TW507474B - Operating device for gas discharge lamps with detection of filament breakage - Google Patents

Description

507474 五、發明説明（1 ) 技術領域 ' 本發明係有關於具有燈絲之一個或多個低壓放電燈 之操作裝置，特別是關於偵測燈之燈絲，斷線及切斷此 操作裝置之電路。 先前技術 裝配有燈絲之低壓放電燈之有效壽命是主要由燈絲 之有效壽命所決定。若燈絲被燒毀，首先燈電壓就有增 力口，伴隨在燈之燈絲區有不希望的溫度增加。此燈亦大 多數在此階段顯現整流效應。最後燈絲斷裂，而此能導 致燈操作裝置之破壞及導致燈兩末端之危險過熱。已 知有些切斷裝置是用於燈之可靠操作，及保護此操作裝 置。 又出現的是監測燈絲有關之斷線是足夠能擔保燈與 操作裝置系統之可靠操作。在已知解答中，其是偵測一 個D C (直流）測試電流是否能流通過待測試之燈絲（德 國專利D E 3 8 0 5 5 1 0號）。此方法之缺點是除需用於正常 操作之電流外要流通測試電流，因之構成燈絲之另加負 載。 同樣明顯的是使用AC (交流）測試電流。爲此目的， 用於氣體放電之電流供應是在每一實例中僅經過燈絲 之一個端子導通，分別之另一燈絲端子是由一電容器橋 接（下文中稱爲諧振電容器）。此諧振電容器亦大多用 於產生起動電壓，並因而不構成組件之另加引出線。用 於氣體放電之電流是由AC電壓產生器提供。此電流即 507474 五、發明説明（2 ) 分割成流通過氣體放電路徑之一部分及流通過諧振電 容器之一部份。在燈絲斷線之實例中，通過諧振電容器 之電流成分消失了。由於要在燈絲斷線之實例中切斷 操作裝置，所以必需監測通過諧振電容器之電流，能以 無電位方式評估此電流是有益的。美國專利 US 5,95 2,8 3 2號提議一種變壓器，其之初級繞組是以串 聯連接至諧振電容器。於是於可能在變壓器之次級側 以無電位方式評估通過諧振電容器之電流。但是變壓 器之使用像徵成本上之實値支出。 發明簡述 本發明之目標是儘可能的以有效成本提供無電位評 估通過諧振電容器之電流，用於在燈絲斷線之事件中切 斷操作裝置。 一般說來，此操作裝置包括饋送能量至負載電流中之 一電壓產生器。如此配置之原理是解說於第1圖中。 燈之電抗器L1與燈LP之串聯電路是連接至AC電壓 產生器G 1之兩個端子。一燈絲端子是在每一實例中 使用於連接燈LP。諧振電容器C 1是連接至分別之另 一燈絲端子。以一等效負載電阻R1說明此燈，產出下 列之公式，表示負載電路之阻抗Z複頻率S之函數。 R^SLi+S^^iRi Z(S) = ,- 1+SCiRi 此公式之相位特性是以操作頻率爲基礎標繪於弟2 -4- 507474 五、發明説明（3 ) 圖中。諧振電容器ci是其之參數。其之電容量是 10nF(毫微法拉）或10pF (微微法拉）。R1具有之電阻分 別是5 0 0 ohm(歐姆），及L1分別有2mH (毫亨利）之電感 量。一小型螢光燈之等效電阻之典型値是5 00ohm，而 適合用於操作此燈之燈電感器之電感之代表典型値是 2mH °因此配置，i〇nF値是適合用作諧振電容器之電容 量。根據第2圖，設定在5KHZ(千赫）下，大致有70度之 栢角產出於負載電路之阻抗中◦若此刻燈絲斷線，諧振 電容器則自負載電路切斷。殘餘電容量可假定爲i〇PF， 其是本質的由佈線形成。根據第2圖，接著是在斷線燈 絲之情況中，負載電路阻抗終結有大致5 0度之相角。 相位偵測器用在觸發操作裝置之切斷，並是足夠用於偵 測，若負載電路阻抗之相位落下一規定値，如本發明所 提出者。 