TW200833173A - Circuit arrangement for igniting discharge lamp - Google Patents

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200833173 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及一種點燃放電燈用的電路裝置’其包括： 第一和第二輸入端，用來連接一輸入電壓；一逆整流器， 其具有一輸入端和一輸出端，該輸入端是與該第一和第二 輸入端相親接；第一'和第二輸出端，用來連接一放電燈·， 一共振抗流圈，其耦接在該逆整流器之輸出端和該第一輸 出端之間；一共振電路，其包括該共振抗流圈；以及一調 整裝置，其用來調整該逆整流器之輸出端上的信號之頻 率。本發明另外亦涉及上述電路裝置上之放電燈之點燃方 法。 【先前技術】 本發明所涉及的問題是，在一種共振電路之共振頻率 之範圍中藉由激發該共振電路來產生一種足夠點燃一放電 燈之高電壓。先前技術中特別是須測量該共振電路之輸出 電壓’或經由共振頻率之由於容許度而可能存在的整個頻 率範圍來掃描，即，交替地由低頻至高頻且隨後由高頻至 低頻來進行掃描等等。在上述第一種方式中，須測量該共 振電路之輸出電壓，特別是使用一種分壓器來測量，以便 爲該共振電路選取適當的激發頻率。若以該點燃電壓位於 數kV之範圍中作爲開始，則該分壓器之元件須針對此種高 壓來設計。此外，測量該輸出電壓時在額外所需的構件上 需要一種可觀的耗費，這樣會顯示出一種不期望的高成 本。該共振電路之輸出端上的電壓由於一種逆整流器而以 200833173 , 交流電壓的形式存在著，則在測量此電壓時須設置一種濾 • 波器以消除該交流成份。該濾波器因此在組件上和安裝上 會造成額外的費用。在第二種方式中，即，以掃描方式來 進行時，所需的構件較少，在可能的共振頻率之整個可容 許範圍中掃描時當然會使平均的輸出電壓較低且因此會使 點燃條件劣化。 【發明內容】 f，本發明之目的在於進一步形成上述的電路裝置或上述 @方法，以便在較低的成本下可調整該共振電路之共振頻 率來點燃一種放電燈。 上述目的藉由一種具有申請專利範圍第1項特徵的電 路裝置以及具有申請專利範圍第8項特徵的方法來達成。 本發明基於以下的認知：當測量流經共振電路中的電 @以取代對該共振電路之輸出電壓的測量時，可成本有利 %在該共振電路之共振頻率處進行調整。於是，一方面可 h 省略一種在高電壓時所需的分壓器。即，電流測量是藉由 ~種低歐姆之串聯於電路中的並聯電阻來達成。並聯電阻 上的電壓通常小於1伏（V)。另一方面是目前可考慮另一種 情況：此種電流測量用的並聯電阻在電子式安定器中是用 來操作一種放電燈，即，在該放電燈操作期間用來調整各 種不同的操作參數且亦可依據本發明而在調整時應用在該 放電燈的點燃中。 此外，須指出：本發明的範圍中除了以整個共振頻率 來激發以外，亦能以該共振頻率之奇數的一小部份來激 -6- ‘200833173 發，這樣就可使該逆整流器之電子式開關之切換速率上的 需求下降。 在一較佳的實施形式中，該電路裝置另外具有一分壓 器，其耦接在第一和第二輸入端以及該逆整流器之輸入端 之間，此時該電流測量裝置以並接（shunt)方式來形成且裝 置在該分壓益中，該分壓器須與一參考電位相連接’使電 流藉由並接而與該共振電路中之電流相關聯（correlated)。 