TW435055B - Circuit arrangement - Google Patents

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經濟部申夬榡準局員工消費合作杜印製 A7 B7五、發明説明（1) 本發明乃關於一操作放電燈之電路装置，包括 - 輸入端點，供連接至一供應電壓源， - 一負載分支B備有端點以支撑放電燈及有一電感性 鎮流裝置， - 裝置I耦合至負載分支B之兩端及輸入端點以自供 應電壓源提供之電壓產生一高頻電壓， - 裝置11耦合至裝置I以調節放電燈'消耗之功率，高 頻率電壓之頻率與功率消耗之調整値有關， - 一變壓器有一初級及次級繞组，每一次級繞並聯一 電極分支在燈操作期間，該電極分支包括放電燈之 電極。 此種電路配置曾揭示於美專利US 5,404,174中。在已知電 路配置中，初級繞組形成電感性鎮流裝置之一部份。放電 燈所消耗之功率可調整高頻率電壓之頻率而予以調整。在 增加之頻率下，電感鎮流器之阻抗增加結果流過放電燈之 電流及放電燈所消耗之功率減少，此外，變壓器之初級繞 阻上之電壓增加，使得次級繞组上之電塵亦增加。結果， 流過放電燈電極之加熱電流亦增加，在放電燈功率消耗之 廣泛範圍中，電極被保持在一可發生有效電子發射之溫度 下。已知電路配置之很大缺點爲跨初級繞组之電壓受到跨 放電橙之電壓之極大影響。跨放電燈之電壓與'四周溫度有 極大關係，故改變四周溫度可導致太犬或太小之加熱電流 通過放電燈。有低壓力水銀放電燈之第二個放電燈，其可 能影響放電電流與加熱電流間之理想關係，在放電燈消耗 -4 - -----------裝--------訂-----線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸ft尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X29?公t ) 4 3 5 0 5 5 *. 經濟部中央標準局員工消費合作社印袋 A 7 B7五、發明説明（2) 功率降低時，跨放電燈之電壓開始時增加，但隨後降低= 本發明之目的爲提供一電路配置，以此裝置，在放電燈 之功率消耗之廣泛範圍及四周溫度範圍，在操作放電燈期 間，可達成一有效之電極加熱= 爲此目的，根據本發明，在本文初段所提之配置之特徵 爲形成分支C之一部份即初級繞组亦包括與頻率相依之阻 抗’該阻抗並聯負載分支。 由於放電燈之初級繞组被安排成不同之分支，跨初級繞 组之電壓不受跨放電壓燈之電壓所影響，結果其與四周溫 度稍爲有關》由於當放電燈消耗之功率改變時，高頻率電 壓之頻率亦改變，而其波幅實質上保持恒定。頻率相依之 阻抗上之電壓亦隨之改變。結果，跨初級繞組之電壓，結 果及加熱電流亦改變。吾人發現本發明之電路配置可達到 一有效之電極加熱，即使放電燈之功率設定爲很小値亦 u]-。 與頻率有關之阻抗最好包括一電容器。此乃簡單而價廉 之實現頻率相依阻抗之方法。 在此情況下，分支C尚包括歐姆阻抗以控制放電燈電流與 加熱電流之間關係，選擇通當之電阻抗即可達成s此歐姆 阻抗限制分支C内之電流波幅。在此情況下，如果放電燈之 一個或二個電極均短路能限制流經分支c之電流非常有益， 歐姆阻抗包括一與溫度相依之PTC型電阻器。在一或二個 電極短路之結果，流經與溫度相依之PTC型電阻器之電流 使溫度增加，而和溫度相依之電阻器之電阻値亦經由功率 -5- ----,-----------1T-----線 <請先閔讀背面之注意事項再填窍本頁) 本紙伕尺度適用中国國家榡準（CN'S ) Α4規格（210X297公釐） 4 3 5 0 5 5'， A7 B7 .¾濟部t央樣孪扃員工消費合作社印裝 五、發明説明（3) 消耗而増加3增加之電阻値確保流經分支之電流受到限 制，即使在短路電極情況下亦可限制。爲此一目的而使用 與溫度相依之PTC型電阻器之問題在於’和溫度相依之電 阻器具有相當高之寄生電容。由於在工作期間流經分支C之 電流爲高頻率電流，寄生電容僅造成電流之相當小的阻 抗’即使溫度相依之電阻器之電阻値甚高亦如此。