高频气体放电灯电路

专利类型 发明公开 法律事件 公开; 实质审查; 撤回;
专利有效性 无效专利 当前状态 撤回
申请号 CN200580042962.2 申请日 2005-12-06
公开(公告)号 CN101080953A 公开(公告)日 2007-11-28
申请人 皇家飞利浦电子股份有限公司; 申请人类型 企业
发明人 T·乌斯特巴恩; R·范霍恩肖滕; 第一发明人 T·乌斯特巴恩
权利人 皇家飞利浦电子股份有限公司 权利人类型 企业
当前权利人 皇家飞利浦电子股份有限公司 当前权利人类型 企业
省份 当前专利权人所在省份: 城市 当前专利权人所在城市:
具体地址 当前专利权人所在详细地址:荷兰艾恩德霍芬 邮编 当前专利权人邮编:
主IPC国际分类 H05B41/04 所有IPC国际分类 H05B41/04H05B41/288
专利引用数量 0 专利被引用数量 0
专利权利要求数量 6 专利文献类型 A
专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公司 专利代理人 龚海军; 刘红;
摘要 一种灯 电路 ,包括用于提供具有高的灯操作 频率 的交流 电压 的交流电压电源(2)、镇流电感器(4)、电容器(6)和用于连接到 气体放电灯 (8)的终端的一个 串联 电路,以及连接到所说终端的用于点火所说灯(8)的一个点火电路。电容器(6)具有代表对于灯的操作频率的低阻抗的值。点火电路包括阻抗(10、14)和用于提供高的直流电压的直流电压源(12)的一个串联安排。点火电路的串联阻抗(10、14)具有相对于在灯(8)的起动期间和灯(8)的稳态操作期间灯(8)的阻抗值来说是很高的值。
权利要求

1、一种灯电路,包括用于提供具有高灯操作频率的交流电压的交 流电压(AC)电源(2)、镇流电感器(4)、电容器(6)和用于连接到 气体放电灯(8)的终端的串联电路,以及连接到所说终端的用于点火 所说灯的一个点火电路,其特征在于:交流电压(AC)电源(2)的频率 具有大于十千赫兹的较高值,并且点火电路包括与用于提供高的直流 电压的直流电压(DC)源(12)串联的阻抗(10、14),以使在交流频 率时点火电路的阻抗值大于在灯(8)的起动期间和在灯(8)的稳态 操作期间的灯(8)的阻抗值。
2、根据权利要求1所述的灯电路,其特征在于:在交流频率时点 火电路的阻抗值在100和100000000之间,优选在10000和10000000 之间,与灯(8)的起动期间和灯(8)的稳态操作期间的灯(8)的阻 抗值一样高。
3、根据权利要求1或2所述的灯电路,其特征在于:由电感器(14) 提供与点火电路的直流电压源(12)串联的阻抗。
4、根据权利要求1、2或3所述的灯电路,其特征在于:点火电 路进一步还包括一个控制电路(16),用于在灯(8)点火后禁止直流 电压源(12)的操作。
5、根据权利要求4所述的灯电路,其特征在于:控制电路(16) 包括一个定时器,用于在从允许直流电压源操作开始预定时间间隔超 时之后禁止直流电压源操作。
6、根据权利要求1、2或3所述的灯电路,其特征在于:直流电 压源包括一个电流限制元件,用于限制直流电源的输出电流。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种如在权利要求1的前序部分中描述的灯电路

背景技术

在US4,959,593中公开了这种类型的气体放电灯电路。在这种灯电 路中,交流电压(AC)电源是市电电源(mains),所以灯的操作频率值 很低,例如50赫兹或60赫兹。与灯串联连接的电感器和电容器都是 镇流器电路的一部分。因此,电容器具有代表了灯操作频率的有效阻 抗的值。点火电路与灯并联连接。点火电路包括电阻器和电容器、电 压相关器件和可能的电感器的两个网络的串联结构。电压相关器件可 以是一个双向半导体开关,例如双向触发器件。当灯电路接通时,点 火电路产生振铃(通/断)电压。振铃电压通过交流电源使电源畸变, 并且在灯的两端产生高压高频点火脉冲,使灯点火。
由于必然要发生振铃过程,所以必须提供调谐,从而使上述类型 的点火器件的正确操作要依赖于镇流器和与其相连的灯的技术规范。 这就给设计及其后勤工作增加了负担。此外,所说的技术规范,尤其 是灯的技术规范,可能随时间而变化并且随温度的变化而变化,因此 可能影响点火器件的操作。
其它常规的高强度放电(HID)灯通常提供50赫兹到500赫兹的 低的灯操作频率的方波电流。这种灯的点火是通过向灯提供的低频电 压上叠加高压点火脉冲实现的。因此脉冲变压器要与灯串联连接,以 便对低频的灯电源电压感应出这样一个点火脉冲。当这样一个电路用 于高的灯操作频率(例如兆赫兹范围)的时候,这种类型的变压器就 表现出一个极高的阻抗,这个阻抗明显地影响了正常的灯操作。而且, 这样一种变压器的电阻将引起能量损耗。
发明目的
本发明的目的是克服现有技术的上述的缺点。

