TW492267B - An ballast for a high intensity discharge lamp - Google Patents

Description

492267 五、發明說明（1) 關士發明=有關一高亮度放電電燈之控制。詳言之，是有 j化鎮/;,L為之设汁以將由音響共鳴不安定所引起之閃爍最 问壓電弧放電電燈可以在.電弧放電管内部產生持續 床=波心可旎會導致放電變得沒有秩序。這種沒有秩 命严—包^ ^致4光輸出之討厭閃爍。存在某一頻率範圍 皮駆動而不引發電弧不安定。可以 : = 共输内操作。'然而，當電燈因使用年： 則地發生。n t f共鳴不安定可能會在窗框内不規 傳、冼地在其音響共鳴的操作骑查/、，A 1 .r 可以設計鎮流器避免在這些n f似乎可以被計算，且 地依據特殊電燈之物理特性，、千知作。然而，此設計高度 於不同的環境條件依據這此1=頰似地當電燈年限或曝露 EP-a，q8 5 79 發明在— 變。 用在一範圍内被改變，且電饩、干内一初始測試相位之使 穩定地工作。在此測試相二二f各，率被監控是否安定且 大數量在測試相位期間提供:t俊，電燈被設定在由最 窗框内工作。剛試相位在電燈每1^定之連續頻率所形成 調整由電燈老化所引起之 1 :人啟動時被初始，且 電燈可能在音響共鳴產生以工：。在測試相位期：此 的閃爍。 頻千工作，其可能弓丨入 辨識音響共鳴導致以電搀心 疋 利5,56 9,9 84號發明電燈特或電流充電，美國 之取樣’諸如它的傳導性、

E:\aaa\55257.ptd 492267 五、發明說明（2) 大約徑距之頻系，B ^ 在最少绝量之偏務在此設定中設定工作頻率至呈現 一釋定ίt。這種取樣同時在初始啟動及當電燈在 七疋狀悲、條件時被執行。 不中’適當的操作頻率是以故意將電燈在 此在^二^、、二疋，某些頻率可能誘發音響共鳴，且由那 二肩木二:測試期間或之後不會引發音響共鳴頻率之中挑 运適當的操作頻率。 # ί ΐ Γ f:個目的是提供-種裝置利用偵測不穩定性開 =n s /= a共鳴不穩定性，且在不穩定性產生煩人的視 覺閃爍之後調整操作頻率。 - ί ί!4將在誘發音響共鳴頻率操作之可能性最小化， 始，乂 f明之裝置在一已知頻率操作直到音響共鳴開 σ =佼切換至另外的頻率。然而，為了有效，較佳實 =後’。、设偵測及切換發生在音響共鳴導致煩人的視覺閃爍 電I ί ϊ :ί: ί定性開始之偵測是利用測量-出現在電燈 稱的。^^之對稱性。當電燈穩定時，特徵信號是對 ^ ^不穩定開始時，特徵信號失真且非對 ;=對稱信號之-選擇參數，不穩定開始可以在不對. 較佳實施例中，傳導通過 號夂半月：2 沒種特徵信號，且AC連波電壓信 持續時間形成對稱_ 續時間實質是相ΐ且=0線連波電壓各半周期之持 、、疋4寺且疋可預言的。音響共鳴開始時，各

五、發明說明（3) 半周期之持續护 〜 ' 彼此不同。 了間與預計持續時間有重大地不间， J ，兑各自 [^| 1碁員示用 鎮流器之方塊I—。根據本發明高亮度放電電燈之高頻電子 圖2是描述連。、 圖。 /電壓在穩定及不穩定電燈條件之時序 圖3顯示—用於 鎮流器之方塊圖；。根據本發明高亮度放電電燈之高頻電子 圖4顯示用於 路圖。 、本發明音響頻率偵測及控制裝置之兩 圖1顯示—用於土 — 電子鎮流器之方塊y圭實:度放電(HID)電燈之高頻 接收它的激發電壓 f9利用一共嗔點火極3點亮，其 受限於此，—丰 自橋式電路之電流，諸如，但不 半橋式電路2是由式電，2。如此技藝領域中所周知的， 發(t卿Γ)，而：丄”;信號20產生之控制信號40所觸 之頻率及至電燈9:合二鳴點火極。此信號2。 DC電壓1〇以換 ^:仇30疋由控制信號40決定。— 哭7。咅，V。。連接至半橋式電路2，出自AC線供庳 如（庄思，DC電壓1 〇包含一 ΑΓ 冰供應 波電壓的形式，典型地θ 、、…。/、應态之剩餘，以一漣 壓傳導；i煱# > = + 疋、，、應器頻率之兩倍，此漣波電 燈之電流30中。 ，、鳥』火極3，且出現於供應電 較佳實施例中，控制作铗4 n 座。上,七 口號40由一微處理器控制器4供 卞丨f頭千疋由此控制信號4〇決定。如

