MX2014006728A - Solucion de atenuacion de paso para balastro de lampara. - Google Patents

Abstract

Un balastro para operar una pluralidad de lámparas fluorescentes paralelas incluye un inversor, acoplado a una entrada DC, y configurado para producir un voltaje de salida de inversor para alimentar la pluralidad de lámparas fluorescentes paralelas. Una pluralidad de capacitores de balastro está acoplada individualmente en serie entre el voltaje de salida de inversor y una correspondiente de la pluralidad de lámparas fluorescentes. Un regulador de voltaje está acoplado al inversor y controla la salida de inversor a un voltaje operativo generalmente constante de manera que una lámpara iluminada permanezca iluminada y una lámpara apagada permanezca apagada. Al menos un circuito de atenuación está incluido y cada circuito de atenuación incluido está operativamente acoplado a un capacitor de balastro correspondiente y configurado para recibir una señal de control de lámpara. Al recibir la señal de control de lámpara, cada circuito de atenuación se vuelve operable para extinguir la lámpara correspondiente, y después de la remoción de la señal de control de lámpara cada circuito de atenuación se vuelve inoperable.

Description

SOLUCION DE ATENUACION DE PASO PARA BALASTRO DE LAMPARA ANTECEDENTES CAMPO DE LA INVENCION Los aspectos de la presente descripción se refieren generalmente al campo de dispositivos electroluminiscentes, y en particular a balastros de lámpara fluorescente para dispositivos electroluminiscentes.

DESCRIPCION DE LA TECNICA RELACIONADA Una lámpara de descarga de gas es una familia de dispositivos electroluminiscentes que generan luz al pasar una corriente eléctrica a través de un gas o vapor dentro de la lámpara. Los átomos en el vapor absorben energía de la corriente eléctrica después I iberan la energía como luz. Uno de los tipos mejor conocidos de lámparas de descarga de gas es la lámpara fluorescente que frecuentemente se utiliza en oficinas y hogares. Las lámparas fluorescentes contienen vapor de mercurio cuyos átomos emiten luz en la región ultravioleta de longitud de onda baja no visible. La radiación ultravioleta entonces causa que un fósforo dispuesto en el interior del tubo de lámpara emita florescencia, produciendo con ello luz visible. Existen tres tipos de lámparas de descarga de gas: lámparas de baja presión, lámparas de alta presión, lámparas de descarga de alta intensidad (HID). Las lámparas de baja presión, tal como lámparas fluorescentes, tienen una presión de vapor bajo presión atmosférica, mientras las lámparas de alta presión tienen una presión de vapor cerca o por arriba de la presión atmosférica. Las lámparas HID utilizan un arco eléctrico entre los electrodos.

Las lámparas fluorescentes, así como algunos otros tipos de lámparas de descarga de gas, exhiben un fenómeno conocido como resistencia negativa en la cual la corriente aumentada que fluye a través de la lámpara disminuye la resistencia eléctrica de lámparas permitiendo que fluyan corrientes incluso mayores. Si se deja sin controlar, la resistencia negativa crea una condición inestable en la cual la corriente de lámpara aumenta rápidamente a un nivel que destruirá la lámpara. Cuando se impulsa con corriente directa (DC la corriente de lámpara puede estar limitada al colocar un resistor simple en serie con la lámpara. Sin embargo, esto significa que el resistor disipará al menos tanto energía como la lámpara, resultando en producción de luz muy ineficiente. En la práctica, las lámparas fluorescentes son casi siempre impulsadas con corriente alterna (AC), lo cual permite que la corriente de lámpara esté limitada utilizando un inductor u otro tipo de circuito resonante que puede limitar el flujo de corriente alterna sin disipar energía. Estos circuitos que controlan corriente generalmente se indican como circuitos de balastro o "balastros". En la práctica, el término balastro comúnmente se utiliza para hacer referencia a todo el circuito de impulso de lámpara fluorescente, no sólo a la porción que limita la corriente.

Los cátodos en cualquier extremo de una lámpara fluorescente se utilizan para inyectar electrones en un vapor dentro de la lámpara. Los cátodos están estructurados como filamentos revestidos con un material emisor utilizado para mejorar inyección de electrón, en donde la mezcla de emisión típicamente comprende una mezcla de óxidos de bario, estroncio, y calcio. Se hace pasar una pequeña corriente eléctrica a través de los filamentos para calentarlos a una temperatura que supera el potencial de enlace del material emisor permitiendo que se lleve a cabo emisión termoiónica de electrones. Cuando se aplica un potencial eléctrico a través de la lámpara, se liberan electrones del material emisor que está revistiendo los cátodos causando una corriente fluya a través del vapor dentro de la lámpara. Aunque una lámpara esté en operación y especialmente cuando se arranca una lámpara, la mezcla de emisión es rociada lentamente fuera de los filamentos mediante bombardeo con electrones e iones de mercurio. Durante las últimas pocas horas de la vida de una lámpara fluorescente, la mezcla de emisión en un extremo casi se agotará y el cátodo comenzará teniendo dificultad emitiendo electrones dentro del vapor que lleva a una ligera rectificación de la corriente alterna que fluye a través de la lámpara. La operación continua de una lámpara después que se agota la mezcla de emisión puede llevar a sobrecalentamiento. El sobrecalentamiento puede causar que el vidrio se agriete creando una condición peligrosa y liberando el vapor de mercurio. Por lo tanto es deseable determinar cuándo las lámparas están cerca del fin de su vida (EOL) y apagarlas. Los métodos utilizados para detectar que una lámpara está cerca del fin de su vida y apagarla antes que surjan problemas son complejos y no siempre proporcionan detección de reabastecimiento de lámpara, es decir reemplazar una lámpara fallida o faltante, y reinicio automático de una lámpara reemplazada. El procedimiento de apagar y dar con una lámpara y colocar la lámpara en un estado no iluminado o de brillo se indica aquí como "extinción". Un método común para extinguir una lámpara que falla es para reducir la corriente de la lámpara de manera que se pierde el arco y la lámpara se apaga mientras aún mantiene suficiente corriente para mantener los cátodos calentados a un nivel que puede sostener una emisión termoiónica. Cuando se extingue una lámpara de esta forma, los extremos de la lámpara frecuentemente brillan. Debido a esta tendencia a brillar, la condición apagada y de corriente baja se indica como un "estado de brillo".

Haciendo referencia a la Figura 1, se muestra un diagrama de bloques esquemático de un balastro de lámpara fluorescente típico 102 que utiliza capacitores de balastro para proporcionar protección de fin de vida. El balastro de lámpara fluorescente 102 generalmente se indicará como un balastro de inicio de programa, sin atenuación con protección de Fin de Vida (EOL). El balastro de lámpara fluorescente 102 está configurado para reducir la corriente suministrada a una lámpara que se está acercando a su fin de vida y ha comenzado a exhibir rectificación en una forma que extingue la lámpara de rectificación y la fuerza a un estado de brillo, mientras las lámparas restantes, sin rectificación continúan operando a niveles normales.

Como se muestra en la Figura 1, el balastro 102 recibe energía de una fuente de energía AC adecuada 104 y alimenta una o más lámparas 108. A través de esta descripción el sufijo 'r' se utiliza para denotar una lámpara que está cerca de su fin de vida y que exhibe rectificación de la corriente de lámpara, por ejemplo "lámpara que falla 108r", mientras el sufijo 'n' se utiliza para denotar una lámpara que está operando normalmente, es decir sin rectificación. Para propósitos de esta descripción se utilizará un sufijo 'a', 'b', 'c', o 'd' para denotar uno p articular de un grupo de m últiples componentes, por ejemplo "lámpara 108a" se utiliza para denotar la primera lámpara 108 de un grupo de lámparas, y se utiliza "capacitor de balastro 106d" para denotar el cuarto de un grupo de capacitores de balastro 106. Sufijos similares se utilizan para los componentes correspondientes denotados de un grupo, por ejemplo el tercer capacitor de balastro se denota "106c" y la lámpara correspondiente se denota "108c", es decir, si la lámpara y su capacitor de balastro están conectados en serie, entonces la lámpara 108c está conectada en serie con y "corresponde" a capacitor de balastro 106c y la lámpara 108d está conectada en serie y "corresponde" al capacitor de balastro 106d, etc.

El balastro 102 incluye un circuito de energía AC a DC 109 que utiliza un rectificador 110 para convertir la energía de entrada AC 104 en energía DC 112. El rectificador 110 produce un voltaje DC rectificado 112 que se suministra a un convertidor DC-DC de tipo conmutación 120 para producir energía DC 122 para impulsar un inversor 140. El convertidor DC-DC 120 incluye varios dispositivos de conmutación operados por señales de control adecuadas (no mostradas) para generar la salida de energía DC acondicionada 122. El convertidor 120 es un convertidor reforzador con un controlador 130 que puede incluir un componente de control de factor de energía ("PFC") 136 para controlar el factor de energía del balastro 102.