但如分 支C能包括一二極體橋路及PTC型式之溫度相依之電阻器與 二極體橋路之輸出端内聯，高頻電流爲二極體橋路所整 流，且在電路操作期間，直流電流流過溫度相依電阻器。 此一直泥，使寄生電容原則上形成一無限大之阻抗，使得 溫度相依之電阻器之實際阻抗完全由電阻値決定a此可在 一或二個電極短路之下，儘管溫度相依電阻器之相當高之 寄生電容，亦可有限制分支C中之電流。 產生高頻電壓之裝置I最好含有一分支A其中含二個切換 7G件心串聯配置，負载分支B並聯—個切換元件^此乃實現 裝I之簡單而可靠方式。 如分支C及並聯次級繞组L2及口之電極分支之尺寸大小 能使流經次級繞組L2&L3之電流與流經放電燈之電流間之 相位差，在高頻電壓之頻率增加而降低則最佳。由於此種 電流相位結果，流經次級繞纽之電流相位關係對於在放電 燈功率消耗降低時提供電極上之熱產生貫獻甚大。 如果为支C尚包括一切換元件以便在放電電流超過預定値 時P中斷机免初級繞組之電流則更佳。放電燈電流大於預 定値通常在電極產生—功率消耗，此功率消耗適於維持電 _ 6 - ^ ------1T-----線 (請先閱讀背面之注意*項再填窍本頁) 木纸乐尺度制 t _ ^#ir^}A4i^(2-'29； 經濟部中央糅準局員工消費合作社印衷 435055- A7 B7五、發明説明（4) 極在一發生有效電子放射之溫度3此外，在相當大放電電 流情況下，視分支c與電極分支之尺寸如何，放電電流與加 熱電流間之相位差可能使彼此部分互相補償，事實上，完 成了電極之冷卻。如開關元件在如此大之放電電流時關 閉，則無電流過電極，因而節省功率。開關元件可耦合至 裝置II。亦可將開關元件耦合至其他電路例如一光電單 位，而產生一信號爲放電燈亮度之度量，亦爲放電燈電流 之度量。 本發明之電路配置之具體實例將以圖例作詳盡之説明。 圖1爲根據本發明之電路配置一具體實例之圖解並有一放 電燈連接其中， 圖2爲根據本發明之另一電路配置之具體實例之圖解及一 連接之放電燈。 在圖1中，K 1及K 2爲輸入端點以連接供應電壓源。在本 具體實例中，供應電壓源爲一直流電壓源。其中之負載分 支B包括電容器C3及C4，線圈L4及端點K3，K3'，K4及 K41以支撑放電燈。在本具體實例中，線圈L4構成電感性鎮 流裝置。具有電極E11及E12之放電燈連接在端點K3，K3'， K4及Kf。L2及L3爲變壓器T之次級繞組。次級繞組L3由 串聯裝置端點Κ3^電極£L1，端點K3'及電容器C5所形成之 電極分支所並聯。次級繞组L 2由一串聯裝置端點K4，電極 EL2，端點K4'及電容器C 6形成之電極分支所並聯》次級繞 組L 2及L 3及將次級繞組並聯之電極分支亦構成負載分支B 之一部份。分支C由串聯裝置電容器C2，電阻R及變壓器T . -7- 本紙張尺度適用中國國家橒隼（C\S ) A4規格（210X29?公釐） ---------1裝—-------訂-----線 (詩先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負X消費合作社印褽 435055^ A 7 -------B7 五、發明説明（5) 之初級繞組U所形成。在本具體實例中，電容器。形成一 頻率相依之阻抗。開關元件“及”及控制電路Scl及Sc2形 成裝置Ϊ自供應電壓源以產生—高頻電壓…電路部份_ 成裝置Π以調整放電燈消耗之功率。 輸入端點K1經由一串聯裝置之開關元件51及52連接至輸 入端點K2。控射路Sel之㈣分別連接至關元件51之^ 制電極及主電極。控制電路Se2之輸出分別連接至開關元件 S2之控制電極及主電極。電路部份π之一輸出連接至控制 電路Scl之一輸入。電路部份^之第二輸出連接至控制電路 Sc2工一輸入。開關元件S2由分支c及—串聯裝置電容器 C3，線圈L4及電容器C4所並聯，而C4之—端又連接至輸 入端點K2。端點K3,連接至線圈[4及電容器C4之共同節 點β端點K41連接至輸入端點K2。 圖1中所示之電路配置之工作如下： 當供應電壓源已連接至輸入端點Κ1&Κ2，電路配置即開 始工作’控制電路Scl&Sc2交互開啓及關閉開關元件s 1及 S2。結果一高頻電壓即產生在分支6及(：之兩端間。