用於無電位之燈絲斷線之偵測之另外有效成本之可 能是由光電耦合器之使用而產出。通過諧振電容器或 其之一部分之電流是導通光電耦合器之發光二極體（輸 入）°此發光二極體是在燈絲斷線之實例中熄滅。此能 在光電耦合器之輸出處以無電位之方式偵測並觸發操 作裝置之切斷。 本發明將於下文中以模範實施例及圖示之動作更詳 細的說明。 圖__式簡單說明 第1圖顯示具有電壓產生器之操作裝置之配置圖。 507474 五、發明説明（4 ) 第2圖顯示負載電路之相位對操作頻率之曲線圖。 第3圖顯示根據本發明用於一氣體放電燈之操作裝 置之電路圖，在二個燈絲之一斷線之事件中，以相位偵 測之助而切斷。 第4圖顯示根據本發明之操作裝置及切斷之氣體放 .電燈之電路圖，其在二燈線之一被斷線之事件中，藉由 一光電耦合器而切斷。 最佳實施例詳細說明 下文中電容器係以字母C指示，電阻器以R，電感器 以L，電晶體以T及二極體以D，在每一實例中皆跟隨一 數字。 在第3圖中，說明一 AC電壓產生器G3。其之電源並 未圖示。其能例如藉由一個DC電壓源饋送。一負載 電路包含L31，燈LP，C31及R31並是連接至其輸出端 子J1，J2。負載電路是設計爲一'個L31，燈LP及R31之 串聯電路，在燈LP之連接之串聯電路中，每一實例僅使 用二燈絲之一個端子。C 3 1是並聯連接經二燈線之另 一端子與燈分別連接。R3 1用作爲偵測負載電流。一 電壓係分接在R31與燈LP間之一連接點，並饋送至AC 電壓產生器G3之輸入X中。此電壓是與負載電流成 比例。需用於決定負載電路阻抗Z之相位之全部資訊 因之是可利用於AC電壓產生器G3中。負載電路阻抗 Z之相位是在輸出端子之輸出電壓之相位與負載 電路電流之相位之差。與本發明有關，相位是理解爲周 -6- 507474 五、發明説明（5) 期函數之成分，其是此函數自上次零交越後之經過時 間。若一完整周期之時間是設定爲3 6 0度，則此相位能 描述爲角度之相位角。根據此定義，相位角之考慮並不 限於正弦過程。此AC電壓產生器時常輸出一實質之 矩形電壓。 負載電路阻抗之相位決定能追溯至時間測量。在A C 電壓產生器G3中之輸出端H，J2處之電壓零交越之瞬 間是已知的，由於此電壓本身是由AC電壓產生器G3 產出之故。在AC電壓產生益G3之輸出_子J1，J2處 之電壓零交越後，直到在其輸入X處偵出測量之電壓之 零交越所經過之時間就是負載電路阻抗之相位之一測 量。一微控制器能監測在此時間間隔內規定之限制之 負尖峰。此微控制器能同時供作產生AC電壓產生器 G3之輸出電壓。在此實例中僅需有R3作爲一組件用 在燈絲斷線之事件中切斷操作裝置。實施之剩下部分 屬於微控制器之程式規劃π名詞”零交越”是在上文討論 中理解爲極性之改變，在考慮下任何可能發生之變數之 直接成分則不加考慮。 以光電耦合器之助達成燈絲斷線之無電位偵測之操 作裝置是解說於第4圖中。AC電壓產生器G4在其輸 出端子J 1，J 2處使A C電壓可利用於操作燈L P。燈L P 是與C43並聯連接，使用其之兩個燈絲之每一個之一端 子。C 4 4與C 4 5之串聯電路是連接在分別之二燈絲之 另一端子。C43，C44及C45全部作用如一個諧振電容 -7- 507474 五、發明説明（6 ) 器。R43與光電耦合器OC1之輸入二極體之串聯電路 是與C44並聯連接。R43供作限制通過光電耦合器 OC1之輸入二極體之電流JX。更加，齊納二極體D42 是並聯連接於C44。該二極體供作限制跨過R43與光 電耦合器OC 1之輸入二極體之串聯電路呈現之電壓。 C44與C45形成一個電容性電壓分割器，其匹配跨過燈 LP之電壓位準至光電耦合器OC1之輸入二極體處所需 之電位位準。