TW299558B - - Google Patents

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A7 B7 經濟郎中央揉準局Μ工消費合作社印-¾ 吞、發明説明（丨） 發明背帚 發明範圍 本發明係關於用來啟動並運作高強度放電式（HIGH INTENSITY DISCHARGE, HID)燈泡之電子鎮流器 > 其係使 用一個新的、低損耗的電路配置與一般低電壓交流電源相 連接，來提供與傳统HID燈泡鎮流器相較更具效率改善的 鎮流器。 先前技藝說明： 先前技藝的Η I D鎮流器電路，如在美國專利第 4,337,417中所揭示者，利用變壓器之一端與輸入交流電 壓源串聯，同時變壓器的另一端則與Η I D燈泡的输出端相 m聯。使用電容器、充電電阻器Κ及阻抗二極體產生用來 點燃燈泡的高電壓啟動脈衝。在電源的負半週期間，當電 容器充電至交流電源的尖峰電壓時 > 燈泡點燃；而當電源 電壓為負時，第一電容器的雷壓加至第二電容器> Μ提供 一為交流輸入電源雷壓兩倍的電壓。變壓器利用放電能量 Κ及應用一足夠量的電壓脈衝送至燈泡。此一類型之先前 技铥，因為在電路中的能量耗損而造成效率不足之缺點。 大部份之能量損失皆出現在產生高熱量損失之電壓器中。 因此更有效率的啟動並運作Η [ D燈泡而沒有高能量的損耗 是相當需要的，這也是使用高損耗元件之習知鎮流器的特 徵。 其它先前技藝的裝置企圖解決此高損耗問題。其中一種 方法是如美國專利第3，7 1 0 , 1 8 4號中所示，稱為先導鎮流 器ί U 3 H b 3 i i a s t)的電路结構，其中低能量電路被利用夾 (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 装 、τ 線 本紙張又度逆用中國國家標準（CNS )A4規格（210 X 297公釐） 83.3.10,000 A7 B7 經濟部中央^準局0貝工消費合作社印製 i、發明説明 :>) I 1 1 1 1 提 升 點 燃 燈 泡 所 需 的 開 電 路 電 壓 (0 C V ) 〇 此 類 型 的 系 統 同 1 1 1 樣 有 能 量 損 耗 因 而 造 成 它 並 不 是 — 個 最 佳 的 解 決 方 式 0 1 1 1 N 請 1 先 1 另 __‘ 種 方 法 是 包 含 在 Mu ns on 的 美 國 專 利 第 3, 7 00 , 962 號 閱 讀 1 1 中 其 係 使 用 一 個 低 電 壓 高 能 量 源 但 它 並 沒 有 提 供 任 何 背 面 1 1 之 1 Η 10 燈 泡 必 m ••η». 性 放 電 時 所 需 考 慮 的 動 態 阻 抗 大 小 〇 也 就 是 注 1 意 1 說 許 多 牧 雷 式 m 泡 有 動 態 的 特 定 需 求 不 能 藉 著 一 電 壓 事 1 項 I 的 m 一 應 用 者 單 __. 特 定 能 量 的 cm 早 一 懕 用 來 達 成 0 再， 塡 —1 装 1 因 此 依 然 需 要 更 有 效 m 地 啟 動 並 運 作 HID 燈 泡 而 沒 有 寫 本 頁 1 像 使 用 高 損 耗 元 件 之 傳 統 鎮 流 器 電 路 特 徵 般 的 高 能 量 損 1 1 耗 〇 同 時 另 一 需 求 就 是 用 來 運 作 HI D 燈 泡 的 糸 統 必 須 有 1 1 能 力 考 慮 動 態 阻 抗 的 需 求 U 使 HID 燈 泡 沒 有 實 質 的 效 率 1 I 1 損 耗 〇 訂 發 明 概 nW 1 1 因 此 本 發 明 之 百 的 之 一 在 於 提 供 一 種 低 損 耗 電 容 鎮 流 1 1 器 霄 路 此 一 電 路 能 夠 克 服 先 前 技 藝 的 各 種 缺 失 〇 1 1 1 木 發 明 進 一 步 的 g 的 是 提 供 一 種 低 能 量 損 耗 霄 路 能 供 I 應 足 夠 的 能 量 脈 衝 K 有 效 率 地 啟 動 並 運 作 高 強 度 放 電 ( 線 HID) 燈 泡 ρ 1 1 發 明 之 另 一 目 的 在 於 提 供 一 利 用 嶄 新 的 觀 念 所 完 成 之 1 I 镇 流 器 電 路 配 置 用 處 埋 來 e 交 流 電 源 之 電 能 其 係 藉 1 1 著 提 供 一 足 夠 之 驅 動 電 m 使 燈 泡 的 動 態 阻 抗 藉 由 一 使 用 1 1 多 個 能 量 傳 送 迴 路 來 使 該 燈 泡 逐 級 接 收 能 量 而 已 充 份 授 予 1 1 I 之 能 最 哌 衝 予 Μ 陬 衝 供 電 〇 1 1 I 木 發 明 的 另 0 的 是 提 供 個 4 嶄 新 的 電 路 先 由 高 驅 動 1 1 1 1 1 I ? ! 