阈值电压VTH1和VTH2之后下降到低于它们时，检测该无极放电灯的点亮；以及仅在自点亮时刻开始的预定时间段T1内，将电压VS降低到低(零)电位。即，如图9和图10所示，点亮检测电路308c在t2时提供预定大小(level)的输出电流ICC，将频率fTO转移到预定的更高频率fTOS。因此，当无极放电灯顺利点亮后，可以防止驱动频率fOP达到终止频率fE。在时间段t2至t3内，输出电流ICC由输出电阻304和电阻308b设定。电压VS的高电位设置为等于或大于驱动电路中恒定电压的电位。
以下说明控制电路30的工作。当无极放电灯点亮装置3在t1时启动后，点亮检测电路308c提供高电位的电压VS。因此，控制电路30的输出电流ICC保持为零，直到该无极放电灯点亮为止，并且通过启动电路的工作，感应线圈的电压和电压检测电路的检测电压VDV升高。
在此操作之后，检测电压VDV超过阈值电压VTH1和VTH2。当检测电压VDV超过阈值电压VTH1时，可以确定启动电路的工作正常。然后，在时间点t2检测电压VDV下降到低于阈值电压VTH1和VTH2，电压VS下降至低电位。因此，当无极放电灯顺利点亮后，频率fTO立即转移到频率fTOS。尽管工作频率fOP随后从频率fTOS扫描到终止频率fE一侧，但是在时间段T1内，电流IVP仍然通过电流ICC而增加，使得驱动频率fOP在高于终止频率fE的频率处终止扫描。然后，点亮检测电路308c在t3时刻提供高电位的电压VS。随后的工作与第一实施例相同。
在此实施例中，因为在该无极放电灯顺利点亮后，可以防止驱动频率fOP达到终止频率fE，所以能较好地减小电路上的应力。
在一替代实施例中，与第一实施例相比，如图11所示的控制电路30还包括二极管308a以及点亮检测电路308c。二极管308a的阴极连接运算放大器300的反相输入端，其阳极连接点亮检测电路308c的输出端。如图12所示的二极管308a起开关作用，其从点亮检测电路308c接收电压VS，并且当电压VS为高电位时，将电压VS加在运算放大器300的输出端。点亮检测电路308c配置为：从t1开始，提供通常为低(零)电位的电压VS；当来自电压检测电路的检测电压VDV在先超过阈值电压VTH1和VTH2之后下降到低于它们时，检测该无极放电灯的点亮；以及仅在自点亮时刻开始的预定时间段T1内，将电压VS升至高电位。电压VS的高电位设置为使得T1时间段内的输出电流ICC变成预定大小，如同图9中的ICC。
图13为显示根据本发明第四实施例的无极放电灯点亮装置4的部分电路图。
无极放电灯点亮装置4的特点主要在于控制电路40，其与第一实施例的区别在于：启动电路49还包括二极管499，并且控制电路40还包括二极管409a和扫描终止电路409b。
启动电路49包括参考电阻491、电容492、热敏电阻493、运算放大器494、反馈电阻495、输入电阻496、输出电阻497以及二极管498，如同第一实施例。开关490与电容492并联连接。二极管499的阳极连接于参考电阻491和热敏电阻493之间，其阴极连接运算放大器494的同相输入端。
控制电路40包括运算放大器400、参考电源401、反馈电阻402、输入电阻403、输出电阻404、二极管405以及电容406，如同第一实施例。二极管409a的阳极连接于参考电阻491和热敏电阻493之间，其阴极连接扫描终止电路409b的输出端。二极管409a起开关作用，其从扫描终止电路409b接收电压VSS，并且当电压VSS为低电位时，将电压VSS加在参考电阻491和热敏电阻493之间。
如图14所示，扫描终止电路409b配置为：从t1开始，提供通常为高电位的电压VSS；当来自电压检测电路的检测电压VDV在先超过预定的阈值电压VTH1和VTH2之后下降到低于它们时，检测该无极放电灯的点亮；以及仅在自点亮时刻开始的预定时间段T1内，将电压VSS降至低(零)电位。即，如图14和图15所示，扫描终止电路409b在t2时终止启动电路49中向上扫描电路的工作，以在频率fTO终止工作频率fOP向下扫描。电压VSS的高电位设置为等于或大于参考电阻491的参考电压的电位。
以下说明控制电路40的工作。当无极放电灯点亮装置4在t1时启动后，扫描终止电路409b提供高电位的电压VSS。因此，二极管409a截止，而启动电路49如同在第一实施例中一样工作。