El balastro 102 además incluye un inversor 140, también indicado como un inversor auto-oscilante, que recibe el voltaje DC acondicionado 122 y proporciona una salida AC 123 para impulsar una o más cargas de lámpara paralelas 108 a través de capacitores de balastro 106 correspondientes. Aunque se ilustran dos lámparas 108n y 108 r en la Figura 1 puede impulsarse cualquier número de lámparas por el balastro 102 en donde cada lámpara tiene un capacitor correspondiente en capacitores de balastro 106. El inversor 140 opera bajo el control de un regulador de voltaje 150 y un circuito de inicio de programa 180. El inversor 140 puede ser cualquier forma de circuito de conversión capaz de generar energía de frecuencia alta 123 adecuada para impulsar una o más lámparas 108. En operación, a medida que una o más lámparas 108r se acercan al final de la vida empiezan a exhibir rectificación. El procedimiento de rectificación incluye una desviación DC dentro de la corriente AC que fluye a través de la lámpara 108r. Esta desviación DC carga la capacitancia de balastro 106 correspondiente, reduciendo con ello la corriente que fluye a través de la lámpara de rectificación 108r, que la extingue y la coloca en un estado de brillo. Al reducir la corriente que fluye a través de una lámpara de rectificación 108r se previene el sobrecalentamiento y posiblemente el agrietamiento o filtración de vapor de mercurio. La corriente de desviación DC de las lámparas que fallan, que en este caso se indica como lámpara 108r, carga únicamente aquellos capacitores de balastro 106 asociados con las lámparas que fallan o de rectificación 108r. Por lo tanto, los capacitores de balastro 106 restantes no acumulan una carga y no reducen la corriente que fluye a través de las lámparas de no rectificación 108n permitiendo descontinuar la operación normal.

El balastro 102 incluye un circuito de inicio en caliente 160 con un circuito de detector de redistribución de lámpara 162 que detecta cuando una de las lámparas 108 ha sido reemplazada y reinicia el inversor 140. Cuando el inversor 140 es reiniciado el circuito de inicio en caliente 160 controla el regulador de voltaje 150 de manera que se proporciona un voltaje de encendido de lámpara a las lámparas 108 por un periodo de tiempo que permite que todas las lámparas 108 reinicien antes de reiniciar el voltaje operativo normal 123. La protección de fin de vida ("protección EOL") descrita anteriormente se describe en la solicitud pendiente de resolución 12/500,009 presentada el 9 de julio, 2009.

Las luces fluorescentes no pueden atenuarse utilizando atenuadores estándares diseñados para iluminación incandescente. Debido a que los cátodos en luces fluorescentes confian en emisión termoiónica para inyectar electrones, reducir simplemente el voltaje de suministro no puede proporcionar corriente de calentamiento suficiente para mantener la temperatura de captura apropiada. También, la forma de voltaje producida por interruptores de atenuador controlados por fase estándares reacciona mal con muchos balastros de iluminación fluorescente haciendo difícil mantener un arco en el tubo a niveles de energía bajos. Los requisitos eléctricos especiales, incluyendo corriente para calentar los cátodos y balastro para compensar resistencia negativa del arco, resultan en soluciones de atenuación para accesorios fluorescentes que son complejos y costosos. Como una alternativa, se han vuelto disponibles soluciones de atenuación de paso. La atenuación de paso es en donde una porción, por ejemplo la mitad, de las lámparas puede apagarse, mientras deja las lámparas restantes operando a un nivel normal, lo que resulta en un nivel de luz reducido sin atenuar realmente ninguna de las lámparas. Las soluciones de atenuación de paso típicas proporcionan un control de bi-nivel que apaga la mitad (es decir, dos de las cuatro lámparas en un balastro de cuatro lámparas) cuando se conecta un cable de control al voltaje de suministro caliente o neutral. Estos balastros incluyen dos inversores, cada uno impulsando dos de las lámparas, y uno de los inversores se apaga cuando el balastro recibe la señal de control de b i - n i ve I . Sin embargo, el uso de múltiples inversores resulta en una solución de atenuación de paso compleja y costosa.

Por consiguiente, sería deseable proporcionar una solución de atenuación de lámpara fluorescente que resuelva al menos algunos de los problemas identificados anteriormente.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION Como se describe aquí, las modalidades ilustrativas superan una o más de las desventajas anteriores y otras conocidas en la técnica.

Un aspecto de la presente descripción se refiere a un balastro para operar una pluralidad de lámparas fluorescentes paralelas. En una modalidad, el balastro incluye un inversor, acoplado a una entrada DC, y configurado para producir un voltaje de salida de inversor para alimentar la pluralidad de lámparas fluorescentes paralelas. Se acopla individualmente una pluralidad de capacitores de balastro en serie entre el voltaje de salida de inversor y una correspondiente a la pluralidad de lámparas fluorescentes. Un regulador de voltaje está acoplado al inversor y controla la salida de inversor a un voltaje operativo generalmente constante de manera que una lámpara iluminada permanece iluminada y una lámpara apagada permanece apagada. Al menos un circuito de atenuación está incluido y cada circuito de atenuación incluido está acoplado operativamente a un capacitor de balastro correspondiente y configurado para recibir una señal de control de lámpara. Al recibir la señal de control de lámpara, cada circuito de atenuación se vuelve operativo para extinguir la lámpara correspondiente, y con remoción de la señal de control de lámpara cada circuito de atenuación se vuelve inoperable.

Otro aspecto de la presente descripción se refiere a un balastro para operar una pluralidad de lámparas fluorescentes paralelas. En una modalidad, el balastro incluye un inversor, acoplado a la entrada DC, y configurado para producir un voltaje de salida de inversor para alimentar la pluralidad de lámparas fluorescentes paralelas. Una pluralidad de capacitores de balastro está acoplada individualmente en serie entre el voltaje de salida de inversor y una correspondiente de la pluralidad de lámparas fluorescentes. Un regulador de voltaje está acoplado al inversor y controla la salida de inversor a un voltaje operativo generalmente constante de manera que una lámpara iluminada permanece iluminada y una lámpara apagada permanece apagada. Al menos un circuito de atenuación está incluido y cada circuito de atenuación tiene un diodo conectado en serie y cambia el interruptor operativamente acoplado a uno de la pluralidad de capacitores de balastro de manera que cerrar el interruptor rectifica la corriente que fluye a través del capacitor de balastro y extingue la lámpara.

Otro aspecto de la presente invención se refiere a un método para atenuar una lámpara de una lámpara fluorescente. El método incluye convertir un voltaje de entrada DC a un voltaje de salida de inversor para alimentar la lámpara; proporcionar un capacitor de balastro en serie con la lámpara de manera que el capacitor de balastro limite una corriente de lámpara que fluye a través del capacitor de balastro y la lámpara; mantener el voltaje de salida de inversor a un voltaje operativo generalmente constante de manera que una lámpara iluminada permanezca iluminada y una lámpara apagada permanezca apagada; y aplicar una señal de control de lámpara al capacitor de balastro de manera que se cargue el capacitor de balastro y se extinga la lámpara correspondiente.

Estos y otros aspectos y ventajas de las modalidades ilustrativas se harán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada considerada en conjunto con los dibujos anexos. Sin embargo, se debe entender que los dibujos únicamente están diseñados para propósitos de ilustración y no como una definición de los límites de la invención, para los cuales se debe hacer referencia a las reivindicaciones anexas. Aspectos y ventajas adicionales de la invención se describirán en la descripción a continuación, y en parte serán obvios a partir de la descripción, o pueden aprenderse por la práctica de la invención. Además, los aspectos y ventajas de la invención pueden realizarse y obtenerse por medio de los instrumentos y combinaciones particularmente señalados en las reivindicaciones anexas.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS Los dibujos: La Figura 1 ilustra un diagrama esquemático de un balastro de lámpara fluorescente de la técnica previa ilustrativo que incorpora capacitores de balastro para proporcionar protección EOL.

La Figura 2 ilustra un diagrama esquemático de un balastro de lámpara fluorescente ilustrativo que incluye un circuito de atenuación de paso que incorpora aspectos de la presente descripción.

La Figura 3 ilustra un diagrama de cronometraje para señales de control en un balastro de atenuación de paso que incorpora aspectos de la presente descripción.

La Figura 4 ilustra u n diagrama de u n c ircuito ilustrativo para inyectar una señal de control de lámpara que incorpora aspectos de la presente descripción.

La Figura 5 ilustra un diagrama esquemático de un inversor ilustrativo y circuito impulsor de lámpara para un balastro de lámpara fluorescente que incorpora aspectos de la presente descripción.

La Figura 6 ilustra un diagrama esquemático de un regulador de voltaje e interruptor de inicio en caliente ilustrativo para un balastro de lámpara fluorescente que incorpora aspectos de la presente descripción.

La Figura 7 ilustra formas de onda de voltaje de lámpara de rectificación y sin rectificación junto con señales de detección de redistribución de lámparas producidas por el balastro ilustrativo mostrado en las Figuras 4, 5 y 6.

La Figura 8 ilustra un diagrama esquemático de un circuito de atenuación de paso ilustrativo para un balastro de lámpara fluorescente que incorpora aspectos de la presente descripción.

La Figura 9 ilustra un cuadro de flujo de un método para atenuar lámparas fluorescentes.