此高頻 電壓在每一分支B及C產生一高頻交流電流，其頻率與高頻 電壓之頻率相等。流通於分支B中之高頻交流電流之—部份 形成通過放電燈LA之放電電流。分支C中之高頻電流流過 初級繞组L 1，結果，一向頻電譽出現在次級繞組[2之兩端 及次級繞組L3之兩端。此等跨次級繞組之高頻電壓在與次 級繞組並聯之電極分支中產生高頻加熱電流，並因此通過 放電燈L.A之電極E11及£12 »充電電流及加熱電流引起在電 -8 - 本纸伕尺度通用中g國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -------批衣--------1T-----^ (諳先聞讀背面之注意事項再填窝本頁} 經濟部中央標準局—工消費合作社印装 Α7· Β7五、發明説明（6) 極E1I及E12中之熱量產生，因而可維持此等電極在一適於發 射電子之溫度。利用電路部份II，可以調整時間期間，期 間每一開關元件在每個高頻週期内導電，並且由放電燈消 耗功率。如開關元件導電之時間期間降低，流過放電燈之 放電電流亦降低。此外，高頻率電壓之頻率如增加而高頻 電壓之波幅保持不變。在分支C中，此舉造成電容器C2上 之電壓降低，而跨初級繞組之電壓則升高。由於跨初級繞 組之電蜃降升高之結果，通過El 1及E12之電極之加熱電流則 增加。因此，當放電燈變暗、由於較小之放電電流而引起 之電極中減少之熱產生至少部份可由較大之加熱電流予以 補償=但在電極產生之熱量不僅由放電電流之波幅及加熱 電流決定，並由其相位關係決定s此一相位關係及放電電 流及加熱電流波幅間之關係爲高頻電壓之函數=此相位關 係之形成作爲高频電壓之函數係由支路C及分路次級繞组 L2及L3之二分支之组件以及彼等之尺寸而決定。在圖1中 之電路配置中，各組件及其尺寸均加以選擇俾使放電電流 及加熱電流實際上其最大可調整之放電電流乃爲反相（結 果，對高頻電壓之頻率爲最低値而言）。對放電電流之最小 可調整値而言，（結果，對高頻電壓之最高頻率値而言）， 加熱電流及放電電流爲同相位。此一相位關係可確保在最 大放電電流通過放電燈LA之電極時，加熱電流可部份補償 此放電電流，結果，電極中之熱量產生較無加熱電流之情 況爲小。在最太可調整放電電流流過放電燈之情況下，電 極實際上被冷卻3然而在通過放電燈LA之電極之放電電流甚 -9- ----_------裝ί-----訂-----線 (請先閱讀背面之注意事項再填艿本頁) 本紙乐尺度適用中ϋ國家標準（CN'S ) Α4規格（210 X 29：1公釐） ^^055- ^^055- 經濟部中央樣隼局員工消費合作社印裳 A7 ___ B7 __ 五、發明説明（7) 小’而加熱電流及放電電流爲同相時，由於以上之結果， 在每一電極之加熱電流及放電電流彼此放大，而加熱電流 使电極上產生出之熱量增加甚多3由於此一相位關係，在 一廣泛之放電燈消耗功率範圍内，在電極中產生之熱量可 控制在一理想之位準。 圖2令電路部份及圖1中電路部份相對應之組件均使用相 對應之參考符號》圖2中之具體實例與圖1之具禮實例僅在 分支C之結構上不同。圖2中之具體實例之分支c爲由電容 器C 2，初級繞组L 1，二極體橋路D ^04，溫度相依電阻器 R (PTC型）及一開關元件S3等構成。電容器c3將其第一端 連至開關元件S1及開關元件S2之共同節點。電容器C2之第 一端連接至初級繞組L 1之第一端。初級繞組L 1之第二端連 接至二極體橋路D1-D4之第一輸出。二極體橋路D1-D4之第 一輸出用一 PTC型溫度相依電阻器R連接至二極體橋路D1_ D4之第二輸出。二極體橋路di_D4之第二輸入連接至開關 S3之第一主電極β開關元件“之第二主電極連接至端點 Κ2之輸入。開關元件S3之控制電極搞合至電路部份π之第 三輸入。在圖2中此一耦合由虛線表示s 圖2中具體實例之運作大致與圖1所示具體實例之運作相 同。圖2之具體實例尚包括—短路保護及關閉電極加熱之可 能性。 當端點K3直接連接至端點K3,及/或端點K4直接連至端點 ΙΟΓ時’結果導致大量電流於電極分支，該分支並聯次級繞 组L3，及/或電極分支並聯將次級繞組[2。