492267 五、發明說明（4) 果操作頻率在電燈9内產生立波（s t a n d i n g w a v e )，則電燈 會產生煩人的視覺閃爍。因此，控制器的一種功能是避免 立波之生成。根據此發明，此避免立波生成可以以偵測電 燈電流3 0内漣波電壓之一非對稱來完成。如圖2中所顯 示，在穩定狀態下之漣波電壓，以信號2 1 0表示，是對稱 的。此對稱性被反射至時間域（t i m e doma i η )及電壓振幅 域（vo It age amp 1 i tude domain);各半周期消耗相同的時 間量，且半周期之峰值振幅相等。在零點交叉之2 11、2 1 2 及213之間的時間，顯示如τΐ、T2及T3，是相等的。如以 信號2 2 0所表示，不穩定開始在漣波電壓中導入失真；此 失真可此以斜線或頻率偏移呈現。如所顯示，零點交叉之 221、2 22及223之間隔不相等。T2’比T1，短，且二者同時 t匕T 3 ’短。 *，流感應器1 9產生一感應電流30，，其直接相稱於電燈 電流3 0，包括一直接相稱於漣波電壓之信號。此信號3 〇, 被提供至帶通濾波器及圖丨t之事件偵測器5。濾波器及偵 測器5執行兩個功能。濾波器部分自高頻電燈、電流分離出 相對低頻漣波電壓，且事件偵測器部分偵測一期望即時對 私事件之务生。較佳貫施例中，低頻漣波電壓之零點交叉 =來當成對稱事件。渡波器及偵測器5產生―信號51對 應感應電流3〇’漣波電壓元件零點交叉（211、212等）之發 生。利用此传號5 1 ’控制器4測量這些零點交叉之間的時 間⑴、T2等）。各測量半周期時間可以與一預期時間值比 幸乂以決&不對％之發生。例如，如果漣波電壓已知具有