DESCRIPCION DETALLADA DE LAS MODALIDADES DESCRITAS Haciendo referencia ahora a la Figura 2, se muestra un esquema de una topología ilustrativa de un circuito impulsor de lámpara de atenuación de pasos 200 que incorpora aspectos de la presente descripción. Los aspectos de las modalidades descritas toman ventaja de la protección EOL incorporada en algunos balastros de la técnica previa para proporcionar una solución que no requiere múltiples inversores. El paso de atenuación de paso de la presente descripción logra funcionalidad comparable utilizando únicamente otros componentes pasivos. Esto resulta en una solución de atenuación de paso menos costosa que es más fácil de fabricar, mantener, y más confiable que diseños de inversor dobles.

Cada uno de los capacitores de balastro contenidos en el bloque 106 de la Figura 1, se muestra en la Figura 2 como un capacitores distinto 106a, 106b, 106c, y 106d, fijado en serie a su lámpara correspondiente 108a, 108b, 108c, 108d. El inversor de auto-oscilación 140 de la Figura 1 se representa por un convertidor de medio puente 245 que convierte un voltaje de suministro DC 204 a un voltaje de onda cuadrada en el nodo de circuito 230 que alimenta un circuito resonante 250 que convierte el voltaje de onda cuadrada 230 a un voltaje de conductor común AC 225 generalmente sinusoidal. El convertidor de medio puente incluye un controlador de puerta 215 que alternativamente cambia transistores 217 y 218 a encendido y apagado para convertir un voltaje de suministro DC 204 a una onda cuadrada en el nodo 230. Esta onda cuadrada 230 es aplicada a un inductor 205 que es parte de un circuito resonante 250 que produce un voltaje de conductor común de AC de alta frecuencia 225 utilizado para impulsar las lámparas 108a, 108b, 108c, 108d. La topología de circuito de balastro mostrada en la Figura 2 i ncorpora un mecanismo de protección EOL descrito anteriormente. La protección EOL es activada cuando una lámpara, tal como 108d, se acerca al fin de su vida y empieza a rectificar la corriente que pasa a través de ésta. La rectificación causa la carga del capacitor de balastro 106d correspondiente que reduce la corriente de lámpara extinguiendo con ello la lámpara 108d. Este mecanismo de protección EOL puede utilizarse para incorporar funcionalidad de atenuación de paso en balastros de lámpara de este tipo. Para proporcionar atenuación de paso, puede crearse una señal de control de lámpara que activa selectivamente la protección EOL en algunas de las lámparas causando con ello la atenuación del accesorio. Un circuito de atenuación para la lámpara 108d se forma al incluir un diodo 210d en paralelo con la lámpara 108d de manera que el diodo 210d rectifique la corriente de lámpara activando con ello la protección EOL y extinguiendo la lámpara 108d. El diodo 210d inyecta una señal de control de lámpara 508d entre el capacitor de balastro 106d y la lámpara 108d lo que causa la carga del capacitor de balastro 106d correspondiente que, como se describió anteriormente, extingue la lámpara 108d. La señal de control de lámpara 508d creada por el diodo 210d c ausa la rectificación de la corriente de lámpara que fluye a través del capacitor de balastro 106d que simula una lámpara que falla. Como se discutirá con detalle adicional a continuación, también pueden utilizarse otros tipos de señales de control de lámpara para extinguir una lámpara sin desviarse del espíritu y alcance de esta descripción.

La Figura 2 ¡lustra el uso de dos circuitos de atenuación, cada uno comprendiendo un diodo 210c y 210d e interruptor Q3, para simular selectivamente una condición de falla en lámparas 108c y 108d. La simulación de la condición de falla en las lámparas 108c y 108d causa que se extingan las dos lámparas 108c y 108d por la protección EOL, proporcionando de esa un medio de atenuación de paso del balastro. Los diodos 210c y 210d se disponen para inyectar señales de control de lámpara 508c, 508d entre las lámparas 108c y 108d y sus capacitores de balastro 106c y 106d respectivos. En la operación, los diodos 210c y 210d pueden conectarse a tierra selectivamente mediante el dispositivo de conmutación Q3 para extinguir las lámparas 108c y 108d mientras deja las lámparas 108a y 108b operando a su salida de luz normal. Cuando el circuito control 212 recibe una señal de atenuación de paso 214 eleva una señal 211 que causa que el dispositivo de conmutación Q3 se cierre consecuentemente permitiendo que los diodos 210c y 210d inyecten señales de control de lámpara 508c y 508d que empiezan a rectificar la corriente que pasa a través de los capacitores de balastro 106c y 106d. La rectificación de la corriente crea una corriente de desviación DC que carga los capacitores de balastro 106c y 106 que a su vez extinguen las lámparas 108c y 108d. Durante la operación en estado estable, el inversor 140 mantiene el voltaje de conductor común de frecuencia alta 225 a un nivel que es suficientemente alto para sostener operación continua de lámparas 108a y 108b en su condición iluminada normal, pero a un nivel demasiado bajo para volver a encender lámparas 108c o 108d después que se han extinguido. De esa forma, una vez que se cierra Q3 lo suficiente para extinguir las lámparas 108c y 108d, Q3 puede abrirse y las lámparas 108c y 108d permanecerán apagadas, y el impulsor de lámpara de atenuación de paso 200 continuará operando a un nivel atenuado, es decir, continuará operando únicamente con dos lámparas (108a y 108b) iluminadas. Aunque la Figura 2 ilustra una disposición de diodo 210c, 210d en donde los cátodos de cada diodo 210c, 210d se conectan a tierra a través de Q3, en modalidades alternas, puede invertirse la polaridad de los diodos 210c, 210d de manera que se conecta a tierra el ánodo. Aquellos expertos en la técnica apreciarán que el rectificador 210d y el conmutador Q3 esencialmente inyectan una señal de control de lámpara 508d entre la lámpara 108d y su capacitor de balastro 106d. En la modalidad mostrada en la Figura 2, esta señal de control de lámparas 508d se crea mediante el diodo 210d y comprende una señal EOL con características que simulan la rectificación causada por una lámpara que falla. Se entenderá a través de la práctica de esta descripción que no es necesario utilizar una señal EOL que indique una lámpara que falla. Modalidades adicionales proporcionan otros tipos de señales para extinguir las lámparas.

La Figura 3 ilustra un diagrama de cronometraje que muestra la secuencia de las señales de impulso de lámpara utilizadas para operar la funcionalidad de atenuación de paso del impulsor de lámpara de atenuación de paso 200. El eje horizontal 301 representa el tiempo que se mueve hacia adelante a la derecha y el eje vertical 302 representa el estado de las señales de control, que en este ejemplo se muestran como señal de atenuación de paso 214, s eñal de control Q3 211, y señal de Restablecimiento de Regulador 213. En el tiempo t0, la señal de atenuación de paso 214 se aplica al circuito control 212 que causa que el circuito de control 212 de la Figura 2 eleve la señal de control Q3 211 para cerrar Q3, que activa la protección EOL extinguiendo con ello lámparas 108c y 108d como se describió anteriormente. Una vez que se han extinguido las lámparas 108c y 108d el circuito de control 212 desciende la señal de control Q3 211 en el tiempo t ? , permitiendo que se abra Q3. Sin embargo, las lámparas 108c y 108d permanecen apagadas debido al voltaje de conductor común de frecuencia alta estable 225 que no es suficientemente alto para volverlas a encender.

Cuando se forma un arco dentro de una lámpara fluorescente causa una ionización de avalancha del gas contenido en la lámpara que a su vez aumenta la conductividad de la lámpara. Esta conductividad aumentada permite que la lámpara mantenga un arco con un voltaje aplicado que es inferior al voltaje necesario para golpear el arco. Este voltaje inferior se indica aquí como el voltaje operativo de la lámpara. Después que se ha extinguido una lámpara los átomos de gas regresan a su estado base y se reduce la conductividad de la lámpara. Una vez que se ha reducido la conductividad, el voltaje operativo ya no es suficiente para golpear un arco dentro de la lámpara, es decir, encender la lámpara. Un voltaje elevado, indicado aquí como el voltaje de encendido de lámpara, es n ecesario para golpear un arco e iluminar una I ámpara apagada. Debido a esta diferencia en conductividad, aplicar el voltaje operativo a la lámpara ¡luminada la mantendrá iluminada pero no iluminará, es decir, encenderá, una lámpara apagada.

En el tiempo t2, la señal de atenuación de paso 214 se remueve causando que el circuito de control 212 emita una señal de Restablecimiento de Regulador 213 al controlador de puerta 215. Cuando el controlador de puerto 215 recibe la señal de Restablecimiento de Regulador 213 actúa para aumentar el voltaje de conductor común de frecuencia alta 225 drenando con ello la carga de los capacitores de balastro 106c y 106d y volviendo a encender las lámparas 108c y 108d y regresando el impulso de lámpara de atenuación de paso 200 a su nivel de salida de luz más alto. La descripción anterior muestra una modalidad ilustrativa que tiene cuatro lámparas encendidas cuando opera a un brillo completo y dos lámparas iluminadas cuando se atenúa. Un experto en la técnica reconocerá que pueden utilizarse otros números de lámparas iluminadas para brillo completo de brillo atenuado sin desviarse del espíritu y alcance de las modalidades descritas.