此舉亦導致分 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4ΐΙ„格（210X297公f ) I---------裝 ---^----訂I-----線 (請先5S讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印裝 A 7 _____Β7 五、發明説明（8) 支C上有大f電流。上述之電流在溫度相依之電阻器r中產 生功率消耗’因而造成溫度上升。溫度上升结果，溫度相 依電阻R之電阻値大舉上升’因而造成分支C十電流減少9 此乃提供電路配置之有效保護不致使一或更多電極短路。 如放電電流超過一預定値’電路部份I；[將開關S3關閉。 結果電極加熱電流降低至〇，因而使在大放電電流時能節省 功率。此相當大之放電電流値足以維持放電燈之電極在適 當之電子放射溫度。 在圖〖所示之具體實例之實際實施中，本發明電路配置之 分支C及電極分支之尺寸如下，以操作一低壓水銀放電燈， 其額定功率爲58W。低壓水銀放電燈之電極之歐姆値爲（在 加熱後情況）5.6Ω。C5及C6之電容器47〇 nF。C2之電容量 爲680 pF。歐姆電阻R係由初級繞組之歐姆電阻及阻値2〇〇 Ω所組成。變壓器之漏電感爲1,35 mH。吾人發現可以降低 由放電燈所消耗之功率至放電燈額定功率之百分之一，在 電極中產生之熱量可使在一廣泛之燈消耗功率範圍内均能 在適當放射電子溫度。 -11 - ^紙乐尺度適用中國國家ϋ( ΓΙίϊϊ格丨210X297公瘦 1 ---.------ 裝-------訂-----線 I'— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 經濟部令央樣準局貝工消費合作社印製 435055、 第841114〇2號專利申請案 -中文申靖專利筋.同絛正太(R9年9丐) 六、申請專利範圍 1. 一種操作放電燈之電路配置，包括 -輸入端點，以連接—供應電壓源’ -一負載分支Β，其備有多個端點以支撐放電燈，並 備有電感性鎮流裝置， -裝置〗，耦合至負載分支Β端點和輸入端點，以自供 應電壓源供應之電壓產生一高頻電壓’ -，置11，耦合至裝置I’以調整放電燈所耗之功率， 回頻電壓之頻率相依於功率消耗之調整值， -一具有初級繞组及次級繞組之變壓器，每—次級繞 组在燈工作期間並聯一電極分支，該電極分支包含 放電燈之一電極， 其特徵為初級繞組形成一分支c之—部份，該分支C， 亦包含一與頻率相依之阻抗且並聯負載分支。 2 ·如申請專利範圍第丨項之電路配置，其中該與頻率相依之 阻抗包含一電容器。 3.如申請專利範固第1或2項之電路配置，其中該之分支〇 尚含一歐姆阻抗。 4—如申請專利範圍第3項之電路配置，其中該歐姆阻抗含有 一 PTC形式之與溫度相依的電阻器。 5 .如申請專利範圍第4項之電路配置，其中該分支c尚含有 二極體橋路，且PTC形式之與溫度相依之電阻器互連二極 體橋路之輸出端點。 6_如申清專利範圍第1項之電路配置，其中裝置1包括一分 支A，分支A包含兩個開關元件的_聯配置，負載分支b 本紙張尺度逋用中爾國家標率（CNS )以規格（210X297公釐） (請先閔讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁)

   435055 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 並聯兩個開關元件之一。 .如申請專利範圍第丨項之電路配置，其中該分支c及將次 級繞组L 2及L 3並聯之電極分支之尺寸經過調整可使流經 /人級繞組L 2及L 3及流經燈中之電流的相位差在高頻電壓 之頻率增加時降低。 .如申請專利範圍第1項之電路配置，其中該分支C尚包括 開關元件’以在放電電流超過預定值時，中斷流經初 級繞組之電流。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) — 經濟部t央揉準局員工消費合作社印製 本紙張尺度速用中國國家橾半（CNS ) A4規格（210X297公釐）