E:\aaa\55257.ptd 苐8頁 修正 案號 87116633 五、發明說明（5) 1 Ο Ο Η z之頻率，則圖2中周期P是1 0毫秒。各測量半周期， 丁 1 、Τ 2、Τ 3等，應該是5毫秒。自此期望值之一重大改變 將是代表音響'共鳴之開始。替代地，各半周期（例如是 Τ 2、Τ 3 )可以與前述的半周期（分別是Τ 1 、Τ 2 )比較，因此 忽略知道漣波電壓周期Ρ之需求。連續半周期時間之間的 明顯差異將指示音響共鳴之開始。 為了完全，亦顯示於圖1中的是一電燈電流偵測器6。得 自此偵測器之輸出6 1被提供至控制器4。例如，此信號6 1 被控制器4使用於決定何時電燈被實際點亮。此決定可能 被使用於利用本發明避免技術抑制音響共鳴之操作直到電 燈被實際點亮之後，因此允許一點亮順序之執行而不妨礙 得自本發明之音響共鳴避免技術。 圖4顯示用於本發明較佳實施例之一帶通濾波器及事件 偵測器、一電燈電流偵測器及一控制器。圖1及4中以相似 數字所指出之成分、信號及元件的結構及操作類似。低通 濾波器5 4自感應電燈電流3 0 ’分離出偵測信號5 9。較佳實 施例中，偵測信號5 9是感應電流3 0 ’中漣波電壓成分之一 測量。如上文所提及的，漣波電壓典型地將在AC線供應頻 率的兩倍，120 Hz或1 00 Hz，且低通濾波器54的成分將被 選擇，利用傳統帶通濾波器設計技術。零點交叉偵測器方 塊5 5被配置以從偵測信號5 9產生一方波輸出5 1。各方波輸 出之轉換，從高至低，且由低至高，區分偵測信號5 9之零 點交叉。此方波信號被提供至微處理器4 5。利用共通於此 技藝中的技術，微處理器4 5測量方波5 1轉換各高至低及低 圓画·圓画闘 圓圓圓圓1 liiill·· O:\55\55257.ptc 第9頁 案號 87116633 W年二月，曰 修正 案號 87116633 W年二月，曰 修正 五、發明說明（6) 至高之間的 隔，音響共 周期。如果 或如果一明 理器4 5修改 一零點交 器是相當簡 内，其他為 用以決定在 是測量連續 這些時間間 共鳴開始， 致 一具有 壓不同，可 鳴點亮器3 0 與本發明 事件發生時 波電壓峰值 鳴開始時是 測裝置5 ’是 器。圖1及3 及操作上相 峰值VI、V2 5’之信號51 時間間隔，因此測量偵測信號5 9之半周期間 鳴開始應該等於半個得自A C供應器之漣波電壓 測量的間隔明顯地與半個漣波電壓周期不同， 顯的不對稱存在連續半周期測量之間，則微處 控制信號4 0以致於改變電燈之操作頻率。 叉偵測器被使用於較佳實施例中，因為此偵測 單且不貴的。然而，在本發明的精神及目的之 精通此技藝者所周知的事件偵測裝置可以被使 時間域之一不對稱。信號5 1及控制器4之功能 事件之間的時間間隔，其中沒有音響共鳴時， 隔是呈現可預知的型類或對稱，且其中在音響 這些時間間隔呈現失真或不對稱。與本發明一 上述對稱-不對稱特徵之偵測信號，與漣波電 以由控制器4或其他電路產生，且刻意地在共 之前或之後增加電燈電流。 相同的，一替代偵測裝置可包含一用於測量在 間之外偵測信號對稱參數之裝置。例如，各漣 振幅在沒有音響共鳴時是對稱的，且在音響共 不對稱的。圖3之配置與圖1是相同的，除了偵 一電位測量裝置，正確的說是一零點交叉偵測 中以相同數字表示之成分、信號及元件在結構 同。如圖2中所顯示，沒有音響共鳴時，電壓 及V 3相對電壓軸具有相等的量。得自偵測裝置 ’是這些峰值電位之測量。在音響共鳴開始

O:\55\55257.ptc 第10頁 五、發明說明（7) 時，電壓峰值V 1，、v 與控制器4通訊。一主及73,實質被改變，且利用信號51, 示音響共鳴開私一/周期峰值電壓中明顯的改變將是指 參考電麼線中‘:地，假設漣波電塵是大約在一零點 在各半周期信號51，上連戶ϋ周期峰值之平均代數值，如在 壓中與零點之明顯差里/、里_々，應该疋零。在此平均電 用於偵測對稱及不對稱：J::響共鳴開始。這些及其他 本發明之精神與目的=技#在此技藝中是有名的且是在 亦與本發明相同的，。。 電壓偵測器5’可以在微;^ :谓測器5或濾波器及 政精通此技藝者所月*二I，=制态4内被執行，利用那 ^ =有所周知的數位濾波技術。 圖1中較佳實施例之操作在 ” r產生在，響共鳴自由頻帶内ϊΐί率 *电4在此頻千下工作時，控制器監測各漣波電壓

