專利名稱：用于燈線加熱的電路的制作方法
用于燈絲加熱的電路 技術領域 ，
本發明涉及一種電路，該電路用于加熱氣體放電燈特別是熒光燈的
至少一個燈絲，所述電路例如可以應用在電子鎮流器(EVG: elektronisches Vorschaltger3t)中。
背景技術：
原則上現有技術己經公開了用于運行氣體放電燈和熒光燈的電子鎮 流器(EVG)，它們使用燈絲加熱電路，該燈絲加熱電路借助耦合元件與 被供以電壓的初級端連接。例如可以從輸出電路(燈工作電壓供給、半 橋電壓、總線電壓等)，將加熱能量以變壓器方式、電容方式等耦合至初 級電路，該初級電路再與燈絲連接。
一些以變壓器方式工作的燈絲加熱系統使用借助開關進行時鐘控制 的反激式變換器(英語Flyback power converter),下面也稱之為"Flyback 變換器"。
依據Flyback原理的熒光燈燈絲加熱例如由US 5， 703， 441公開。 在傳統的燈絲加熱中，所連接的氣體放電燈燈絲上的電壓會超過臨 界值。后果是燈絲的過熱可能導致所謂的"電弧(Arcing)"問題，也就是 通過燈絲的電位差導致形成電弧。這一點不僅在光學上具有缺點，而且 在調節技術上也是個問題，這是因為在這種情況下燈絲電阻因并聯的等 離子通道而下降。
非在先公開的德國專利申請DE 10 2005 018 761 Al介紹了一種電子
鎮流器的燈絲加熱，其具有作為時鐘控制的反激式變換器構成的耦合元 件，其中，該耦合元件具有初級線圈和處于帶有燈絲的加熱電路內的次 級線圈，所述次級線圈用于加熱氣體放電燈的兩個電極中的每個電極。 該德國專利申請試圖解決上述過熱的問題，其方法是反激式變換器可以在與標準模式相比功率更小的誤差模式(Fehlermodus)下運行。據 此設置監測電路用于檢測耦合元件次級端的電壓。在檢測到處于標準以 外的電壓的情況下，觸發誤差模式，并與此相應地降低加熱功率。
但所公開的這種解決方案的缺點特別是在使用多燈裝置時是有缺點 的，這種多燈裝置可能安裝了多種類型的燈，因此不能預先精確地匹配 于確定的燈絲。
如果現在多燈裝置內的一個燈絲過熱，那么可能出現的問題是，該 運行裝置在誤差模式與標準模式之間來回"跳躍"。在標準加熱功率與降 低的加熱功率之間的這種來回"跳躍"可以與比較高的頻率進行，從而因 此導致聲音問題。

發明內容
本發明的任務在于，這樣構成用于氣體放電燈例如熒光燈的至少一個 燈絲的加熱電路，所述加熱電路具有用于從初級端向次級端傳遞加熱能量 的耦合元件，即，在燈絲電壓處于標準以外的情況下采取恰當的措施。
依據本發明，該任務通過獨立權利要求的特征得以實現。從屬權利
要求按照特別有利的方式進一步擴展本發明的中心思想。
本發明的第一方面規定了一種用于加熱氣體放電燈的至少一個燈絲
的加熱電路。該電路在此具有耦合元件，該耦合元件將加熱能量從被供
以電壓的初級端傳遞到次級端，該次級端再與所要加熱的至少一個燈絲
連接。因此一般在電流隔斷的條件下傳遞加熱能量。
依據本發明該電路被設計用于，只要燈絲電壓達到理想值，就逐步
降低傳遞到燈絲上的加熱功率，直至燈絲電壓降到理想值以下。為此在
加熱電路中還附加設有用于檢測燈絲電壓的監測電路。
在依據本發明的加熱電路中，不像現有技術提出的那樣，規定唯一
一個固定的誤差模式。相反，以多個小的漸變步驟降低加熱功率，直至 所測量的燈絲電壓低于理想值。只要在逐漸降低加熱功率傳遞后在燈絲 上不存在過熱(也就是不再存在過壓)，那么燈絲就以該頻率繼續運行。 因此僅降低或者減少加熱功率，直至燈絲電壓降到預定的理想值以
5下。這里不存在返回至更高加熱功率的情況。由此可以避免雙位控制器 意義上的來回"跳躍"，從而避免所謂的聲音問題，該聲音問題在其他情 況下可能由于周期性控制特性而出現。
優選借助開關在初級端對耦合元件進行時鐘控制，所述開關的開關 頻率和/或通斷比是可以改變的。
