CN102474967A

CN102474967A - 用于启动放电灯的方法以及用于运行该放电灯的电路布置

Info

Publication number: CN102474967A
Application number: CN2010800350804A
Authority: CN
Inventors: 托马斯·波利施安斯凯
Original assignee: Osram Co Ltd
Current assignee: Osram GmbH; Osram Co Ltd
Priority date: 2009-08-07
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2012-05-23
Also published as: EP2462784B1; US20120133297A1; US9125282B2; AU2010280882A1; WO2011015468A1; DE102009036645A1; EP2462784A1

Abstract

在迄今应用类型的电路布置中，在为放电灯(LP)点火时测量电流强度，并且通过改变该点火电流的频率来调节电流强度。相同类型的调节方式现在也被用于调整预热电流。在此，在预热时以预定的方式操控电流强度的测量值，在其他情况下，在特定应用的开关电路(100′)中使用同一个调节回路。

Description

用于启动放电灯的方法以及用于运行该放电灯的电路布置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于启动放电灯的方法。本发明也涉及一种根据权利要求3的前序部分所述的用于运行放电灯的电路布置。

背景技术

本发明从一种根据权利要求3的前序部分所述的用于运行放电灯的电路布置出发，如这在申请人的房屋中应用的那样，以及通过它转用了根据权利要求1的前序部分所述的方法：

电路布置具有谐振电路，其具有并联于放电灯的电容元件和串联在灯和电容元件之前的、并且在两个开关之间的一个开关点之后的电感元件。这些开关，典型地设计为MOSFETs，用于为谐振电路加载电流。通过合适的装置，使得这两个开关以相互交替的顺序关闭并且再次打开，其中，开关频率是预先给定的。以典型的方式，发挥这个作用的装置包括一个特定应用的集成的开关电路(Asic，特定应用集成电路)，电位输出端通过该电路与MOSFETs的控制输入端连接。

谐振电路用于通过灯的电极提供点火电压，即与谐振电路的电容元件并联。此外，该谐振电路还通过半桥电路被加载方波电压，从而在振荡中处于或者接近谐振状态。为了按定义调节点火电压，通过改变方波电压的频率实现将交流电调节到预定的电流强度。为此，在电路布置中预设了用于测量流经其中一个开关的电流的电流强度的装置，以及适用于确定开关频率的装置，在点火时根据所测得的电流强度来确定开关频率。

在对放电灯点火之前，要对在典型情况下是螺旋形式的电极进行预热。预热是通过提供欧姆损耗热能实现的，为此由电极发出电流。这在所述电路布置中同样是通过触发开关并且由此为谐振电路加载交流电得以实现的。但是这时的频率与对灯点火时用的频率不同。

在迄今在申请人的房屋中应用的电路布置中，在预热时交流电的频率是事先确定的，具体来说要大于谐振电路的谐振频率的值。

即使本身希望是一个名义值，每个样品的电子构件的电参数也会发生变化。如果现在像迄今那样事先确定在预热时的频率，那么所调节的预热电流十分敏感地依赖于电子构件的参数，尤其是谐振电路的电容元件和电感元件的参数。这样就在即使所有构件本身可以运行，并且只是构件中的参数偏离时，也可能在生产时就把一个电路布置分类为功能不足。

由一些电路布置已知了对预热电流的调节。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种根据权利要求1的前序部分所述的方法，通过该方法，即使在其间应用的电子构件的电参数中存在偏差时也能使放电灯可靠地运行。本发明的另一个目的在于，提出一种根据权利要求3的前序部分所述的用于运行放电灯的电路布置，它用于可靠地对灯点火，正如申请人的房屋中的电路布置在它迄今的实施方式中一样，但是同时也能够可靠地进行预热。

该目的在具有权利要求1的前序部分所述特征的方法中通过权利要求1的标志性特征得以实现，并且在具有权利要求3的前序部分所述特征的电路布置中通过权利要求3的标志性特征得以实现。