La Figura 4 ilustra un diagrama de un circuito para inyectar una señal de control de lámpara 508 entre una lámpara 104 y su capacitor de balastro 106 para extinguir una lámpara. En la Figura 4, un voltaje de conductor común AC de frecuencia alta 225a y 225b se utiliza para impulsar una lámpara 108 que está conectada en serie con un capacitor de balastro 106. Un circuito de atenuación 410 se utiliza para inyectar una señal de control de lámpara 508 entre la lámpara conectada en serie 108 y el capacitor de balastro 106. En la modalidad descrita anteriormente con referencia a la Figura 2 la señal de control de lámpara rectificó la corriente de lámpara similar a la forma en la que una lámpara que falla rectifica la corriente de lámpara. Esta señal de control de tipo rectificación se crea al acoplar un diodo 210d y un Q3 de interruptor a un nodo de circuito 508d de manera que la desviación DC causada por la corriente de lámpara rectificada carga el capacitor de balastro 106d. Alternativamente, la señal de control de lámpara 508 puede inyectar una corriente DC directamente para cargar el capacitor de balastro 106. Aquellos expertos en la técnica reconocerán que pueden construirse otros circuitos de atenuación 410 para generar una señal de control de lámpara 508 para activar la protección EOL o de otra forma extinguir la lámpara 108 sin apartarse del espíritu y alcance de la presente descripción. Un ejemplo de una señal que extingue la lámpara sin cargar el capacitor de balastro sería una señal de control de lámpara 508 que reduce la corriente de lámpara a aproximadamente cero. Una señal de control de lámpara de este tipo puede generarse al acortar la lámpara, es decir acortar el nodo de circuito 508 directamente a tierra aquí 420. La señal de control de lámpara 508 se activa en respuesta a la señal de control 211 descrito anteriormente con respecto a la Figura 3. En una modalidad, la señal de control de lámpara 508 puede comprender una corriente DC que carga del capacitor de balastro 106 en una forma similar a la desviación DC inducida en la corriente de lámpara por una lámpara que está cerca del fin de su vida. Como se discutió anteriormente, la carga del capacitor de balastro 106 causa la reducción de la corriente que fluye a través de la lámpara 108 con ello extinguiendo la lámpara 108. Incluso en modalidades adicionales el circuito de generación de señal de control de lámpara 410 puede extinguir la lámpara 108 al acortar la señal de control de lámpara 508 a tierra 420 en respuesta a una señal de control activa 211. En el ejemplo mostrado en la Figura 4, la terminal 420 es conectada a un GND1 de tierra, sin embargo activamente la terminal 420 no necesita conectarse a tierra.

La Figura 5 ilustra detalles adicionales de un inversor de auto- oscilación 140 ilustrativo que recibe energía DC desde el convertidor de aumento 120 a través de terminales 122a y 122b. El inversor 140 incluye un circuito resonante 513 y un par de dispositivos de conmutación controlada Q1 y Q2. En el ejemplo mostrado, los dispositivos de conmutación Q1 y Q2 son interruptores de semiconductor tal como por ejemplo MOSFET de modo de mejora de canal n. Alternativamente, puede emplearse cualquiera de los dispositivos de conmutación adecuados, tal como por ejemplo, transistores de unión bipolares. El DC de entrada 122 recibida en las terminales 122a y 122b cambia selecti amente por Q1 y Q2 acoplados en serie entre un nodo de voltaje positivo DC+ y un nodo negativo acoplado a una primera tierra de circuito GND1, en donde la conmutación selectiva de Q1 y Q2 opera para generar una onda cuadrada en un nodo de salida de inversor 511, que a su vez estimula el circuito resonante 513 para con ello impulsar un conductor común de alta frecuencia (HFB) en el nodo 512.

El inversor 140 incluye un transformador T2 para la detección de energía de salida y auto-oscilación, un transformador T3 para ajusfar frecuencia operativa de inversor y energía de salida, así como un transformador T1 para proporcionar corriente para calentar los cátodos. El transformador T2 tiene un primer bobinado T2A en serie entre la salida de inversor 511 y el HFB 512 junto con bobinados T2B y T2C en circuitos de control de impulso de interruptor 521 y 522 asociados con los dispositivos de conmutación Q1 y Q2, respectivamente. En la operación del inversor 140, el bobinado T2A actúa como un primario en el circuito resonante 513 y los bobinados secundarios T2B y T2C están conectados en los circuitos de impulso de puerta para Q1 y Q2, respectivamente para accionamiento oscilatorio de los interruptores de acuerdo con la resonancia del circuito 513. El transformador T3 tiene un primer bobinado T3A operativo como una inductancia de control de frecuencia en el regulador 150 y bobinados T3B y T3C en los circuitos de control de interruptor 521 y 522, en donde cada circuito de control de impulso 521, 522 incluye una combinación en serie de bobinados desde T2 y T3. El tercer transformador T3 se utiliza por el regulador de voltaje 150 para controlar selectivamente la inductancia de los circuitos de impulso de puerta 521 y 522 y de esa forma para controlar la frecuencia operativa de inversor para la operación de circuito cerrado del inversor 140 para controlar la cantidad de energía suministrada a las lámparas 108 por el conductor común de alta frecuencia 512.

La energía AC desde el conductor común de alta frecuencia 512 proporciona una salida AC utilizada para impulsar una o más cargas de lámpara 108a, 108b, 108c, 108d (en lo sucesivo, 108a-108b) a través de capacitores de balastro 106a, 106b, 106c, y 106d correspondientes (en lo sucesivo, 106a-106d). Aunque se ilustran cuatro lámparas 108a-108d en el ejemplo mostrado en la Figura 5, se puede acoplar cualquier número de lámparas 108 con el conductor común de alta frecuencia 512.

Un transformador T1 se proporciona para suministrar corriente para calentar los cátodos de lámpara, incluyendo un bobinado primario T1A acoplado a la salida de inversor 511 a través de un capacitor C223 y acoplado a través de un nodo FT a un circuito de inicio de programa 180 para accionamiento selectivo. El nodo FT también es sujetado al voltaje DC+ a través del diodo D118 para remover cualquier pico de voltaje del voltaje de suministro en el nodo 122a. El transformador T1 incluye bobinados secundarios T1C, T1D, T1E, y T1F para calentar cátodos de lámpara superiores individuales así como T1B secundario común al cual se acoplan los cátodos inferiores para calentamiento. Las terminales de lámpara comunes inferiores están acopladas a GND1 a través del capacitor de bloqueo 210 y al bobinado T1B. El capacitor de bloqueo 210 proporciona control de estriación para mejorar estética de lámpara.

El conductor común de alta frecuencia se genera en el nodo 512 por el inversor 140 y el circuito resonante 513, que incluye una inductancia resonante T2A así como una capacitancia resonante equivalente que incluye el equivalente de capacitores C1 y C2 conectados en serie entre los nodos DC+ y GND1, con un nodo central acoplado al conductor común 212 a través del capacitor C213. Se forma un circuito de sujeción por diodos D1 y D2 acoplados individualmente en paralelo con las capacitancias C1 y C2, respectivamente. Los interruptores Q1 y Q2 se activan alternativamente para proporcionar una onda cuadrada de amplitud DC+/2 en el nodo de salida de inversor común 211 (por ejemplo, la mitad del voltaje de conductor común DC a través de las terminales 122a y 122b), y esta salida de inversor de onda cuadrada estimula el circuito resonante 513. Las líneas de puerta o control 514 y 516 incluyen resistencias R1 y R2 para proporcionar señales de control en las terminales de control de Q1 y Q2, respectivamente.

Las señales de acceso de interruptor se generan utilizando los circuitos de impulso 521 y 522, con el primer circuito de impulso 521 acoplado entre el nodo de salida de inversor 511 y un primer nodo de circuito 518, y el segundo circuito de impulso 522 acoplados entre la tierra de circuito GND1 y el nodo 516. Los circuitos de impulso 521 y 522 incluyen los primeros y segundos inductores de impulso T2B y T2C del transformador T2, que son bobinados secundarios acoplados mutuamente al inductor resonante T2A del circuito resonante 513 para inducir voltaje en los inductores de impulso T2B y T2C proporcional a la velocidad instantánea de cambio de corriente en el circuito resonante 513 para operación auto-oscilatoria del inversor 140. Además, los circuitos de impulso 521 y 522 incluyen los inductores secundarios T3B y T3C conectados en serie al primer y segundo inductores de impulsos respectivos T2B y T2C y las líneas de control de puerta 514 y 516. Los bobinados T3B y T3C operan como inductancias de control de impulso del regulador de voltaje 150 que tiene un bobinado de inductancia de control de frecuencia terciario T3A por el cual el regulador de voltaje 150 puede cambiar la frecuencia oscilatoria del inversor 140 al variar la inductancia de los bobinados T3B y T3C a través de control de la corriente a través de la inductancia de control de frecuencia T3A.