這種用于加熱燈絲的加熱電路最好被設計用于，通過逐步降低開關 的開關頻率來減少所傳遞的加熱功率。
作為對此的替代，可以通過逐步降低開關的接通持續時間來減少所 傳遞的加熱功率。
加熱電路可以具有控制器，該控制器用于確定理想值。 優選的是，加熱電路具有用于燈類型識別或燈絲識別的裝置，其中， 控制器可以根據該燈類型識別或燈絲識別來確定理想值。
可以設置用于將燈絲電壓與理想值進行比較的比較器。 可以將不同的基準電壓連接在比較器的理想值輸入端上。 此外，加熱電路的監測電路可以具有模擬-數字轉換器。 用于傳遞加熱功率的耦合元件可以作為反激式變換器構成。 本發明此外還涉及一種用于發光裝置的具有這種電路的驅動設備。 依據本發明的另一方面，設置了用于熒光燈的電子鎮流器，所述電 子鎮流器具有用于加熱氣體放電燈的至少一個燈絲的電路。該電路在此 具有耦合元件，該耦合元件將加熱能量從被供以電壓的初級端傳遞到次 級端，該次級端再與所要加熱的至少一個燈絲連接。監測電路用于檢測 燈絲電壓。只要燈絲電壓達到理想值，就逐步降低傳遞到燈絲上的加熱 功率，直至燈絲電壓降到理想值以下。
依據本發明的另一方面，規定了一種用于加熱氣體放電燈的至少一 個燈絲的方法。將用于燈絲的加熱能量從被供以電壓的初級端傳遞到與 所要加熱的燈絲連接的次級端。同時檢測燈絲電壓。只要燈絲電壓達到 理想值，就逐步降低傳遞到燈絲上的加熱功率，直至燈絲電壓降到理想 值以下。
優選借助開關對初級端進行時鐘控制，使所述開關的開關頻率和/或通斷比被改變。
可以通過逐步降低幵關的開關頻率來減少所傳遞的加熱功率。 作為對此的替代，可以通過逐步縮短開關的接通持續時間來減少所 傳遞的加熱功率。
可以根據燈類型識別或燈絲識別來確定理想值。


現參照附圖并結合實施例對本發明的其他特征、優點和特性進行詳 細說明。其中
圖1示出依據本發明的加熱電路的示意線路框圖2示意示出依據本發明的加熱電路的一個實施方式；
圖3示意示出依據本發明的加熱電路的另一實施方式；以及
圖4示出依據本發明的燈絲電壓的隨時間的變化過程。
具體實施例方式
圖1所示的加熱電路用于為氣體放電燈例如像熒光燈的燈絲5、 6提 供電能。在此，從被供以電壓的耦合元件的初級端出發將電能傳遞給該 耦合元件的次級端，其中，次級端與至少一個燈絲5、 6連接。
在所示的實施例中，耦合元件構成作為時鐘控制的反激式變換器1。 也可以釆用其他的變壓器式或者電容式實施方式。反激式變換器1的初 級端具有電壓供給以及與開關12串聯的初級線圈2。電壓供給在所示的 實施例中為直流電壓供給，從而例如一般通過功率因數校正電路(PFC， Power Factor Correction Circuit)調節的中間電路電壓或者總線電壓Vbus 可以應用在電子鎮流器中。
同樣可以釆用其他初級端的DC或者AC供電電壓(例如電源電壓， 但為連接AC電壓中間應該連接有整流器)。
取代舉例示出的Flyback變換器，也可以使用這樣一種加熱電路拓 撲，在該加熱電路拓撲中，耦合元件的初級端通過與開關串聯的初級線 圈形成，其中，該串聯電路與逆變器(半橋電路)的兩個開關的中點連
7接并且例如與電位低的幵關并聯，這是通過該串聯電路將這些開關的中 點接地來實現的。
依據變壓器原理，在所示的實施例中電能從初級線圈2傳遞到次級 端，其中，次級端在所示的實施例中具有一個從第一次級線圈3出發通 向第一燈絲5的支路和一個從第二次級線圈4出發通向第二燈絲6的支 路。該次級端因此可以向一個或者也可以向更多個燈絲5、 6供電。
在基本恒定的供電電壓Vbus情況下，通過時鐘控制的反激式變換器 1傳遞的加熱能量基本上取決于開關12的開關頻率以及接通持續時間 T。n。例如可以作為場效應晶體管(FET)構成的該開關12由最好按照硬 件實現的加熱控制電路7控制。在所示的實施例中，該燈絲加熱 (Wendelhdzung)如所述的那樣具有時鐘控制的反激式變換器1，反激 式變換器1以確定的接通時間T。n和頻率f運行。