在燈之操作期間流通在燈絲上之電流能 由選擇電容器C43,C44及C45互相之比率而設定。 AC電壓產生器G4之電力是經由DC電壓供應引線 AC +及DC·。R4 1與光電耦合器OC2之輸出電晶體之 串聯電路是連接在其間。切斷邏輯電路S D之輸入A 是經由D41與R42之串聯電路連接至R41與光電耦合 器OC2之輸出電晶體之連接點。若燈LP之燈絲是完 整的，電流JX會流動，因之接通光電耦合器〇 C 2之輸出 電晶體。所以在切斷邏輯電路之輸入A處之電壓以 D C電壓之電位D C -爲基準是微小的。若一燈絲斷線5 則電流J X不再流動。其結果，光電鍋合益〇 C 2之輸出 電晶體獲得一高電阻，而在切斷邏輯電路SD之輸入A 處之電壓則升高。切斷邏輯電路至少包括一個觸發器 及一計時元件。一旦在切斷邏輯電路之輸入處之電壓 展現在一預定臨限上經一規定時間後，AC電壓產生器 G4則經線B而被切斷。 第3及4圖之模範實施例之每一實例中僅以一具燈 五、發明説明（7 ) 作竭力敘述。但是其亦可能施加根據本發明之切斷於 具有多具燈之操作裝置。 符號說明 L1，L31，L41…電抗器 LP·.·燈 G1，G3，G4...AC電壓產生器 C1…諧振電容器 R1 ...等效負載電阻器 Z...負載電路阻抗 C43，C44，C4 5，C3 1 …電容器 J1,J2…輸出端子 X."輸入 0C1，0C2…光電耦合器 JX…輸入電流 D42…齊納二極體 R42，R43，R3 1…電阻器 SD...切斷邏輯電路 D41 ...二極體 B…線，輸入 A···輸入 S ...複頻率

Claims (1)

1. 507474 六、申請專利範圍 1 · 一種電子操作裝置，用於操作一具或多具容納有燈絲 之氣體放電燈，其特徵在於： 一 AC電壓產生器（G3)，其饋送—AC電壓至一負載 氣路中， 一負載電路，其至少容納有一具燈，並是設計成爲 在該負載電路中流通之電流之相位是以該施加之 A C電壓爲基準，主要由導通該燈絲流通之電流之至 少一個組件而決定， 一裝置，用於以該施加之AC電壓爲基準測量該在 負載電路中流通電流之相位； 其中該操作裝置在一旦該用於測量該相位之該上 述裝置偵出一違反規定限制値之相位角後立被切 斷。 2·如申請專利範圍第1項之操作裝置，其中該用於測量 相位之裝置在由該AC電壓產生器（G3)供應之該AC 電壓之零交越瞬間與該負載電路電流之零交越瞬間 之間執行一時間測量。 3·如申請專利範圍第1項之操作裝置，其中其具有流通 該燈絲之電流之該組件是一電容器（C3 1)。 4·一種電子操作裝置，用於操作一具或多具容納有燈絲 之氣體放電燈，其特徵在於： 一 AC電壓產生器（G3)，其饋送一 AC電壓至一負載 電路中， 一輸入（B)，位在該上述AC電壓產生器（G3)中，若 -10- 507474 六、申請專利範圍 在該輸入點（B)出現一違反規定限制値之電壓時，該 操作裝置即被切斷； 其中該負載電路容納有一光電耦合器，其之輸入 電流（JX)流通過該燈絲，而該光電耦合器之輸出在若 該光電耦合器之輸入電流（JX)成爲可忽略之微小，則 觸發該操作裝置，在該AC電壓產生器（G3)之輸入（B) 處被切斷。 5·如申請專利範圍第4項之操作裝置，其中該操作裝置 容納有一切斷邏輯電路（SD),其至少容納有一個觸 發器及一計時元件，並供應一信號，其經該A C電壓產 生器（G3)之輸入（B)而切斷該操作裝置。 6 ·如申請專利範圍第5項之操作裝置，其中該切斷邏輯 電路（SD)具有一輸入（A)，其是連接至該光電耦合器 之輸出。 -11·