En operación, los circuitos de impulso de puerta 521 y 522 mantienen el dispositivo de conmutación Q1 en un estado de "ENCENDIDO" durante una primera mitad de un ciclo y el dispositivo de conmutación Q2 en un estado de "ENCENDIDO" durante una segunda mitad del ciclo para generar una onda generalmente cuadrada en el nodo de salida 511 para la estimulación del circuito resonante 513. Los voltajes de puerta a fuente de los dispositivos de conmutación Q1 y Q2 en una modalidad están limitados por abrazaderas de voltaje bidireccionales Z1, Z2 y Z3, Z4 (por ejemplo, diodos Zener uno tras otro) acopladas entre las fuentes de interruptor respectivas y las líneas de control de puerta 514 y 516. En esta modalidad, las abrazaderas de voltaje bidireccionales individuales Z1, Z2 y Z3, Z4 cooperan con el inductor respectivo T3B y T3C para controlar el ángulo de fase entre el componente de frecuencia fundamental de voltaje a través del circuito resonante 513 y la corriente AC en el inductor resonante T2A. En algunas modalidades, el nodo SO entre los diodos de Zener Z3 y Z4 está conectado al circuito de inicio en caliente 160 para conmutación selectiva a tierra. El circuito de inicio caliente 160 se describirá en mayor detalle a continuación con respecto a la Figura 6.

Para i niciar el inversor 140, los resistores acoplados en serie R3 y R4 a través de las terminales de entrada 122a y 122b cooperan con un resistor R 110 (acoplado por el circuito de inicio en caliente 160 entre el nodo de salida de inversor 511 y el circuito GND1) para iniciar operación regenerativa de circuitos de impulso de puerta 521 y 522. El sistema de circuitos de control de interruptor de inversor además incluye capacitores C3 y C4 acoplados en serie con los bobinados T3B y T3C, respectivamente. Cuando la energía DC se proporciona inicialmente en inversor 140, se carga C3 desde la entrada DC positiva 122a a través de R3, R4 y R110, mientras un resistor R5 desvía al capacitor C4 en el circuito de impulso 522 para evitar q ue C4 se cargue y con ello previene activación concurrente de Q1 y Q2. Ya que el voltaje a través de C3 es inicialmente cero, la combinación en serie de T2B y T3B actúa como un cortocircuito debido a una constante de tiempo relativamente prolongada para carga del capacitor C3. Una vez que C3 se carga hasta el voltaje de umbral de encendido de Q1, (por ejemplo, 2-3 voltios en una modalidad), el dispositivo de conmutación Q1 se enciende y fluye una pequeña corriente de desviación a través de Q1. Esta corriente desvía Q1 en un drenaje común, configuración de amplificador Clase A que tiene suficiente ganancia para permitir la combinación del circuito resonante 513 y el circuito de control de porta 521 para producir una acción regenerativa para comenzar oscilación del inversor 140 en o cerca de la frecuencia resonante de la red que incluye C3, T3B, y T2B, que está sobre la frecuencia resonante natural del circuito resonante 513. Como un resultado, el voltaje resonante observado en el nodo de conductor común de alta frecuencia 512 retrasa el fundamento del voltaje de salida de inversor en el nodo 511, facilitando con ello la operación de conmutación suave del inversor 140. El inversor 140 por lo tanto comienza en la operación en un modo lineal en arranque y cambia al modo de Clase de D de conmutación. El inversor no arrancará hasta que el suministro de energía de 5V alcance al menos el umbral del modo de vaciado MOSFET Q106. Cuando esto sucede, el voltaje en la puerta de Q2 se eleva y permite que el inversor 140 empiece a oscilar.

En operación de estado estable del balastro 102, el voltaje de onda cuadrada en el nodo de salida de inversor 511 tiene una amplitud de aproximadamente la mitad del voltaje de la terminal positiva 122a (por ejemplo, DC + /2), y el voltaje de desviación inicial a través de C3 cae. En el inversor ilustrado 140, una primera red 524 que incluye el capacitor C3 y el inductor T3B y una segunda red 526 que incluye el capacitor C4 e inductor T3C son equivalentemente inductivos con una frecuencia operativa sobre la frecuencia resonante de la primera y segunda redes 524, 526. En operación oscilatoria de estado estable, esto resulta en un cambio de fase del circuito de acceso para permitir que la corriente que fluye a través del inductor T2A retrase la frecuencia fundamental del voltaje producido en el nodo de salida de inversor 511, facilitando de esa forma la conmutación suave de estado estable del inversor 140. El voltaje de salida del inversor 140 en una modalidad se sujeta mediante los diodos d e sujeción conectados en serie D1 y D2 para limitar el alto voltaje observado por los capacitores de circuitos resonante C1 y C2. A medida que el voltaje de salida del inversor en el nodo 511 aumenta, los diodos de sujeción D1, D2 comienzan a sujetarse, evitando que el voltaje a través de los capacitores se C1 y C2 cambie el signo y límite del voltaje de salida a un valor que previene daño térmico a componentes del inversor 140.

En el inversor ilustrativo 140 ilustrado en la Figura 5, una disminución de la frecuencia operativa produce un aumento de la corriente de salida y viceversa. Además, la carga disminuida del inductor de control de frecuencia T3A causa una disminución de la frecuencia operativa de inversor. De esa forma, el regulador de voltaje 150 (mostrado con más detalle en la Figura 6 a continuación) aumenta o disminuye la carga de inductor de control de frecuencia T3A para reducir o aumentar la energía de lámpara, respectivamente. El inversor 140 de esa forma produce una salida 106 en el HFB 512 para alimentar una pluralidad de lámparas paralelas 108a a 108d, y el regulador 150 limita el voltaje salida de inversor en 512 de manera que la conducción de una lámpara de rectificación 108r no pueda sostenerse una vez que el capacitor de balastro correspondiente haya acumulado una carga, mientras se mantiene la conducción de lámpara de no rectificación 108n.

Cuando la mezcla de emisión s obre un filamento dado de una de las lámparas 108 empieza a agotarse, esta lámpara que falla 108r comienza a rectificar el voltaje AC aplicado debido a que se requiere energía adicional para pasar los electrones del filamento agotado al filamento bueno, (por ejemplo, lámparas que rectifican indicadas aquí como 108 r tienen comportamiento de voltaje mostrado en la Figura 7). El voltaje DC resultante a través de la lámpara de rectificación 108r carga la capacitancia de balastro conectada en serie y correspondiente 106a, 106b, 106c, o 106d. El voltaje a través de la lámpara de rectificación 108 r se desplaza con ello y el capacitor de balastro cargado apaga la corriente de lámpara en el punto en donde la lámpara de rectificación 108r va a un estado de brillo. En un ejemplo, el regulador 150 regula el HFB 512 a aproximadamente 225 voltios para una lámpara 108 evaluada por aproximadamente 140 voltios, con uno de los capacitores de balastro 106 (por ejemplo, uno correspondiente de los capacitores 106a-106d) teniendo un valor de capacitancia de 4700pF. En este caso, la regulación del HFB 512 al valor relativamente bajo permite la operación regulada continua del inversor 140 para alimentar adecuadamente las lámparas de no rectificación (por ejemplo, no EOL) 108n para salida de luz normal mientras la capacitancia de balastro 106 correspondiente a la lámpara de rectificación 108r se carga lo suficiente para apagar la corriente de lámpara de rectificación, forzando con ello que la lámpara de rectificación (por ejemplo, EOL) 108 r entre al estado de brillo.

Se observa que balastros de inicio de programar sin atenuación convencionales a su vez proporcionan regulación de voltaje sin inversor o regulan el conductor común de alta frecuencia a un nivel alto (por ejemplo, 400 voltios), y de esa forma no permiten el apagado d e corriente selectivo de lámparas EOL, y a su vez deben proporcionar sistemas de circuitos de detección EOL costosos y apagar el inversor cuando se detecta una condición EOL. Las modalidades actualmente descritas, por otro lado, permiten que el inversor 140 continúe la operación regulada normal para mantener la conducción de lámparas de no rectificación 108n, mientras la lámpara o lámparas de rectificación 108r se llevan de manera segura al estado de brillo. De esa forma, la adaptación cuidadosa del voltaje operativo normal regulado del inversor 104 por el regulador de voltaje 150, junto con dimensionamiento de los capacitores de balastro 106 puede emplearse exitosamente para la lámpara 108 de cualquier tamaño.

Con referencia continúa a la Figura 5, el circuito de detección de redistribución de lámpara 170 incluye un circuito de detección 170a-170d para cada lámpara 108 en el balastro 102. El circuito de detección 170a incluye resistores en serie R302 y R312 que se acoplan al filamento (cátodo) superior de la lámpara 108 a GND1. La conexión de los dos resistores R302 y R312 está en el nodo 171a, y el circuito 170a incluye un capacitor de detección C312 acoplado desde el nodo 171a a GND1. La modalidad ilustrada de la Figura 5 incluye circuitos de detección de redistribución de lámparas 170b-170d individualmente asociados con las otras tres lámparas 108 que tienen resistores de divisor de voltaje correspondientes R304, R306, R308, R314, R316, y R318 así como capacitancias de detección C314, C316, y C318. Los otros circuitos de detección de redistribución de lámparas 170b-170d operan en forma similar al circuito 170a para detectar la presencia o ausencia de una lámpara 108 en el balastro 102 y para generar una señal de detección de redistribución de lámparas 171 que indica la presencia o ausencia de una lámpara 108.