特别有利的设计方案在从属权利要求中得出。

根据本发明，在预热时也调节到预定的电流强度，即通过与在点火时原则上一样的方式和方法，也就是通过在点火流程之前就已经激活用于控制频率的装置。但是因为现在要调节到另一个电流强度，所以使测量装置获取电流强度的测量值，并且将其传输给控制频率的装置，其符合一个电流强度，该电流强度以预定的方式偏差于点火时测得的电流强度。即在第一情况下，根据第一电流强度的测量值进行调节，并且在第二情况下，根据第二电流强度的测量值进行调节，准确来说就是分别根据同一个实际电流强度。联系现有技术的方法，所述第一情况优选的是点火的情况，其中，由测量值以预定的方式反映实际的电流强度。然后在预热时就可以根据测量值实现调节，该测量值以预定的方式偏差于实际电流强度。通常测量电流的峰值。当峰值达到预定的极限值，就提高了半桥的开关频率。

因此，在知情的情况下，尤其是在预热时使得电流强度的测量有误。在最简单的情况下会简单地加上一个偏差值(偏移量)。然后调节回路实现了，即实际上调节相差了该偏差值的电流强度，而不是其他情况的电流强度，或者说不是点火情况的电流强度。

这个偏差大致上由此实现，即，在预热时在开关点上施加在点火时未施加的电位。

通过这种方法可以利用已经公知的具有调节回路的电路布置，该调节回路用于为灯点火，并且同一个调节回路也可以用于调节预热电流。这样一来就达到协同效应，不必为了调节预热电流特别准备另一个调节回路。市场上存在的控制ASIC不具有调节预热电流的特性，可以利用根据本发明的线路调节预热电流。

在根据权利要求3的前序部分的电路布置中，根据本发明提供了控制装置，用于影响由用于测量的装置获取的测量值，从而使得在运行启动程序时能够在一个合适的时间点对测量值实现这种影响，具体来说尤其是在预热时。

优选地，这些控制装置具有电压源，用于为所述电路布置的开关点提供稳定的电位(按定义通常是相对于地线而言)。这例如可以是输出端，用于利用Mosfet-开关来触发变压器式预热。可替换地可以利用另一个输出信号，它在预热期间具有的电位不同于在其他运行状态时。例如是英飞凌-控制-Asic ICV1FL02G中的输出端RTPH。通过操控电阻上降低的电压，并且因此操控流经这里的电流，也可以操控测得的电流强度，以及在否则电流强度一样时流经其中一个开关的电流。因此，可以有一个确定的电流强度流经其中一个开关，并且在未提供稳定电位时测得该电流强度的第一个值，并且在提供了稳定电流电位时测得该电流强度的第二个值。目的正好是为了能够利用调节到预定电流强度的电子件。然后可以通过操控电流强度的测量值不仅在预热时而且也在点火时应用同一个调节回路。

以简单的方式，测量电流强度的装置包括带有两个电阻元件的分压器。为了使通过这两个电阻元件降低的电压具有另一种比率，现在只需要将这两个电阻元件之间的一个开关点通过另一个电阻元件与电压源连接。该另一个电阻元件的电阻优选地至少是这两个电阻元件中最大电阻的5倍，并且优选地最少是其10倍。对此的原因是，不能产生过大的附加电流，而应该仅改变电位。另一个电阻元件的电阻越大，则测量电流强度时的简单的偏差就能达到更好的效果。

在优选的实施方式中，如现有技术中已公知的那样，电路布置包括特定应用的开关电路，其具有两个电位输出端，用于触发开关；和电位输入端，其配属于用于测量的装置，并且例如与位于所述两个电阻元件之间的开关点连接。在本发明的范畴内，设计了或者说应用了第三个电位输出端，它用于提供电压源。

因为有些特定应用的开关电路不一定是理想的电压源，所以在一个优选的实施方式中，第三电位输出端通过齐纳二极管与地线连接，其中，优选地与之额外并联了一个电容元件。然后从该电位输出端有电流流经齐纳二极管，并且在齐纳二极管上降低的电压就可以视为稳定的，从而设计了稳定的电压源，即，由此特别好地定义了电路布置的开关点上的电位。