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 83·3·10,000 A7 B7 吞、發明説明（>) 電壓迴路來供應足K降低H[D燈泡電阻的低能量，然後在 雷壓較低時傅送一較大之能量脈衝，來運作電阻巳降低的 Η I D燈泡。 太發明之另一目的是提供多重電壓能量傳送迴路 > 每一 迴路有不同的能最位進，Κ適當地苻合高能放電燈泡不同 的動態需求。 圖式簡述 本發明前述的特徵及目的，由接下來較佳的具體實施例 ，如數字，元件表示的詳细說明•將會更為清楚。 画1所示為先前技藝的鎮流器電路配置中的能量流程 圖2所示為利用本發明之低損耗電量鎮流器電路糸統中 的能量流程； 圖3所示為依照本發明連接在交流霄壓與Η I D燈泡間之 霄容霄路的詳細配置； 圖4所示為另一具體簧腌例的電路配置，利用額外的較 高電壓低能量源*來點燃一包含與交流電源並聯之充電能 量迴路之高放電燈泡； 圖5所示為利用本發明之電容電路的燈泡電路，Κ修正 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) .装 訂 線 經濟部争央榀準局员工消費合汴社印製 流電接端 交有跨人 壓含D2輸 電包 ，一 低路D1之 一 電 ’2 用 1 陣源 使第矩電 構。體與 结間極則 路路二端 電電的 一 器稱成另 流對組之 明鎮兩Da 說之在 ，。 细明接D1接 詳發連由連 。 的本係及端 泡例，其以一 燈施 3 ,(:3之 光背：圖 2 ，c, 日之考源cl與 〇〇 佳參入器it T-較 輸容 “ 本紙張又度適用中國國家標準（CNS) A4说格（2iO X 297公釐） 83.3.10,000 289558

革、發明説明（C) 經濟部中央^準局S工消費合作社印¾ 連接•雷源之另一輸入 對稱霄路的另外半側由 ，連接方式與上述相同 出，端點15是在電容器 16則是在電容器C4與二 16間形成的電壓構成開 *此反應器橋接金鼷鹵 圖3中的鎮流器雷路 匕及％充電至交流電源 ，此電壓值在120伏特 霄容器C3及（：4則被充雷 3中榑識為2E)。為達 C 2被定為高能量雷容器 容器。如此，C 3及C 4為 低電壓高能量電容器。 地置於高能量電容器元 指定。此能量經由二極 中直到交流雷源下一個 來的半週期中，須等到 出降低其阻抗後*能量 高電壓源C 3迫使燈泡為 收由高能量源C ^送來的 構夾說，有兩级傳送糸 C 3迫使燈泡進入瞬間低 c ^能夠接著傳送其能最 端則連接在c 1與 電容器〇2、及 。端點15及16指 C 3與二極體D 1間 極體間的接點 路電壓（0 C V )提 素燈泡1之输入 ，當由電源2提 的峰值電壓（在 交流雷源的情況 至_倍的尖峰雷 運作Η I D燈泡的 ，而雷容器C 3及 高霄壓低能量雷 燈泡初始運作所 件C τ中，其容量 體矩陣D a ’ D 2作 半週期時送至燈 燈泡1藉由高電 送至燈泡的過程 瞬間低阻抗狀態 能量Κ運作燈泡 统。在第一级中 阻杭狀態如此使 至阻抗位階第二 D 2間的接點 二極體D3、 定為對稱電 的接點上， 上。由端點 供給電感反 端14 ° 供電壓時* 圖3中標識 下為1 7 0伏 壓340伏特 目的，電容 “則定為低 容器而匕及 需的驅動能 由電容器之 用後累積於 泡。然而， 壓低能量源 才完成。在 後，燈泡才 。因此對_ ，高電壓低 高能量低電 級之放電燈 上。該 形成 路之输 端點 15及 應器3 電容器 為E ) 特*而 (在圖 器C 1.及 能量電 C： 2則為 量有效 大小來 電容器 在接下 C3的输 低能量 能夠接 3的结 能量源 壓源 泡。 