En el circuito de balastro para la primera lámpara 108a ilustrativa en la Figura 5, se suministran 15VDC a través de un resistor R303, el filamento superior de la lámpara 108, y resistor R302 del circuito de detección de redistribución de lámpara 170a correspondiente. El capacitor de balastro 106a para la primera lámpara 108a previene que la señal DC se propague al inversor 140 mientras el capacitor C302 en serie con el bobinado de inductor T1C fuerza la señal para pasar a través del cátodo de la lámpara 180a al resistor R302. Cuando está presente una lámpara 108a, la señal DC se propaga a través del cátodo de la lámpara 108a alcanzando el nodo de circuito de detección de redistribución de lámpara 171a para indicar la presencia de la lámpara 180a. De manera inversa, cuando no está presente ninguna lámpara en el balastro 102, la señal se detiene e n el circuito abierto y el voltaje en el nodo de circuito de detección 171a indica la ausencia de la lámpara 108a. Se alimentan señales 171a-171d al circuito de inicio en caliente 160, que responde a las señales como se detalla a continuación. Los circuitos 170 detectan la presencia (o ausencia) de un filamento de lámpara, y cuando se remueve una lámpara defectuosa 108r de sus cavidades (por ejemplo, cuando el usuario nota una lámpara 108r que brilla en el balastro 102), el voltaje DC de C312, por ejemplo, pasa a cero debido a que se rompe la conexión de fuente DC por el filamento removido. En tal caso, el circuito de detección 170a genera una señal de detección de redistribución de lámpara 171a (que tiene un nivel bajo en este ejemplo, como se muestra en la Figura 7) que indica la ausencia de una lámpara 108, y el circuito 170 proporciona señales de detección de redistribución de lámpara 171a-171d correspondientes al detector de redistribución de lámpara 162 del circuito de inicio en caliente 160.

En una modalidad, un procesador U300 del detector de redistribución de lámpara 162 mostrado en la Figura 6, está programado para observar el bajo nivel, pero mantiene la operación normal en el balastro 102 al continuar el modo operativo normal del regulador de voltaje 150. Como un resultado, todas las buenas lámparas restantes 108n permanecen iluminadas debido a que se está regulando el conductor común de alta frecuencia HFB 512. Cuando se instala una nueva lámpara 108a, se restaura la conexión DC del circuito de detección 117a, y la señal de detección 171a de nuevo se vuelve alta. El procesador observa este cambio en el voltaje de C312 (transición que va alta en la señal 171a) y enciende Q320 del regulador 150 (Figura 6). Cuando se enciende Q320, remueve la señal de retroalimentación de conductor común HFB 512 y causa que el HFB 512 aumente al nivel de voltaje de encendido, reiniciando con ello la lámpara recientemente insertada 108a mientras las otras lámparas 108n permanecen iluminadas. Cuando inicia la nueva lámpara 108a, un observador verá un ligero aumento momentáneo en el nivel de luz de la lámpara 108n q ue han estado operando, pero el nivel de luz regresa a normal después de un tiempo corto, tal como aproximadamente 100 ms en un ejemplo. De esa forma no sale ninguna de las lámparas 108 que ha estado emitiendo luz y se inicia la nueva lámpara 108a.

Haciendo referencia ahora a la Figura 6, el regulador de voltaje ilustrativo 150 opera en un estado operativo normal para variar selectivamente la carga de T3A para controlar la frecuencia operativa de inversor para regular el voltaje de conductor común AC en el nodo 512 a un valor de manera que el valor a través de las lámparas de no rectificación 108n esté en o sobre el voltaje operativo de lámpara normal (por ejemplo, AC de aproximadamente 125 voltios en un ejemplo). El punto de regulación del regulador 150 se establece para controlar el voltaje de salida del inversor 512 a un valor de salida regulado generalmente constante de manera que la rectificación de una o más lámparas 108 r causa que los capacitores de balastro 106 correspondientes carguen sin mantener suficiente corriente para mantener la lámpara 108r iluminada y la lámpara de rectificación 108r entra en un estado de brillo. El valor de salida regulado también es suficiente para asegurar que las lámparas de no rectificación 108n operen a su corriente evaluada.

En un modo de encendido, el regulador 150 se lleva a un estado sin regulación mediante accionamiento del transistor Q320 de manera que el voltaje a través de las lámparas de no rectificación 108n e stá en o sobre un voltaje de encendido de lámpara. Para un modo de regulación de circuito cerrado, el regulador de voltaje 150 detecta el voltaje de HFB 512 a t ravés del resistor R 212, que está acoplado de manera capacitiva al nodo de conductor común 512 mediante el capacitor C216, para controlar una puerta de un modo de mejora de canal n MOSFET Q203. En este modo de regulación, el OSFET Q203 controla la carga del bobinado terciario T3A para establecer la frecuencia del inversor 140, de hecho, aumentando o disminuyendo la carga sobre T3A para reducir o aumentar el voltaje de HFB 512. La señal de puerta para Q203 se retrasa con el arranque por una constante de tiempo establecida por R206, R207, y C203 para que el regulador de voltaje 150 no empiece a controlar el inversor 140 hasta que se complete el precalentamiento inicial. Zener Z209 y un capacitor C225 sujetan el voltaje en el drenaje de Q203 con relación a GND1 y otro Zener Z208 sujeta la fuente MOSFET. El regulador 150 incluye el resistor R213 y capacitor C219 conectado en serie entre la puerta y la fuente de Q203. La inductancia de control de frecuencia T3A está conectada a un rectificador de cuatro diodos y también para controlar terminales B y C para permitir que el circuito de inicio en caliente 160 desvíe selectivamente la regulación (aumente el voltaje de salida de inversor) como se describe a continuación.

Los resistores R213 y R207 establecen un punto de desviación para la operación del regulador de voltaje 150 de manera que voltajes de conductor común superiores causan que Q203 aumenten la carga en T3A aumentando con ello la frecuencia de inversor para disminuir la energía de salida, por lo cual el voltaje de conductor común de alta frecuencia en el nodo 512 no excederá un umbral predeterminado establecido por el punto de desviación.

Con referencia continúa a la Figura 6, el circuito de inicio de programas 180 opera para calentar los cátodos de lámpara con el arranque del balastro 102 bajo el control de un microprocesador U300 del circuito de inicio en caliente 160. Un transistor de calentamiento Q330 tiene un recolector acoplado al bobinado primario de transformador de calor de cátodo T1A en el nodo FT (Figura 5). En el arranque, se enciende Q330, energizando con ello el bobinado primario de control de calor de cátodo T1A. Esto causa que corrientes de calentamiento fluyan en los bobinados secundarios T1B-T1F (Figura 5) para calentar los filamentos (cátodos) de las lámparas 108a a 108d.

El modo de calentamiento en la modalidad ilustrada continúa durante un periodo de tiempo predeterminado establecido por el microprocesador U300. La salida del microprocesador U300 está acoplada a la puerta de un MOSFET Q324 para apagar Q330 al final de la activación de calentamiento de T1 después que ha expirado su periodo de tiempo preestablecido. El microprocesador U300 también activa el par Q326 y Q329 de MOSFET para acortar selectivamente la inductancia de control de frecuencia T3A durante el periodo de calentamiento a través de terminales CT3 y CT4. De esta forma, el circuito de inicio de programas 180 también varía la carga de T3A para reducir la frecuencia de la salida de inversor a un valor bajo predeterminado.

La Figura 6 también ilustra un circuito de inicio caliente ilustrativo 160 que incluye el microprocesador U300, que está operativamente acoplado con el sistema de apagado 170 para recibir señales de presencia de lámpara 171. Cuando el microprocesador U300 detecta la distribución de lámpara de uno o más de los circuitos de lámpara del balastro 102 (por ejemplo, una transición de alto a b ajo seguida por una transición de bajo-alto de la señal 171 que indica la ausencia de una lámpara 108 seguida por la presencia de esa lámpara 108), activará I a puerta de un MOSFET Q320 en el regulador 150, que acorta e I punto de desviación (unión de R213 y R207) de MOSFET Q203 de control a GND1. Cuando el punto de desviación se acorta a GND1, el HFB 512 se remueve esencialmente del circuito de retroalimentación, de manera que el regulador de voltaje 150 está al mismo voltaje que cuando arranca primero el balastro 102. Como se describió anteriormente, la señal de puerta a Q203 se retrasa en el arranque por una constante de tiempo establecida por R206, R207, y C203. Durante este tiempo, el voltaje suministrado por el inversor 140 está en o sobre un nivel de voltaje de encendido de lámpara y la lámpara recientemente agregada 108a se enciende.

El balastro 102 no requiere que un usuario haga circular energía para encender la lámpara recientemente agregada 108a después de una redistribución de lámpara. Además, como se describió anteriormente, el balastro ilustrativo 102 no apaga el inversor 140 cuando una lámpara 108 sufre de vaciado de mezcla de emisión y comienza la rectificación, sino que a su vez deja caer el voltaje de la lámpara de rectificación a un estado de brillo que mantiene lámparas de no rectificación 108n iluminadas, facilitando con ello la identificación de lámparas que fallan sin dejar al usuario en la oscuridad.