相對於共振電路中的並接電阻之一種裝置而言，上述方式 f 可提供以下的優點：可不需一種昂貴的無電位的測量。 該調整裝置較佳是包含：一第一儲存裝置，以儲存一 種與該共振電路中的電流之最大値有關的値；一比較裝 置，以將一種在該逆整流器之輸出端上的信號的瞬間頻率 時發生的、與該共振電路中的電流相關聯的値來與儲存在 該第一儲存裝置中的最大値相比較；一寫入裝置，其設計 成在該逆整流器之輸出端上的信號的瞬間頻率時發生的、 與該共振電路中的電流相關聯的値大於目前所儲存的最大 値日寸’將該値儲存在該第一'儲存裝置中。 上述措施所提供的優點是：在調整至共振頻率時就該 電路裝置之共振電路中的電流（或一種與電流有關的値）而 言，通常可使用一種在考慮目前的環境條件時對目前的電 路裝置是最佳的實際値，這與由於溫度相依性及由於以溫 度相依性作爲調整時所造成的容許度（tolerance)或變化是 無關的。 在另一較佳的形式中，該調整裝置另外包括：一控制 -7- 200833173 裝置，用來控制該逆整流器之輸出端上的信號的頻率；以 及一第二儲存裝置，其中儲存著一種差値。該比較裝置另 外設計成在該第一儲存裝置所儲存的最大値、和在該逆整 流器之輸出端上之信號之瞬間頻率時所產生的値之間形成 一種差値，且將此差値來與第二儲存裝置中所儲存的差値 相比較。該控制裝置另外須設計成使該逆整流器之輸出端 上的信號之頻率在某一方向中變化（即，降低或升高），直 至該差値大於或等於所儲存的差値時爲止，且然後又在相 反的方向中變化，即，升高或降低，直至該差値又大於或 等於所儲存的差値時爲止。 在一種先前技術中已爲人所知的、用在該共振電路之 輸出電壓的調整的方式中，在原來的共振頻率之由+/-5至 + /-1 0 %之範圍中進行掃描，以發現該可容許的共振頻率。 該共振頻率的容許度（t ο 1 e r a n c e)依據交變的環境條件以及 構件的容許度而形成。本發明中同樣須掃描該共振頻率的 範圍，其藉由該第二儲存裝置中所儲存的差値之定義來進 行。當然，由於已載入的最大値，則容許度和不同的溫度 對該最大輸出電壓和該共振頻率的作用變得不重要，於是 可在較先前技術狹窄很多的範圍中測得該共振頻率附近的 頻率。這樣可使該共振頻率之平均輸出電壓較先前技術中 已爲人所知的方式所得到者提闻很多。因此可大大地改良 所連接的放電燈之點燃容易度。 最後所提及的較佳的實施形式在測得一種與該共振電 路之電流相關聯的信號時另外可提供一種適當的手g以消 200833173 除雜訊的影響。該雜訊之大小例如可在有效信號之1至5 % 之間。另一由習知技術中在測量電壓時已爲人所知的調整 演算法使頻率持續地反向增大或反向降低，此演算法在經 由一最大値之後測量一較小的値。此方式不必考慮雜訊的 影響且通常亦須防止實際上的最大値之到來，這樣可達成 一種較本發明中還小的電壓-時間-面積値。藉由同時記載 著電流最大値（或一與電流相關聯的値）以及該差値的大 小，則能可靠地消除雜訊的影響，使受到掃描的頻率區域 ί 最小化且因此使電壓-時間-面積最大化。電壓-時間-面積最 大化時可使連接至本發明的電路裝置之放電燈之點燃容易 度最佳化。 在本發明的電路裝置的一較佳的實施形式中，該差値 最大是該最大値的5 0 %，較佳是介於5和3 0 %之間。在該 最大値在點燃過程中如上所述地改變之後，該差値亦可由 該最大値之一種由經驗所獲得的平均値開始而被確定。 