附图说明

接下来要借助两个实施例更详尽地阐述本发明。其示出：

图1是根据现有技术的用于放电灯的一种电路布置的接线图，

图2是用于放电灯的接线图，展示它是如何根据本发明的第一实施方式得以实现的，

图3是用于放电灯的接线图，展示它是如何根据本发明的第二实施方式得以实现的，以及

图4是两个图表，用于表示出本发明相对于现有技术的优点。

具体实施方式

电容元件C₁与放电灯LP、例如低压放电灯并联。这个灯LP的两个电极El₁和El₂与电容器C₁的两侧连接。与灯LP并且因此也与电容元件C₁串联了电感元件L。电极EI₂通过电容元件C₂与电位V连接，通过电容元件C₃与地线连接。设计为MOSFETs的两个开关Q₁和Q₂可以将由电感元件和放电灯或者说电容元件C₁构成的串联电路与电位V连接(开关Q₁)或者与地线连接(开关Q₂)。开关的控制输入端通过电阻元件R₁或者R₂与特定应用的开关电路100的电位输出端A1，A2连接。预设在该电路中的装置准确地交替触发开关Q₁和Q₂，使得电容器C₁交替地通过开关Q₁从电位V充电或者通过开关Q₂向地线放电。因为元件L和C₁构成谐振电路，所以能够细微地调节流经灯LP的电极El₁和El₂的电流的电流强度。这通过在集成的开关电路100中应用合适的装置改变频率得以实现。

具有元件L和C₁的谐振电路尤其是在为放电灯LP点火时应用。让谐振电路接近或者处于谐振状态，使得在电极El₁和El₂之间施加非常高的电压，因此实现对放电灯的点火。

在点火的该阶段重要的是，预定的电压降低。为此而调节到电流强度。开关Q₂将电感元件L通过电阻元件R₃与地线相连。并联于电阻元件R₃提供了具有电阻元件R₄和R₅的分压器，并且在这两个电阻元件R₄和R₅之间的开关点与特定应用的开关电路的电位输入端E1相连。电位输入端使得能够测量经电阻元件R₅后降低的电压，并且因此能够测量流经开关Q₂的电流的电流强度。根据如此测得的电压，然后在特定应用的开关电路100中确定断开和施加开关Q₁和Q₂的频率。因此，在电位输入端测得的电位值或者说相对于地线降低的电压就确定了电位输出端A1和A2上的输出电位及其频率。

在点火之前，必须要预热电极El₁和El₂。在现有技术中，这里尚未采用在为放电灯LP点火时所用的调节方式。而是在特定应用的开关电路100中为电流强度预设了确定的频率，输出端A1和A2在预热时被加载这个频率。然后就设置了确定的交流电，其用作预热电流。

这样做的缺点在于，没有考虑到电容元件C₁和电感元件L的参数中的偏差和振荡。例如，如果实际电容C₁与额定值偏差很大，那么就会导致预热电流严重出错：图4借助曲线10示出，例如在电容元件C₁在4和5之间变化时，预热电流5nF会在大于600和425mA之间变化。这个变化对于实际应用来说太大了。

在本发明中提供了另一个电位输出端A3，它通过电阻元件R₆与电阻元件R₄和R₅之间的开关点连接，最终即与电位输入端E1连接。如果电阻元件R₃的电阻为1Ω，并且电阻元件R₄和R₅的电阻分别为1kΩ，那么例如要选择电阻为10kΩ的R₆。如果现在在电位输出端A3上接上相对于地线的12V电位，通常在电阻元件R₄和R₅上降低2V电压时，在电阻元件R₄和R₅之间的开关点上的电位会出现偏差(偏移量)。电流的调节阈值就减少这个偏差值。特定应用的开关电路100′符合特定应用的开关电路100，额外应用了电位输出端A3。如果现在在预热时在电位输出端A3上接上12V电位，但是在特定应用的开关电路100′的内部仍然测量通过电位输入端E1获取的电位，并且根据其测量值实现调节，那么由于测量值中包含偏差值，所以调节到另一个电流强度，这就和电位输出端A3上未施加电位的情况不同。