La Figura 7 ilustra la amplitud de voltaje para lámparas 108 y señales de detección de redistribución de lámparas 171 generadas por el primer circuito de detección de redistribución de lámpara 170a ilustrativo en la operación con la lámpara 108a correspondiente que ingresa a una condición EOL. La gráfica superior ilustra la amplitud de voltaje de una lámpara de rectificación 108r desde arranque (tO) a re-encendido después de reemplazarse. La gráfica media ilustra la amplitud de voltaje de una lámpara de no rectificación 108n desde arranque (tO) a re-encendido después que se reemplaza una lámpara de rectificación 108r. La gráfica inferior ilustra el voltaje de señal de detección de redistribución de lámpara 171 del circuito 170 asociado con la lámpara 108a después de la lámpara 108a cerca de EOL y comienza la rectificación.

Desde tO-t 1 , el circuito de inicio de programa 180 calienta los cátodos de las lámparas 108. En t1, el periodo de pre-calentamiento predeterminado está por encima y C203 se carga mientras el inversor 140 suministra un voltaje de encendido de lámpara 362 para encender las lámparas 108. El periodo entre t1 y t2 representa el estado de encendido del regulador de voltaje y se controla por la constante de tiempo establecida por R206, R207, y R203. En t2, el regulador de voltaje 150 ingresa a su estado operativo en donde regula el voltaje de salida de inversor 106 de manera que el voltaje a través de lámpara de no rectificación 108n está en o sobre un voltaje operativo de lámpara normal 364 y estas lámparas s e proporcionan con su corriente operativa normal a través de los capacitores de balastro 106 correspondientes. Los intervalos de tiempo hasta este punto son todos predeterminados por cualquiera de una constante de tiempo o el microprocesador U300 en las modalidades ¡lustradas.

Después de una cantidad de tiempo no determinada, mostrada en t3 en la Figura 7, la mezcla de emisión en uno de los cátodos de una de las lámparas 108 puede vaciarse a un punto en donde la lámpara (108a en este ejemplo) comenzará a exhibir rectificación. En t3, el capacitor de balastro correspondientemente (por ejemplo, 106a para la lámpara 108a) se carga lo que reduce (desplazamientos) el voltaje a través de la lámpara de rectificación 108a por una cantidad 368 y el capacitar 106a ya no puede proporcionar la corriente operativa evaluada a la lámpara de rectificación 108a. Consecuentemente, el voltaje a través de la lámpara de rectificación 108a se reduce 368 a un voltaje de brillo 366 y la lámpara 108a se mantiene en un estado de brillo que previene que los filamentos se sobrecalienten. También en t3 y después de eso, el voltaje a través de las lámparas de no rectificación 108n se mantiene al voltaje operativo de lámpara normal 364.

En t4, la lámpara de rectificación 108 r ha sido removida del balastro 102 por un u suario, causando con ello que el capacitor de circuito de detección de redistribución de lámpara C312 se descargue. La remoción de una lámpara 108a en el balastro 102 no extingue las lámparas 108b a 108d restantes en el balastro 102, que por lo tanto proporciona operación paralela verdadera. En t5, se agrega una nueva lámpara 108a al balastro 102 mientras el balastro permanece alimentado (el usuario no necesita hacer circular energía para reemplazar una lámpara que falla). El microprocesador U300 detecta que una nueva lámpara 108a ha sido agregada al balastro 102 y conecta a tierra el punto de desviación en el regulador de voltaje 150 al accionar Q320. El tiempo entre t5 y t6 en la Figura 7 es el tiempo predeterminado en el que el microprocesador U300 conecta a tierra el punto de desviación más el tiempo de la constante de tiempo establecida por R206, R207, y C203. En t5, el voltaje a través de las lámparas 108 se establece al voltaje de encendido de lámpara 362 y la lámpara recientemente agregada 108a se enciende sin la necesidad de hacer circular energía al balastro 102. Finalmente en t6, el regulador de voltaje 150 regula el voltaje de salida de inversor 106 para proporcionar el voltaje operativo de lámpara normal 364 a las lámparas 108.

La Figura 8 muestra una modalidad ilustrativa de un circuito utilizado para agregar funcionalidad de atenuación de paso al balastro 102 ilustrativo mostrado en las Figuras 1, 4, 5 y 6. Un extremo de cada uno de los diodos D810c y D810d está conectado al lado alto de las lámparas que se van a atenuar, 108c y 108d, en los nodos 508c y 508d respectivamente. El otro extremo de los diodos se conecta selectivamente a tierra eléctrica GND1 815 mediante un dispositivo de conmutación 820, que realiza una función similar al dispositivo de conmutación Q3 mostrado en la Figura 2. En la modalidad ilustrada, el dispositivo de computación 820 se implementa como un MOSFET Q801 en serie con resistores limitantes de corriente R802, R803 e incluye una señal de control 825 unida al drenaje de MOSFET Q801. La señal de control está unida a un voltaje de suministro 810, tal como por ejemplo 5.1 voltios, a través de un resistor R804 con el fin de mantener el MOSFET Q801 en el estado apagado hasta que se activa la señal de control. Cuando se activa la señal de control 810 al conectarla a tierra (GND1), el MOSFET Q801 conducirá corriente. Cuando el dispositivo de conmutación 820 está conduciendo, los diodos 810c y 810d rectifican la corriente de lámpara cargando con ello los capacitores de balastro 106c y 106d que su vez activan I a p rotección EOL en las lámparas 108c y 108d extinguiéndolas con ello lo que reduce la salida de luz general. Cuando se desactiva la señal de control 825, es decir, desconectada de tierra, se genera una señal de redistribución de lámpara que causa que el circuito de inicio en caliente 160 reinicie las lámparas 108c, 108d. En la modalidad ilustrativa aquí descrita, el circuito de impulso de lámpara 141 contuvo cuatro lámparas y dos de las lámparas 108c y 108d, se apagaron para atenuación. Alternativamente puede incluirse cualquier número de lámparas en el circuito de impulso de lámpara 141, y puede atenuarse cualquier número de lámparas.

Haciendo referencia ahora a la Figura 9, se ilustra un cuadro de flujo que muestra un método 900 para atenuar lámparas fluorescentes. Un circuito ilustrativo que puede utilizarse para llevar a cabo el método 900 se muestra en la Figura 2 y se utilizará como un auxiliar para describir el método 900. Un experto en la técnica reconocerá que pueden utilizarse en medios y aparatos alternativos para lograr el método 900 sin desviarse del espíritu y alcance de la presente descripción. El método comienza al recibir un voltaje de entrada DC en el paso 1. El voltaje de entrada DC puede crearse por cualquier medio adecuado tal como a través del uso de un rectificador 110 para convertir un voltaje de suministro AC a un voltaje DC rectificado y un convertidor DC-DC 120 para convertir el voltaje DC rectificado a un voltaje de entrada DC adecuadamente acondicionado como se muestra en la Figura 1 y como se describió anteriormente. Alternativamente, puede utilizarse cualquier voltaje de entrada DC adecuado. El voltaje de entrada DC entonces se convierte a energía de conductor común AC generalmente sinusoidal en el paso 2. La energía de conductor común AC puede crearse utilizando un inversor auto-oscilatorio como se describió anteriormente que produce un voltaje de conductor común AC generalmente sinusoidal 225. En modalidades alternas el conductor común AC puede comprender una corriente alterna generalmente sinusoidal dependiendo de la configuración de convertidor y circuito resonante elegido. Durante la operación normal del balastro de lámpara fluorescente, esto incluye brillo completo así como operación atenuada, la energía de conductor común AC se mantiene a un nivel de voltaje operativo generalmente constante, paso 3. El nivel de voltaje operativo se regula a un nivel que es suficientemente alto para mantener un arco en lámparas iluminadas pero no suficientemente alto para encender, es decir golpear un arco, en lámparas que están apagadas. La corriente de lámpara entonces es limitada, en el paso 4, con un capacitor de balastro. Esto puede lograrse por ejemplo como se muestra en la modalidad ilustrativa 200, al colocar un capacitor de balastro 106d en serie con la lámpara 108d, que se impulsa por la energía de conductor común AC 225. En esta disposición en serie, cualquier corriente que fluye a través de la lámpara 108d también debe fluir a través del capacitor de balastro 106d, permitiendo con ello que se controle la corriente de la lámpara, es decir limitada, por el capacitor d e balastro. Cuando se desea un nivel de luz atenuado, se realiza el paso 5, en donde se aplica u na señal de control de lámpara al capacitor de balastro del paso 4. Un ejemplo de cómo puede aplicarse una señal de control de lámpara al capacitor de balastro se muestra en la Figura 2, en donde se aplica la señal de control de lámpara a un nodo de circuito 508d, localizado entre el capacitor de balastro 106d y la lámpara conectada en serie 108d correspondiere, utilizando un diodo 210d para rectificar la corriente de lámpara. Observar que en el balastro de lámpara 200 ilustrativo, la señal de control de lámpara se aplica únicamente al capacitor de balastro cuando se cierra el interruptor Q3. La señal de control de lámpara puede rectificar alternativamente la corriente de lámpara que a su vez resulta en que se aplique una corriente de desviación QC para cargar el capacitor de balastro. Una señal de control de lámpara que aplica una corriente de desviación DC directamente al capacitor de balastro, también resulta en una carga apropiada del capacitor. Recordar que la carga del capacitor de balastro extingue la lámpara correspondiente. Incluso en modalidades adicionales, la señal de control de lámpara puede reducir directamente la corriente de lámpara a cero sin cargar el capacitor de balastro como sería el caso si el nodo de circuito 508d fuera acortado a tierra. Para regresar el balastro de lámpara a brillo completo se remueve la señal de control de lámpara en el paso 6. La remoción de la señal de control de lámpara permite que se purgue cualquier carga del capacitor de balastro de manera que se aplique voltaje de energía de conductor común AC completo a la lámpara. Para volver a encender cualquiera de las lámparas que se extinguieron durante la atenuación, se aumenta el voltaje de conductor común AC (paso 7) a un voltaje de encendido, es decir aumentado a un voltaje suficiente para iniciar un arco en las lámparas fluorescentes. Una vez que todas las lámparas se Iluminan, se reduce el voltaje de conductor común AC al voltaje operativo, paso 8.