在此操作之后，检测电压VDV超过阈值电压VTH1和VTH2。然后，在时间点t2检测电压VDV下降到低于阈值电压VTH1和VTH2，电压VSS下降至低电位。因此，由于从热敏电阻493流向电容492的电流沉降入(sink in)二极管409a一侧，所以启动电路49的向上扫描电路的工作(给电容492充电)终止，并且工作频率fOP的向下扫描在频率fTO终止。
此操作之后，在t3时刻，扫描终止电路409b提供高电位的电压VSS，同时该向上扫描电路重新开始工作。此时，通过终止向上扫描电路的工作，启动电路49提供的电压VSC变为低于控制电路40提供的电压VCC，所以电流ISC向下扫描，直到电压VSC等于电压VCC为止。随后的工作与第一实施例相同。
在此实施例中，因为在该无极放电灯顺利点亮后，可以防止驱动频率fOP达到终止频率fE，所以能较好地减小电路上的应力。
虽然本发明已经参考特定优选实施例作出说明，但是本领域的技术人员能够做出各种变更和修饰，都不脱离本发明的实质精神和范围。

Claims (14)

1.一种无极放电灯点亮装置，包括：
直流/交流转换电路，其响应具有驱动频率的驱动信号，将直流功率转换为高频功率，所述高频功率具有对应于该驱动频率的工作频率；
谐振电路，其具有谐振特性，并接收所述高频功率，从而基于该谐振特性，提供响应所述工作频率而变化的高频功率，所述谐振特性为：启动模式中在预定谐振频率处具有谐振峰的第一谐振曲线转变为点亮模式中低于该第一谐振曲线的第二谐振曲线，所述启动模式为无极放电灯点亮之前的模式，所述点亮模式为当无极放电灯点亮时的模式；
感应线圈，其响应通过所述谐振电路提供的高频功率，产生高频电磁场；并将该高频电磁场施加给所述无极放电灯，从而感生出高频功率给所述无极放电灯；
电压检测电路，其检测由来自所述谐振电路的高频功率加在所述感应线圈上的电压，然后提供检测电压；
驱动电路，其给所述直流/交流转换电路提供所述具有驱动频率的驱动信号，同时响应可变功率调节该驱动频率；以及
启动电路，当所述无极放电灯启动时，向下或者向上扫描所述可变功率，以扫描所述检测电压，同时从高于所述谐振频率的预定起始频率至低于该起始频率的预定终止频率向下扫描所述工作频率；
其特征在于所述无极放电灯点亮装置还包括：
电流检测电路，其检测流经所述谐振电路的电流，以提供检测电流；以及
控制电路，其增加或减小所述可变功率，使得所述检测电流达到与用于将所述工作频率转移到所述起始频率和所述终止频率之间的中间范围频率的预定电流相等，
其中所述预定电流设定为使得中间范围频率下的检测电压低于该终止频率下的检测电压；
其中所述控制电路包括延迟装置，当所述无极放电灯启动时，开始延迟所述控制电路的工作，然后至少在所述启动模式期间保持此延迟，
其中所述控制电路包括误差放大电路，该误差放大电路包括反馈电阻，
其中所述延迟装置包括电容，该电容与所述反馈电阻并联连接以构成积分电路。
2.如权利要求1所述的无极放电灯点亮装置，其中：
所述驱动电路响应所述可变功率的电流的增加或减小，调节所述驱动频率；
所述启动电路向下或向上扫描所述可变功率的电流，以扫描所述检测电压，同时从所述起始频率至所述终止频率向下扫描所述工作频率；
所述误差放大电路增加或减小所述可变功率的电流，使得所述检测电流达到与所述预定电流相等；以及
所述延迟装置至少在所述启动模式期间使得从所述误差放大电路流向所述驱动电路的电流变为零或者预定大小。
3.如权利要求2所述的无极放电灯点亮装置，其中：
所述误差放大电路包括运算放大器，其具有同相输入端、反相输入端以及输出端，该运算放大器在其输入端接收与所述预定电流相当的参考电压和与所述检测电流相当的检测电压，然后增加或减少所述可变功率的电流，使得与所述检测电流相当的检测电压达到与该参考电压相等；以及
所述延迟装置组成积分电路，连接于所述输入端中的一个输入端和所述输出端之间，所述积分电路具有时间常数，其值设定为大于与至少所述启动模式的时间段相当的值。
4.如权利要求2所述的无极放电灯点亮装置，其中在所述工作频率达到所述终止频率后，所述驱动电路实质上仅由所述控制电路所控制。
5.如权利要求2所述的无极放电灯点亮装置，其中所述终止频率设定为接近所述第二谐振曲线峰值的频率。