通过选择合适的电位接到电位输出端A3和电阻元件R₆上，以适应电阻元件R₄和R₅，就可以让预热电流与点火电流处于某种确定的比率。现在在预热时在电位输出端A3上接上电位，然后调节到确定的预热电流。在点火时不再施加电位，使得位于电阻元件R₄和R₅之间的开关点保持为不受到影响。于是就以自身已知的方式实现了对点火电流的调节。

在图4中的曲线12上可以看出，通过调节预热电流，即使电容元件C₁的电容值振荡再大，流过的也几乎总是同样的预热电流。这正是所期望达到的效果。该调节回路的组件的容差通常小于构件L和C₁。

不同于根据图2的实施方式，根据图3可以设计的是，应用特定应用的开关电路100′，它不一定适合作为电压源。然后，电位输出端A3可以通过电阻元件R₇和由齐纳二极管和电容元件C₄组成的并联电路与地线连接，同时通过电阻元件R₈与位于电阻元件R₄和R₅之间的开关点连接。在电位输出端A3上接上电压时，就有一股电流流经该齐纳二极管Z，并且在其上降低的电压足够稳定，因此提供了一种电压源、即稳定的电位。

本发明在根据图2和图3的实施方式中利用了特定应用的开关电路的优势，正如由现有技术公知的那样。这个优势在现有技术中用于在对灯LP点火时调节到确定的电流强度。通过将特定应用的开关电路100改进成特定应用的开关电路100′，并且根据图2或图3布线，同样的优势也可以用于在预热时调节到确定的电流强度。

Claims

1.一种用于启动放电灯(LP)的方法，其中，为了给灯点火，通过加载振荡交流电使谐振电路(L，C₁)处于或者接近谐振状态，并且其中在交流电的频率变化的情况下调节到预定的电流强度，其中为此用于电流强度的测量装置将测量值传输给用于控制频率的装置，所述装置根据所述测量值确定频率，并且其中在施加点火电压之前，通过为所述谐振电路加载与所述给灯点火时相比不同的频率的交流电实现对所述灯的电极的预热，其特征在于，通过以下方式在预热时调节到预定的电流强度：已经激活并使得用于控制频率的所述装置工作，使所述测量装置获取用于电流强度的测量值并将所述测量值传输给用于控制的所述装置，所述测量值相应于电流强度，所述电流强度与在点火时通过测量值提供的电流强度以预定的方式偏离。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在预热时在开关点上施加在点火时未施加的电位，或者不施加在点火时已施加的电位。

3.一种用于运行放电灯(LP)的电路布置，所述电路布置具有：并联于所述放电灯的电容元件(C₁)和串联在所述放电灯(LP)和所述电容元件(C₁)之前的电感元件(L)，从而形成谐振电路；两个开关(Q₁，Q₂)，用于为所述谐振电路加载电流；装置(100′)，用于促使这两个开关以开关频率以相互交替的顺序关闭；装置(R₃，R₄，R₅；100′)，用于测量流经其中一个所述开关(Q₂)的电流的电流强度；和装置(100′)，用于根据所测得的电流强度确定开关频率，其特征在于包括用于影响由所述用于测量的装置获取的测量值的控制装置(A3)。

4.根据权利要求3所述的电路布置，其中，所述控制装置包括电源(A3)，用于为所述电路布置的开关点提供稳定的电位。

5.根据权利要求4所述的电路布置，其中，所述用于测量的装置具有一个带有两个电阻元件(R₄，R₅)的分压器，并且其中，一个位于所述两个电阻元件(R₄，R₅)之间的开关点通过另一个电阻元件(R₆；R₇，R₈)与所述电压源(A3)连接。

6.根据权利要求5所述的电路布置，其中，所述另一个电阻元件(R₆)的电阻至少是所述两个电阻元件(R₄，R₅)的最大的电阻的五倍。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的电路布置，具有特定应用的开关电路，所述开关电路具有两个电位输出端(A1，A2)，用于触发所述开关；所述用于测量的装置(100′)的电位输入端(E1)；和第三电位输出端(A3)，用于提供所述电压源。

8.根据权利要求7所述的电路布置，其中，所述第三电位输出端(A3)通过电阻(R₇)、通过齐纳二极管(Z)和优选地额外并联于所述齐纳二极管(Z)的电容元件(C₄)与地线连接。