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 、vs Γ Ϊ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 83..H. 10,000 經濟郎中央柃準局員工消費合作杜印褽 A7 B7 五、發明説明（C) 圖3中所示之二極體矩陣允許在傳送（^送出之低電壓高 能量脈衝至燈泡負載時，隔間高電壓低能量源C 3。第1及 第2迴路所要求的不同能量大小分佈可K簡單的K比率方 式來符合特定放雷燈泡的動態需求。由C λ、C 3及D i，D 2對 稱設定之運作當然也映射至C2、C4及D3，D4的霄路中。 在画3的實施例中，電源2為1 20伏特之交流電源，而 電容器Ca、“為22.5微法接UF) ，C3、為4微法拉。 燈泡為50瓦特金屬鹵素（METAL HALIDE)。圖3中所示之電 感器Ldc為28瓦特。當然，反應器Ldc也可K由其它的構 造如電阻器、抗流線圈或是白熱燈泡來替換。不僅如此， SIDAC之使用是一榑可預期之另一實施例。然而圖3電路 的電要特徵是可K產生4x170=680伏特的開路雷壓 (0CV)，而且電容器及二極體的配置提供了兩級的運作方 式，其中高電壓低能量電容器C 3、C 4迫使燈泡進入瞬間低 阻抗狀態如此使得低電壓高能量源C ：L、C 2能夠傳送其能量 至放雷燈泡阻抗位階。因為二極體矩陣D1-D2及D3-D4之 故使得上述動作可能達到。 圖4所示為利用更高電壓更低能量源C 5、C e的重叠來點 燃燈泡的另一踅施例。無論需要多少的電壓能量位階源， 都可Μ容易的加進雷路中K得到符合特殊燈泡需求的完全 動態昍抗特性。在許多例子中，對稱於交流電源兩側的低 能量雷路對點燃燈泡來說，並不一定需要。 注意圖3實施例中開路雷壓（0CV)等於170伏特的4倍 -也就是6 8 0伏特，而圖4電路改變係開路電壓則為1 7 0 伏特的6倍也就是1020伏特。由圖4霣施例的结構，可以 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

衣紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（WO X 297公釐） 83.3.10,000 經濟郎令央樣準局β工消費合作社印¾ A7 B7 真、發明説明（έ ) 使用雷阻器或者白熱燈泡抗流線圈6 1。 圖4之實拖例所示為一特殊放電燈泡100 ，其中使用電 阻器或白熱燈泡300這些可當做抗流線圈或者其他適當的 结構K符合運作燈泡的要求。當1 0 0瓦特，1 4 4歐姆電阻 器或白熱燈泡300與放電燈1 00配合使用時，電容器（:5、 C «之電容值為0 · 1微法拉（w F )。由此，可K看出能量位 階較圖3低了許多。結果，圖2中之電容器C5、Ce提供一 個更高雷壓更低能量源的重®來點燃燈泡。再一次地，由 於不同大小之能量的分佈，可以容易地調整為符合特定放 雷燈泡的動態需要。在此也必須強調，無論需要多少電壓 -能量位階源，只要是必須*都可以加進圖4的電路中， 夾符合特殊燈泡的完全動態阻抗特性。另一點要注意的， 在許多例子中，對稱於交流電源兩側的低能量電路，對點 燃燈泡來說並非必要。 由多個來源重蠱的不同能量位階，每一皆經由二極體矩 陣，無損耗或無干擾地傳送其已設定大小的能量，此重鳢 之不同能貴位階，提供低損耗、有彈性之改良鎮流器電路 用來點燃Η I D燈泡，並且更經濟並有效率地.來維持Η [ D燈 泡的運作。 比較圖1及圖2 ，可看出由圖3糸统所得到效率的改良 。在先前技藝中 > 使用分離的流程控制器及電壓放大器姐 合，其中有2 2瓦特的熱損耗，因此電源需要提供7 2瓦特Κ 供應H ID燈泡所需之50瓦特输入。相對地，圖2表示當使 用_ 3之系統時，熱損耗為3瓦特。因此只需要5 3瓦特的 霄源就能傳送給Η i D燈泡所需要的5 0瓦特。 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 2刃公釐） 83.3.10,000 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 訂 線 A7 B7 經濟郎十央橾準局员工消費合作社印¾ 真、發明説明（Y ) 圖5之電路將圖3電容霄路具體化，修改為一特殊之 T-8日光燈泡霄路。此日光燈泡電路包含分別由白熱燈絲 5 1、5 2及由TTC (正溫度係數電阻）、R F C (射頻抗流線 圈）54，55乃姐成的預熱電路。