的時間，如上文所討論的。如果夂 牛周J 值之差大於隨機雜訊所預期，日士寺間與一期望 之差超過-臨界值，則信號4。被調Ξ 值 率。典型地，此頻率改變可能以一固悌, 頻 鳴自由頻帶上限，則另—周期回到下限里曰加直到音響共 讀減少直到下限。替代地，一組預先或以一固定量連 於一與微處理器4有關之記憶體中， 之頻率可以儲存 擇·任何數量的裝置可以使用於選擇一2 =地或隨機地選 對精通此技藝者是顯而易見的。 的刼作頻率，此 開始不穩定之須測可以在一或二個半缝波電壓周期内完 E:\aaa\55257. ptd 4?226g ^ 丨案號87116633_年上月，曰 修正__ 五、發明說明（8) 成，且頻率之改變可以在下半個周期内被影響。因此，根 據本發明，在先前操作頻率音響共鳴期間將少於兩個漣波 電壓周期。漣波電壓頻率典型地在美國是1 2 0 Hz，在歐洲 是1 Ο Ο Η z。因此，閃爍期間將低於2 0毫秒，且眼睛不會 感覺到。 根據本發明，如果在音響共鳴開始之間有足夠的時間且 發生可視表面閃爍，則額外的偵測信號處理亦可以改善裝 置之噪音強度，或將音響共鳴的錯誤判斷機率降至最小。 例如，用於判斷音響共鳴開始之標準可以是多重非對稱半 周期，例如在一行中三或四個測量非對稱半周期。雖然〜 需要兩或三個漣波電壓周期用於此音響共鳴之更慎重判 斷，自音響共鳴開始之二或三個周期間將是不足夠產生視 覺顯現閃爍。 前文只是說明本發明的原理。精通此技藝者將能夠設法 改變配置，雖然沒有在此清楚地說明或顯示，實施本發明 之原理當然是在其精神及目的之内。

O:\55\55257.ptc 第12頁 49226¾ -2 r 案號87116633_f/年丄月（f日 修正

O:\55\55257.ptc 第13頁

Claims (1)

1. 492267 V ^ 〇 ^_案號87116633_分年丄月 f日 修正_ 六、申請專利範圍 1. 一種用於高亮度放電電燈之鎮流器，包含： 用於該電燈產生操作電壓之裝置，該操作電壓具有一操 作頻率， 用於調整該操作頻率之裝置， 用於偵測一偵測信號之裝置，其： 沒有音響共鳴是對稱的， 開始音響共鳴是非對稱的，及 用於偵測該非對稱的裝置， 其中該操作頻率根據該非對稱偵測調整。 2. 如申請專利範圍第1項之鎮流器，其中該偵測信號是一 一自A C供應電壓所驅動之漣波電壓。 3 .如申請專刮範圍第1或2項之鎮流器，其中 該偵測信號具有通過一特定參考電壓之周期性之轉變， 且用於偵測該非對稱之該裝置包含 用於測量該轉變通過特定參考電壓之間的時間間隔。 4. 如申請專利範圍第1或2項之鎮流器，其中 該偵測信號具有通過一特定參考電壓之周期性之轉變， 且用於偵測該非對稱之該裝置包含 用於測量偵測信號與該特定參考電壓不同範圍之裝 置。 5. 如申請專利範圍第1項之鎮流器，其中 該偵測信號在沒有音響共鳴情況下在一最小與最大電壓 等級之間改變及具有通過一特定參考電壓之周期性之轉 變，及

   O:\55\55257.ptc 第14頁 492267 案號 87116633 f/年丄月次曰 修正 六、申請專利範圍 該特定參考電壓是在該最小與最大電壓等級之間的中間 6 ·如 用於 用於 間隔， 該非 7.如 用於 用於 移，及 該非 8 ·如 用於 用於 移，及 該非 申請專利範圍第5項之鎮流器，其中 偵測該非對稱之該裝置尚包含 測量該轉變通過特定參考電壓之間第一及第二時間 及 對稱之該偵測是根據該第一與第二時間間隔之差。 申請專利範圍第5項之鎮流器，其中 偵測該非對稱之該裝置尚包含 測量來自偵測電壓特定參考電壓之第一及第二偏〜 對稱之k偵測是根據該第一與第二偏移之差。 申請專利範圍第5項之鎮流器，其中 偵測該非對稱之該裝置尚包含 測量來自偵測電壓特定參考電壓之第一及第二偏 對稱之該偵測是根據該第一與第二偏移之平均值。

   O:\55\55257.ptc 第15頁