該逆整流器之輸出端上的頻率較佳是以最多跳躍1 kHζ k · 的方式而變化，較佳是最多跳躍5 0 Η z。該調整裝置的時間 常數較佳是最多5ms，更佳時是最多2ms。 以參考本發明的電路裝置來描述的較佳的實施形式及 其優點亦可用於本發明的方法中。 本發明的方法之一種特別有利的實施形式包括以下各 步驟： a)測量一瞬間頻率時所產生的瞬間電流値；b)測得 一種儲存的電流値（其對應於電流値之實際最大値）和該瞬 -9- 200833173 間電流値之間的差値；bi)若該調整是由較大的頻率至較 小的頻率來進行：b 1 1)若該差値小於一儲存的差値：則使 該瞬間頻率減少一可預設的頻率値；b 1 2)若該差値大於或 等於一儲存的差値，則使該瞬間頻率增加一可預設的頻率 値；b 2)若該調整是由較小的頻率至較大的頻率來進行： b2 1)若該差値小於一儲存的差値：則使該瞬間頻率增加一 可預設的頻率値；b 2 2)若該差値大於或等於一儲存的差 値，則使該瞬間頻率減少一可預設的頻率値；c)對該瞬間 電流値和該儲存成實際的最大値之電流値進行比較：c 1) 若該瞬間電流値大於所儲存的電流値：則儲存該瞬間電流 値以取代目前所儲存的電流値；c2)若該瞬間電流値小於 所儲存的電流値：則廢棄此瞬間電流値；d)重複上述三步 驟a)，b)和c)直至該放電燈點燃爲止。 本發明中，若不使用各別的電流値，則亦可輕易地測 定、計算及儲存各種與各別的電流値相關聯的電壓値，例 如，該並接路徑上所下降的電壓値。 其它有利的實施形式描述在申請專利範圍各附屬項 中 〇 以下將參考各附圖來說明本發明的電路裝置之一種實 施例。 【實施方式】 第1圖顯示本發明電路裝置之一實施例的電路圖。一 種所謂中間電路電壓Uzw位於此電路裝置的輸入端上，此 電壓通常是一種數個100 V之直流電壓，隨後是一種電壓 -10- 200833173 轉換器，其目前是以一種低設定器來構成且包括開關s 1、 電感L1、二極體D1以及電容器Cl。該電壓轉換器之後是 一種逆整流器，其目前是以全橋式裝置來構成且包括多個 開關S2、S3、S4和S5。該放電燈La經由一種共振電路而 耦接至該逆整流器之輸出端，該共振電路包括電感L 2、L 3 和電容器C2。該電路裝置另外包括一調整裝置丨0，一種裝 置在S亥電壓轉換益中的並接電阻R S h上所下降的電壓u R S h 傳送至該調整裝置1 0，其具有四個輸出端，以控制多個開 關S 2、S 3、S 4和S 5，如箭頭所示。該調整電路10中設有 第一儲存裝置12、比較裝置14、寫入裝置16、第二儲存裝 置1 8以及控制裝置2 0，其將在第3圖中作更詳細的描述。 該共振電路中的電流在該開關S 2和S 5閉合時流經各 元件S2、L2、C2、L3、S5、RSh。在該開關S3和S4閉合 時，該電流流經各元件S4、L3、C2、L2、S3、RSh。 第2圖顯示該電壓URSh之時間曲線圖，其是與該共振 電路中的電流相關聯。虛線所示的是連續地掃描一頻率區 〜 域時該電壓的曲線圖，須確定此曲線，使其最大値在考慮 雜訊、與容許度有關的振動以及由於溫度相依性時能可靠 地達成。在點P 1處，在該逆整流器之輸出端上可形成該共 振電路之一種具有共振頻率f ^ 6 s之信號。該頻率例如由點 P 1至點P2而變小，此時在點P2上可達成最大的下降値’ 其例如可下降一預設的百分比1 0 %。在該逆整流器之輸出 端上在該點P2處該信號的頻率是0.9 。