De esa forma, aunque se han mostrado, descrito y señalado características novedosas fundamentales de la invención como se aplicaron a las modalidades ilustrativas de la misma, se entenderá que pueden hacerse varias omisiones y sustituciones y cambios en la forma y detalles de dispositivos y métodos ilustrados, y en su operación, por aquellos expertos en la técnica sin apartarse del espíritu y alcance de la invención. Además, se pretende expresamente que todas las combinaciones de esos elementos y/o pasos de método, que realizan substancialmente la misma función substancialmente de la misma forma para lograr los mismos resultados, estén dentro del alcance de la invención. Además, se debe reconocer que estructuras y/o elementos y/o pasos de método mostrados y/o descritos en conexión con cualquier forma o modalidad descrita de la invención pueden incorporarse en cualquier otra forma o modalidad descrita o mostrada o sugerida como un asunto general de elección de diseño. Por lo tanto, es la intención limitarse únicamente como se indicó por el alcance de las reivindicaciones anexas a esto.

Claims (18)

REIVINDICACIONES

1.- Un balastro para operar una pluralidad de lámparas fluorescentes paralelas, el balastro comprende: un inversor, operativamente acoplado a una entrada DC, una salida del inversor proporcionando un voltaje de salida de inversor para alimentar la pluralidad de lámparas paralelas; una pluralidad de capacitores de balastro, cada capacitor acoplado individualmente en serie entre la salida de inversor y una correspondiente de la pluralidad de lámparas paralelas; un regulador de voltaje acoplado al inversor y configurado para controlar la salida de inversor a un voltaje operativo generalmente constante de manera que una lámpara iluminada permanezca iluminada y una lámpara apagada permanezca apagada; y al menos un circuito de a tenuación en donde cada circuito de atenuación está acoplado a uno de la pluralidad de capacitores de balastro y configurado para recibir una señal de control de lámpara, en donde al recibir la señal de control de lámpara cada circuito de atenuación se vuelve operativo para extinguir la lámpara correspondiente, y después de la remoción de la señal de control de lámpara cada circuito de atenuación se vuelve inoperable.

2 - El balastro de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el circuito de atenuación se vuelve operativo para rectificar una corriente que fluye a través del capacitor de balastro correspondiente, cargar el capacitor de balastro correspondiente y extinguir la lámpara correspondiente.

3. - El balastro de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el circuito de atenuación se vuelve operativo para suministrar una corriente directa para cargar el capacitor de balastro correspondiente y extinguir la lámpara correspondiente.

4. - El balastro de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el circuito de atenuación se vuelve operativo para reducir una corriente a través de la lámpara correspondiente a aproximadamente cero y extinguir la lámpara correspondiente.

5.- El balastro de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el inversor continúa operando después que se extingue al menos una lámpara.

6. - El balastro de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el regulador de voltaje además está configurado para controlar la salida de inversor a un voltaje de encendido de lámpara, en donde, después de la remoción de la señal de control de lámpara, el regulador de voltaje controla la salida de inversor al voltaje de encendido de lámpara, y después de un periodo de tiempo predeterminado el regulador de voltaje controla la salida de inversor al voltaje operativo generalmente constante.

7. - Un balastro para operar una pluralidad de lámparas fluorescentes paralelas, el balastro comprende: un inversor operativamente acoplado a una entrada DC, una salida del inversor proporcionando un voltaje de salida de inversor para alimentar la pluralidad de lámparas paralelas; una pluralidad de capacitores de balastro, cada capacitor individualmente acoplado en serie entre la salida de inversor y una correspondiente de la pluralidad de lámparas paralelas; un regulador de voltaje acoplado al inversor y configurado para controlar la salida de inversor a un voltaje operativo generalmente constante de manera que una lámpara iluminada permanezca iluminada y una lámpara apagada permanezca apagada; y al menos un circuito de atenuación, en donde cada circuito de atenuación comprende un diodo y un interruptor conectado en serie, y el diodo está operativamente acoplado a uno de la pluralidad de capacitores de balastro de manera que el cierre del interruptor rectifica una corriente que fluye a través de un capacitor de balastro que extingue la lámpara correspondiente.

8. - El balastro de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el regulador de voltaje además está configurado para controlar la salida de inversor a un voltaje de encendido de lámpara, y en donde después de la abertura del interruptor el regulador de voltaje controla la salida de inversor en el voltaje de encendido de lámpara, y después de un periodo de tiempo predeterminado el regulador de voltaje controla la salida de inversor en el voltaje operativo generalmente constante.

9. - El balastro de acuerdo con la reivindicación 8, que además comprende: un circuito de detección de redistribución de lámpara acoplado con al menos una de la pluralidad de lámparas paralelas y operable para generar una señal de detección de redistribución de lámpara que indica la presencia o ausencia de una de la pluralidad de lámparas paralelas; un circuito de inicio en caliente operable para recibir la señal de detección de redistribución de lámpara y detectar cuando se ha agregado una lámpara al balastro mientras el balastro es operativo, y después de detectar que se ha agregado una lámpara al balastro, para causar que el regulador de voltaje controle la salida de inversor en el voltaje de encendido de lámpara durante un periodo de tiempo predeterminado, entonces para causar que el regulador de voltaje controle la salida de inversor al voltaje operativo generalmente constante.

10. - El balastro de acuerdo con la reivindicación 9, en donde cerrar y abrir el interruptor causa que el circuito de inicio en caliente detecte que una lámpara ha sido agregada al balastro.

11. - El balastro de acuerdo con la reivindicación 8, en donde el interruptor está configurado para recibir una señal de control de lámpara, y, en donde después de recibir la señal de control de lámpara, el interruptor se cierra y después de la remoción de la señal de control de lámpara el interruptor se abre.

12. - El balastro de acuerdo con la reivindicación 8, que además comprende un circuito de inicio de programa operable para arrancar para precalentar los cátodos de la pluralidad de lámparas paralelas, para luego causar que el regulador de voltaje controle la salida de inversor al voltaje de encendido durante un periodo de tiempo predeterminado, para luego controlar la salida de inversor al voltaje operativo generalmente constante.

13. - Un método para atenuar una lámpara fluorescente, el método comprende: convertir un voltaje de entrada DC a un voltaje de salida de inversor para alimentar la lámpara; proporcionar un capacitor de balastro en serie con la lámpara de manera que el capacitor de balastro limita una corriente de lámpara que fluye a través del capacitor de balastro y la lámpara; mantener el voltaje de salida de inversor a un voltaje operativo generalmente constante de manera que una lámpara iluminada permanezca iluminada y una lámpara apagada permanezca apagada; y aplicar una señal de control de lámpara al capacitor de balastro de manera que el capacitor de balastro se cargue y la lámpara correspondiente se extinga.

14. - El método de acuerdo con la reivindicación 13, en donde el aplicar la señal de control de lámpara comprende rectificar la corriente de la lámpara.

15. - El método de acuerdo con la reivindicación 13, en donde el aplicar la señal de control de lámpara comprende proporcionar una corriente para cargar el capacitor de balastro y extinguir la lámpara.

16. - El método de acuerdo con la reivindicación 13, en donde aplicar la señal de control de lámpara comprende reducir una corriente que fluye a través de la lámpara a aproximadamente cero.

17. - El método de acuerdo con la reivindicación 13, en donde la lámpara fluorescente comprende una pluralidad de lámparas fluorescentes y aplicar la señal de control de lámpara comprende extinguir una o más de la pluralidad de lámparas fluorescentes.

18. - El método de acuerdo con la reivindicación 13, que además comprende: remover la señal de control de lámpara; mantener el voltaje de salida de inversor a un voltaje de encendido; y después de un periodo de tiempo predeterminado, mantener el voltaje de salida de inversor al voltaje operativo generalmente constante.