发明内容

本发明的目的是通过提供权利要求1限定的灯电路实现的。
电容器的作用是一个阻隔直流的器件。电容器破坏灯和交流电源 之间的直流电流通路。因此电容器可防止直流电流通过交流电源。以 此方式,可以在灯的两端建立高的直流电压。这个高的直流电压导致 灯的点火。电容器对于高频的交流频率可以具有相当低的阻抗,在这 种情况下,电容器不是镇流功能中的重要部件。在另一个实施方案中, 电容器可以具有相当高的阻抗,代表镇流阻抗的有效部分。
在接通灯电路时,灯没有导通,表示出极高的阻抗。在相当短的 时间内(通常为10毫秒),直流电压源给所说电容器充电,借此在灯 的两端产生高的电压,使灯点火。在点火之后,灯表现出极低的阻抗。 结果,稳定的高频电源电流可以从交流电源经过灯流动。与高压直流 电源串联连接的电阻器的阻值足以限制通过直流电源的交流电流。这 种交流电流限制功能还可以通过一个电感器完成,这个电感器对于交 流频率构成了一个类似的阻抗(similar impedance)。
试验表明,直流电压的幅度可以比现有技术中使用的点火所说灯 的点火脉冲的幅度小得多。较低幅度的结果是,灯电路必须满足安全 性级别较低的更容易获得的条件。此外,较低的幅度降低了对于绝缘 的要求,并允许灯电路的尺寸较小。
附图说明
从下面参照附图借助于实例的描述中,本发明将是显而易见的。 在附图中:
图1表示按照本发明的气体放电灯电路的第一实施例的示意图;
图2表示按照本发明的气体放电灯电路的第二实施例的示意图。

具体实施方式

图1表示按照本发明的气体放电灯电路,所说电路包括一个高频 功率电源2。电感器4、电容器6、和气体放电灯8与所说的高频电源 2串联连接。
高频电源2例如可以是半桥的、全桥的、和E类直流-交流变换 器,包括交替地接通和断开以提供基本上的交流电压的一些开关。
电阻器10和直流电压(DC)电源12的串联电路与灯8并联连接。
上述的实体和部件例如具有如下的数值。
高频电压源2:400伏,2兆赫兹
电感器4:40μH
电容器6:220pF
灯8:不点火时趋近无限大,点火时为60Ω
电阻器10:50MΩ
直流电压源12:15千伏
从以上例子显然可以看出,电容器具有合适的最大电压的额定值 和电容。
如果镇流器要在例如100赫兹的低频下操作,则电容器的值应该 为4.4μH以达到一个类似的阻抗。在15千伏的电压额定值,这样一 个电容器会变得过大。快速计算表明,在这样一个大电容器的情况下, 直流电压源的所需功率额定值过大,不合实际:
对于I=C*dV/dt和上述数值,
I=4.4*10-6*15*103/10-2=6.6安培。
这又会产生直流电压源的峰值功率额定值:
P=6.6*15*103=99千伏安。
进而,如果电容器具有这样的相当大的电容,电容器中存储的能 量在点火时就会破坏灯的电极。这个存储的能量可能是:
Q=C*V2,以便
Q=4.4*10-6*(15*103)2=99焦尔(J)。
从以上所述显然可以看出,本发明具体来说涉及具有相当高的操 作频率的电路。与低频镇流器相比,这样的具有高的灯电流频率的电 路在成本和尺寸方面具有明显的优点。在某些情况下,灯的性质例如 功效必定受到高的操作频率的影响。例如对于荧光灯就是这种情况。
从以上所述的例子可以看出,在灯8还没有点火的情况下,即还 没有导通的情况下,在接通灯电路时,直流电源12将使电容器6充电, 由此在灯8的两端产生高电压。在电容器6充电期间的某个时间点, 灯8两端的电压将使灯8击穿,即灯8点火并且导电。使灯8的阻抗值 与电阻器10的阻值相比极小。因此,在灯8两端直流电压消失 (collapse)。进而,因为灯8点火,所以高频电流流过灯8。
从以上所述可以看出,电阻器10和直流电源12的所说串联电路, 再加上电容器6,是作为一个点火电路或点火器进行操作的,这个点火 电路是简单的、能量效率高的并且是小尺寸的。
按照本发明的气体放电灯电路的第二实施例包括一个电感器14, 该电感器14代替电阻器10。对于交流频率,电感器14提供的阻抗与 电阻器10的阻抗可相比拟。
为了进一步减小能量消耗,在图2中所示的第二实施例的点火电 路还包括一个控制电路16。当控制电路接通时,控制电路允许点火器 操作。在灯8点火之后,禁止点火器操作,没有直流电流流过直流电 压源12和电阻器10。因此,在灯8的正常操作期间,不消耗来自直流 电压源12的直流功率。
控制电路16可以包括一个定时器,用于例如从直流电流开始流动 的时间开始经过几个毫秒之后禁止直流电压源的操作。这就说明这个 实施例是简单而廉价的,尤其是对于灯的技术规范和随时间的变化情 况是预先已知的情况下更是如此。用氙灯的汽车照明领域就是这种情 况的一个例子。
控制电路16还可以包括一个传感器、或检测器、或检测电路,其 一般用于检测灯8的起动或灯8操作的稳态,通常称之为正常操作。 检测电路可以包括光检测器,用于检测灯8发出的光。检测电路还可 以包括交流检测器,用于检测流过灯的交流电流。而且,检测电路还 可以包括一个直流检测器,用于检测流过灯8和/或流过电阻器10的 直流电流。在检测到这样的交流和/或直流电流时,控制电路16可以 控制直流电压源,使直流电压源不工作。
利用按照本发明的灯电路进行的试验表明,由直流电源12提供的 直流电压,与现有技术的灯电路中使用的点火脉冲相比,幅度明显地 低。其优点是,容易满足绝缘的要求,和/或能应用较小的导体之间 的距离。还可以使灯电路满足不同安全级别的要求,所需的努和成 本较少。
试验还表明,还可以将按照本发明的点火电路用在具有小电感值 的电感器4的灯电路中,同时仍旧能够维持上述的优点。
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