由點P2開始’ 在達到上述最小的頻率之後，該頻率持續地增高，在點P3 -11- 200833173 處又達到該共振頻率f〃s。最後，頻率繼續增加至點P4， 在此處該共振頻率超過一預設値（例如，1 Q % )。在點p 4處， 該頻率是1.1 f〃s。在點P4處該頻率又下降等等。 以貫線表不之顯不本發明的電路裝置之電壓的曲線， 將在討論第3圖之後再來說明。 第3圖顯示本發明的方法之信號流程圖。雖然第3圖 之丨目5虎流程圖中可測量且計算該共振電路之電流的値，就 像此行的專家已知悉者一樣，但本發明的範圍中不測量該 共振電路的電流値而是測量其它的電流値，特別是測量、 計算且儲存各種電壓値，其是與該共振電路中的電流相關 聯。 首先，本發明的方法在步驟1 0 0中開始。步驟1 1 0中， 該共振電路中的電流之實際値Iisi(f)是依據實際的頻率來 測得。請參閱第1圖和第2圖所示的實施例，其對應於藉 由該調整裝置10來測得該並接電阻Rsh上的電壓URSh時的 情況。然後，在步驟1 20中，在該比較裝置中求出該共振 電路中之電流之儲存於第一儲存裝置12中的最大値Uu和 在該信號之瞬間頻率時在該逆整流器之輸出端上所形成的 値Iist(f)之間的差値。第1圖和第2圖之實施例中，該電壓 URSh之最大値儲存在第一儲存裝置12中。 就隨後的措施而言，具有決定性的是：該調整過程是 否由較大的頻率移動至較小的頻率或反向進行。這將在步 驟1 3 0中進行檢查。只要該調整過程由較大的頻率移動至 較小的頻率，則在步驟140中先前所測得的差値lDiff須與 -12- 200833173 一種儲存在第二儲存裝置1 8中的差値ΔΙ相比較。若此比較 的結果是Id ^小於ΔΙ，則在步驟150中起動該控制裝置20, 使頻率下降一預設的頻率步級値Af。然而，若lDiff大於ΔΙ， 則在步驟1 6 0中起動該控制裝置2 0，使頻率提高△ f。 然而，步驟1 30中若已確定該調整過程由較小的頻率 移動至較大的頻率，則在步驟170中又須檢查IDlff是否小 於ΔΙ。若情況如此，則在步驟1 80中使頻率提高Af。步驟 1 70中若該檢查結果是”否”，則步驟1 90中使該頻率下降 ( Af。就像此行的專家所知悉者一樣，爲了達到相同的結果， 步驟130和160或170當然可以變更其順序。 然後，在步驟200中爲了測得一種新的最大値是否儲 存於弟一儲存裝置1 2中’則須檢查：該差値I d i f f是否小於 零。若情況如此，則在步驟2 1 0中該在瞬間頻率時所產生 的電流値Ilst(f)須儲存於第一儲存裝置12中以作爲新的値 Rax。若iDiff大於零’則不存在新的値，於是該實際値Iisi(f) 在步驟2 2 0中被廢棄。然後，本方法回到步驟1 1 〇以測量 I - s亥頻率改變時所產生的値ilst(f)。重複上述各步驟直至該放 電燈點燃爲止。就像此行的專家所知悉者一樣，步驟13〇 至1 9 0和步驟2 0 0至2 2 0亦可同時執行。 回到第2圖，實線表示本發明的電路裝置中該電壓 之時間曲線圖。此處，點P5、P6、P7表示頻率掃描時的轉 折點。本例子中第2圖的虛線顯示一種參考先前技術時所 繪成的曲線’頻率由點p 1至點p2而下降。然後，由點p5 開始該頻率依據本發明的方式又上升，且在經由該並接電 -13- 200833173 阻Rsh上之電壓URSh之局部性最大値之後在點P6又下降。 由點P7開始該頻率又上升。 