此燈泡電路的其餘部份包 含SIDAC 56K及在此特殊例子中電容值為〇· 15微法拉的啟 動霄容57，電容器57與SIDAC 56並聯，再與額定2瓦特、 680ΚΩ之啟動電阻器58串聯。此例子使用之電源為120伏 特交流電源，但是電壓值也可以為277伏特，如果供懕-燈泡糸統需要這麽高的電颳。T-8日光燈泡為32瓦特燈泡 *在如圖5所示的结構中，接點抗流線圈61之值為0.2亨 利，霄容器C X、（: 2之霄容值則為1 5微法拉而電容器C 3、 C 4霄容值為1微法拉。 電容器C a、C 2、（: 34之霄容值僅會稍大以驅動4 〇瓦特 燈泡。如圖5所示該電路造成的損耗在1到2莨特間；同 時產生3050流明或者90糸統流明-每瓦特，而標準[?4〇rw T-1 2菫燈泡鎮流器系统為53·5流明-每瓦特，先前技篛之 雙燈泡鎮流器糸统為63 · 5流明-每瓦特。 (PTC及R FC )(低損耗、燈泡預熱小電路）這兩元件係使 用來提供燈泡較長的壽命，持績的高流明以及可在溫度一 20下啟勳以適合戶外應用。冷pTC (正溫度係數電阻）允 許先進行適當地預熱，然後當PTC之電阻達到高阻值時， 則ρ τ c有效的瞬雜電路。接下來由三涸低價位元件姐合的 點燃器（5 β，5 7，5 8 ) ~步步的來點燃燈泡，當燈泡發光 後目1.1截！k (不供應能源）。 此用在T - S曰光燈泡的系統提供在效能、效率上極大的 各紙張又度適用中國國家標準（cns)A4規格（210 χ M7公沒） (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 、装 訂 線 399558 A7 B7 五、發明説明（？） 改善，尤其是在高容量的大樓照明。 明顯地，按照Μ上的講解，本發明可能有許多的修改及 變化。因此須了解在隨後之申請專利範圍之範圍中，本發 明亦可有別於說明書所揭示者而加Μ赏際操作。 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 裝 一口 線 經濟郎中央標準局員工消費合作社印皙 -10 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 29>7公釐） 83.3.10,000

Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 1 . 一種雷子鎮流器電路，其包括一啟動電路和一運作電路 ，用K由一低電壓交流電源來啟動並運作一高強度放電 燈泡，該運作雷路包括： 第一電路装置用來儲存一位於第一能量位階的第一電壓 ，其中該第一電路装置提供一個送至高強度放電燈泡的 输出而其中該位於第一能量位階的第一電壓，其功用是 降低上述燈泡的阻抗； 第二霄路裝置包含一用來儲存位於第二能量位階的第二 電壓之第二裝置，並旦提供位於該第二能量位階的一输 出脈衝送至上述燈泡Μ運作此燈泡；Μ及 二極體矩陣裝置 > 其連接於該第一及第二電路裝置之間 ，用Κ使該第二能量位階脈衝在一半週期運作期間，從該 第一雷路装置旁通，並隨即降低該電泡阻抗，其中該第 一電路装置用Κ儲存該第一雷壓，而該第二電路裝置用 Μ儲存該第二電壓，該第一和第二電路被選定Κ使得該 第一能量位階與第二能量位階具有相同的數值次序。 經濟部中央標準局員工消費合作社印焚 (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 2. 根撺申請專利範圍第1項的雷路，其中該第一電路装置 包括一第一電容器，而該第二電路裝置包括一第二電容 器，旦該第一雷容器和第二霄路器皆具有一連接至該雷 源之個別輸出的終端；而其中該二極體陣列装置包括一 第一二極體和一第二二極髑*該第一二極體連接至一電 源之第二输出及至一第一電容器之第二终端，而該第二 二極體連接至一第一電容器之第二終端及至一第二電容 器之第二终端。 3 . 根撺由請專利範圍第1項之電路 > 其中該鎮流器雷路具 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印纪 A8 · B8 C8 D8 〇、申請專利範圍 有一為該低電壓交流電源降值四倍之開電路電壓。 4. 