6.如权利要求2所述的无极放电灯点亮装置，其中所述启动电路包括：
扫描电路，其提供从所述无极放电灯启动的时间点开始向上或向下扫描的扫描电压；以及
运算放大器，其具有同相输入端、反相输入端以及输出端，该运算放大器在其输入端接收来自所述电压检测电路的所述检测电压和所述扫描电压，然后减少或增加所述可变功率的电流，使得该检测电压达到与该扫描电压相等。
7.一种照明设备，包括权利要求1所述的无极放电灯点亮装置和无极放电灯。
8.一种无极放电灯点亮装置，包括：
直流/交流转换电路，其响应具有驱动频率的驱动信号，将直流功率转换为高频功率，所述高频功率具有对应于该驱动频率的工作频率；
谐振电路，其具有谐振特性，并接收所述高频功率，从而基于该谐振特性，提供响应所述工作频率而变化的高频功率，所述谐振特性为：启动模式中在预定谐振频率处具有谐振峰的第一谐振曲线转变为点亮模式中低于该第一谐振曲线的第二谐振曲线，所述启动模式为无极放电灯点亮之前的模式，所述点亮模式为当无极放电灯点亮时的模式；
感应线圈，其响应通过所述谐振电路提供的高频功率，产生高频电磁场；并将该高频电磁场施加给所述无极放电灯，从而感生出高频功率给所述无极放电灯；
电压检测电路，其检测由来自所述谐振电路的高频功率加在所述感应线圈上的电压，然后提供检测电压；
驱动电路，其给所述直流/交流转换电路提供所述具有驱动频率的驱动信号，同时响应可变功率调节该驱动频率；以及
启动电路，当所述无极放电灯启动时，向下或者向上扫描所述可变功率，以扫描所述检测电压，同时从高于所述谐振频率的预定起始频率至低于该起始频率的预定终止频率向下扫描所述工作频率；
其特征在于所述无极放电灯点亮装置还包括：
电流检测电路，其检测流经所述谐振电路的电流，以提供检测电流；以及
控制电路，其增加或减小所述可变功率，使得所述检测电流达到与用于将所述工作频率转移到所述起始频率和所述终止频率之间的中间范围频率的预定电流相等，
其中所述预定电流设定为使得中间范围频率下的检测电压低于该终止频率下的检测电压；
其中所述控制电路包括延迟装置，当所述无极放电灯启动时，开始延迟所述控制电路的工作，然后至少在所述启动模式期间保持此延迟，
其中所述控制电路包括误差放大电路，该误差放大电路包括运算放大器，
其中所述延迟装置包括二极管和箝位电路，
其中所述二极管的阴极连接所述运算放大器的输出端，所述二极管的阳极连接所述箝位电路的输出端。
9.如权利要求8所述的无极放电灯点亮装置，其中：
所述驱动电路响应所述可变功率的电流的增加或减小，调节所述驱动频率；
所述启动电路向下或向上扫描所述可变功率的电流，以扫描所述检测电压，同时从所述起始频率至所述终止频率向下扫描所述工作频率；
所述误差放大电路增加或减小所述可变功率的电流，使得所述检测电流达到与所述预定电流相等；以及
所述延迟装置至少在所述启动模式期间使得从所述误差放大电路流向所述驱动电路的电流变为零或者预定大小。
10.如权利要求9所述的无极放电灯点亮装置，其中：
所述运算放大器具有同相输入端、反相输入端以及输出端，该运算放大器在其输入端接收与所述预定电流相当的参考电压和与所述检测电流相当的检测电压，然后增加或减少所述可变功率的电流，使得与所述检测电流相当的检测电压达到与该参考电压相等；以及
所述延迟装置调节所述参考电压，使得至少在所述启动模式期间，所述运算放大器的输出电流实质上等于零。
11.如权利要求9所述的无极放电灯点亮装置，其中在所述工作频率达到所述终止频率后，所述驱动电路实质上仅由所述控制电路所控制。
12.如权利要求9所述的无极放电灯点亮装置，其中所述终止频率设定为接近所述第二谐振曲线峰值的频率。
13.如权利要求9所述的无极放电灯点亮装置，其中所述启动电路包括：
扫描电路，其提供从所述无极放电灯启动的时间点开始向上或向下扫描的扫描电压；以及
运算放大器，其具有同相输入端、反相输入端以及输出端，该运算放大器在其输入端接收来自所述电压检测电路的所述检测电压和所述扫描电压，然后减少或增加所述可变功率的电流，使得该检测电压达到与该扫描电压相等。
14.一种照明设备，包括权利要求8所述的无极放电灯点亮装置和无极放电灯。
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