在點P5、P6和P7上，藉由第一儲存裝置12中所儲存 的最大値和該實際値之間的差値而得到該第二儲存裝置丄8 中所儲存的差値，且因此使掃描過程反向。由圖中明顯可 知，依據本發明所得到的曲線中實際上所得到的最小値g 相不同，此乃因這些最小値通常較該預設的最大値小了〜 相同的値AURsh，其儲存於第二儲存裝置18中。此外，由圖 中明顯可知，相較於先前技術中所得到的曲線，本發明白勺 曲線具有一種大很多的電壓-時間-面積。 【圖式簡單說明】 第1圖本發明的電路裝置之一實施例的電路圖。 第2圖依據先前技術（虛線所示）以及本發明（實線戶斤 示）的方式時一種並接電阻上的電壓之時間曲線圖。 第3圖本發明的方法中所用的方式之信號流程圖。 【主要元件符號說明】 10 .調 整 裝 置 12 第 一 儲 存 裝 置 14 比 較 裝 置 16 寫 入 裝 置 18 第 二 儲 存 裝 置 20 控 制 裝 置 S1 〜S5 開 關 L1 〜L3 電 感 -14- 200833173

La 放電燈

Cl、C2 電容器 D1 二極體

Rsh 並接電阻

-15-

Claims (1)

1. 200833173 十、申請專利範圍： 1. 一種點燃放電燈的電路裝置，包括： -第一和一第二輸入端，用來導入輸入電壓（Uzw); -逆整流器，其具有輸入端和輸出端，該輸入端是與該第 一和該第二輸入端相耦接； -第一和一第二輸出端，用來連接該放電燈（La); -共振抗流圏（L2) ’其耦接在該逆整流器之輸出端和該第 一輸出端之間； ί ' -共振電路，其包括該共振抗流圏（L2);以及 -調整裝置（10)，用來調整該逆整流器輸出端上所形成的 信號之頻率（0， 其特徵爲： 該電路裝置另外具有一電流測量裝置（Rsh)，其配置 成用來測量一種與該共振電路中的電流相關聯的電流， 須設計該調整裝置（10)，以依據所測得的電流（Ilsl) 來調整該逆整流器之輸出端上的頻率（f)。 i ^ 2.如申請專利範圍第1項之電路裝置，其中該電路裝置另 外包括電壓轉換器（L 1，D 1，S 1，C 1)，其耦接在該第一和 該第二輸入端以及該逆整流器之輸入端之間，該電流測 量裝置形成一種並接器（s hunt) (Rsh)且配置在該電壓轉換 器中’該電壓轉換器須與一參考電位相連接，使流經該 並接器（Rsh)之電流可與該共振電路中的電流相關聯。 3 .如申請專利範圍第1或2項之電路裝置，其中該調整裝 置（1 0)包括： -16- 200833173 _第一儲存裝置（12)，用來儲存與該共振電路中的電流之 最大値（I m a X )相關聯的値； -比較裝置（1 4)，用來對在該逆整流器之輸出端上的信號 之瞬間頻率時所產生的與該共振電路中的電流相關聯 的値（Ih(f))、以及該第一儲存裝置（12)中所儲存的最大 値（Imax)進行比較；以及 -寫入裝置（1 6)，其須設計成在該逆整流器之輸出端上的 信號之瞬間頻率時所產生的與該共振電路中的電流相 ί ^ 關聯的値（IiSt(f))大於目前所儲存的最大値（Imu)時’將 此値（Iisl(f))載入至第一儲存裝置（12)中。 4 .