根撺申請專利範圍第1項之電路，其尚包括一第三電路 裝置和一第二二極體陣列裝置，用以在一第三能量位階 建立一第三電壓及在該能量位階输出該第三雷壓至該燈 抱。 5. —高強度放電燈泡之電子活塞電路，其中該電路由一低 電壓交流電源啟動，且其中該活塞電路包括一啟動電路 和一運作電路，及其中該運作電路包括： 一低能量、高電壓装置，用Μ提供一第一低能量傳送回 路，Μ降低該镫泡之電阻，其中該低能量高電壓装置連 接至該電源，並於該電源之一第一半週期運作時，提供 '該第一能量傳送回路；及 一高能最、低電曜装置，用Κ提供一第二高能量傳送回 路至後繼該第一能量回路，及後繼該燈泡降低阻抗之燈 泡，及該高能量脈衝運作該燈泡·其中該高能量回路具 有一能量值，其與該低能量回路之能量值有相同數值次 序並且大於該值，及其中該低能量回路與該高能量回路 皆經由該燈泡之敗動電路，後繼傳送至點火裝置。 6 . 根據由請專利範圍第5項之電路，其中該低雷壓高能量 装置包含一電容器及一二極體的矩陴連接線路，其中該 二極體矩陣連接線路產生該低電壓高能最脈衝，在該低 霄颳高能黄装置傳送高能量脈衝至燈泡時•使該高電壓 低能最装置旁通。 7 . 根據申請專利範圍第5項之電路，其中該鎮流器雷路具 有一為該低電壓交流霄源峰值四倍的開電路霄颳。 -12 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)/vi规格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 装 訂 線 經濟部十央標準局員工消費合作社印纪 A8 J BR - C8 ^ D8 〇、申請專利範圍 8 . —種低損耗、低電壓之金屬鹵素燈泡鎮流器電路，包括 一用於點火該燈泡之脈衝啟動電路； 一低電壓交流電源； 一低損耗電容装置 > 其連接至該電源Μ增加電源之電壓 輸出，並且可經由該啟動裝置，控制至少兩個不同能量 位階的流程後繼該燈泡之點火，以提供該燈泡之運作， 其中至少兩個不同能量位階係提供作為一該雷源動態阻 抗之函數及其中至少兩位階能量之每一值與該兩位階能 最之另一值具有相同之數值次序。 9 · 根撺由請專利範圍第8項之燈泡鎮流器電路，其中該電 路具有一為該低電壓交流電源峰值时4倍之開路電壓。 10.根撺申請專利範圍第8項之電路，其中該低損耗電容装 置包含一低能量高雷壓雷容傳送糸統，用Κ在該燈泡點 亮之後減低該燈泡的阻抗，Μ及包含一高能量低電壓傳 送糸统，用來傳送一高能量電容脈衝至該已降低的阻抗 ，Μ在燈泡點亮後運作燈泡。 Π .根撺申請專利範圍第丨〇項之電路，其中該低能量高電壓 雷容傳送糸統包含一第一電容器，且其中之高能量低電 壓傳送系统則包含一第二雷容器及一二橘體矩陣配置， 在傳送該霄容的结果時，旁通低能量高電壓電容器至已 蛏低的雷阻燈泡。 V2 . —電子鎮流器雷路，用Κ Η —低雷壓交流電源運作一高 強度放雷燈泡，該電路包括： -13 - 本.¾張尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格（210 X 297么、釐） (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 装 *-a 線 Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 第一電路装置，其包括一在一第一能量位階時儲存一第 一雷壓之第一電容器，其中該第一電路装置提供一输出 至該高強度放電燈泡，及其中該第一電壓在該第一能量 泣階時，降低該燈泡之電阻； 第二電路装置，其包括一在一第二能量位階時*儲存一 第二電壓之第二電容器，並在該第二能量位階時，提供 一输出脈衝至該燈泡，Μ運作該燈泡；及 二極體矩陣装置，其連接於該第一及第二電路裝置之間 ，用Κ使該第二能量位階脈衝在一半週期運作期間，從 第一霄路装置旁通，並隨即降低該燈泡阻抗，其中該第 一雷容之值與該第二電容之值有相同的數值次序。 (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 蛵濟部中央標準局員工消費合作社印纪 -14 * 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格(2X 297公釐）