如申請專利範圍第3項之電路裝置，其中該調整裝置（1 〇) 另外包括·’ -控制裝置（20)，用來控制該逆整流器之輸出端上的信號 -v脏中 · β頻Φ， -第二儲存裝置（18)，其中儲存著差値（△；〇; -該比較裝置（14)須另外設計成可求出該第一儲存裝置 < (12)中所儲存的最大値（Imax)和在該逆整流器之輸出端 上的信號之瞬間頻率時所產生的値（Im(f))之間的差値 (Ii^Kf))，且將此差値（IDm(f))與第二儲存裝置（18)中所 儲存的差値（ΔΙ)相比較， -該控制裝置（20)另外須設計成使該逆整流器之輸出端 上的信號之頻率在一方向中改變，即，下降或增大， 直至該差値“^^“”大於或等於所儲存的差値…卩爲止 ’且然後又使該頻率在相反方向中改變，即，增大或 -17- 200833173 下降，直至該差値（IDiff(0)大於或等於所儲存的差値（ΔΙ) 爲止。 5 ·如申請專利範圍第1至4項中任一項之電路裝置，其中 該差値（ΔΙ)最多是該最大値（Ru)之50%，較佳是介於該 最大値（I m a x)之5 %和3 0 %之間。 6 ·如申請專利範圍第1至5項中任一項之電路裝置，其中 該逆整流器之輸出端上的信號之頻率以最多跳躍1 KHz 的方式而改變，較佳是最多跳躍50Hz。 r' 7 ·如申請專利範圍第1至6項中任一項之電路裝置，其中 該調整裝置（10)之時間常數最多是5ms，較佳是最多2ms 〇 8·—種點燃一電路裝置上的放電燈（La)的方法，此電路裝 置包括：第一和第二輸入端，用來導入輸入電壓（Uzw) ;逆整流器，其具有輸入端和輸出端，該輸入端是與該 第一和該第二輸入端相耦接；第一和第二輸出端，用來 , 連接該放電燈（L a)，共振f几流圈（L 2) ’其親接在該逆整 流器之輸出端和該第一輸出端之間，·共振電路，其包括 該共振抗流圈（L2);以及調整裝置（10)，用來調整該逆 整流器輸出端上所形成的信號之頻率，此方法之特徵爲 以下各步驟： -測量電流値（Ilsl(f))，其是與該共振電路中的電流相關 聯；以及 -依據所測得的電流値（Iist(f))來對該逆整流器之輸出端 上的頻率（f)進行調整（10)。 -18- 200833173 9.如申請專利範圍第8項之方法，其中另外包括以下步驟： a) 測量瞬間頻率時所產生的瞬間電流値（Iw(f)); b) 測得在儲存的電流値（Imax)(其對應於電流値之實際最 大値）和該瞬間電流値（I1St(f))之間的差値（iDiff); b 1)若該調整是由較大的頻率至較小的頻率來進行： bl 1)若該差値小於一儲存的差値（M): 則使該瞬間頻率減少一可預設的頻率値（Δί); bl2)若該差値（Um)大於或等於一儲存的差値（ΔΙ):則 (" 使該瞬間頻率增加一可預設的頻率値（M); b2)若該調整是由較小的頻率至較大的頻率來進行： b2 1)若該差値（IDm)小於一儲存的差値（ΔΙ): 則使該瞬間頻率增加一可預設的頻率値（△〇 ; b2 2)若該差値（lDlff)大於或等於一儲存的差値（ΔΙ)， 則使該瞬間頻率減少一可預設的頻率値（ΔΠ ; c) 對該瞬間的電流値（Iist(f))和該儲存成實際的最大値 之電流値（I tn a X )進行比較（1 4 ): I Cl)若該瞬間電流値（I i s t (f))大於所儲存的電流値 (Imax)： 則儲存該瞬間電流値（Iist(f))以取代目前所儲存 的電流値（Imax); c2)若該瞬間電流値（Ilst(f))小於所儲存的電流値 (Imax)： 則廢棄此瞬間電流値（I i s t (f)); d) 重複上述步驟a)，b)和c)直至該放電燈（La)點燃爲止。 -19- 200833173 10.如申請專利範圍第8或9項之方法，其中測量、計算且 儲存多種與各別的電流値相關聯的電壓値，以取代各別 的電流値。 -20 -