開關控制因此可以使該加熱電路獨立運行。加熱電路的獨立運行恰 恰對預加熱是有利的。此外存在設計自由度，這一點對調光運行或者多 燈運行是有利的。
在此根據本發明，電子開關12開關過程的接通時間T。n以及頻率f
的理想值是由借助軟件控制的電路(微控制器)9預定的，所述借助軟件 控制的電路9與加熱控制電路7雙向通信(參見附圖標記8)。
所示的時鐘控制的反激式變換器1的接通持續時間T。n和/或頻率f 的預定值，可以由微控制器9例如取決于燈和需要時(例如通過燈絲電 流)檢測的燈類型的實際調光狀態計算得到，然后提供給加熱控制電路7。 微控制器9例如可以通過接口 10接收例如按照DALI標準的調光指令。
具有反激式變換器-變壓器1的開關12和線圈2的初級端在所示的 實施例中與中間電路電壓或者總線電壓Vbus連接，因為該中間電路電壓 或者總線電壓Vbus始終具有基本恒定的電位，由此確保了在電子開關12 的恒定的接通時間T。n和頻率f情況下，將恒定的加熱能量輸出到反激式 變換器1的次級端上。
所介紹的發明現在特別是被構成用于檢測一個或者兩個燈絲5、 6的 電壓并只要該燈絲電壓達到或者大于確定的閾值，就及時釆取相應的應對措施。如果隨時間變化的燈絲電壓隨著時間流逝而達到該閾值，那么
逐步地降低傳遞到次級端和燈絲5、 6上的加熱功率，直至燈絲電壓重新
處于該閾值以下。在此，為降低加熱功率規定了多個小階段。
依據本發明還避免了 ，電壓在次級端上升到有時高至不允許的數值。 為檢測次級端的電壓或者說燈絲電壓，在所示的實施例中規定了分壓器
R3、 R4，在分壓器R3、 R4的中點處量取加熱控制電路7的信號14。反 激式變換器1的次級端的電壓或者說燈絲電壓的檢測也可以另選地按照 其他已知方法進行。
對燈絲電壓的測量或者說檢測最好連續不中斷地進行，從而可以可 靠實施加熱。但也可以僅在確定的時間點或者在微控制器9的查詢之后 不連續地檢測該燈絲電壓，此時可以較為糟糕地跟蹤燈絲電壓的變化過 程，并且在達到閾值的情況下加熱電路不能立刻做出反應。
這樣選擇與燈絲電壓比較的閾值，即，只要燈絲電壓處于該閾值以 下，那么氣體放電燈就可以安全運行。在燈絲電壓小于閾值的情況下， 防止燈絲5、 6過熱和由此通過燈絲5、 6電位差造成的點燃。
如果加熱電路7是為了驅動僅一種類型的氣體放電燈而設計的，或 者該加熱電路7適用于加熱僅一種確定的燈絲類型，那么可以事先明確 確定該閾值。也就是說最好將不應被超過的相應的理想值直接設定在存 儲模塊30內或者通過加熱電路7內的硬件來確定，參見圖2。作為替代， 可以將理想值儲存在微控制器9內，并且可以將該理想值經由接口 8發 送給加熱電路7。
在此，在加熱電路7中設有比較器31，其中，存儲模塊30的基準 電壓連接在比較器31的第一輸入端上，而用于檢測燈絲電壓的信號14 連接在比較器31的第二輸入端上。比較器31的輸出信號經由相應的線 路32傳送到微控制器9。
由此，微控制器9能夠識別該燈絲電壓達到或大于預定的理想值， 并逐步地降低電子開關12的開關過程的接通時間T。n和/或頻率f，以便 與此相應地逐步降低燈絲5、 6的加熱功率。
更為受到歡迎的是，提供適用于不同類型的燈或說燈絲的加熱電路7。也就是說在其他的實施例中保證了，還可以視燈絲類型而定地選擇匹
配的閾值。如果需要加熱電路7能夠與各種類型的大量的燈一起工作，
那么最好使用專業人員已知的、在此處未詳細介紹的燈類型識別。
為了可以支持各種燈類型，將存儲模塊30和/或微控制器9設計用 于為各種燈類型分別儲存一個作為燈絲電壓最大值的理想值。現在，優 選在識別燈類型之后，將燈絲電壓與匹配于被驅動的燈絲5、 6的理想值 進行比較。 '
與上述第一實施例類似，在這里也可以使用比較器31 (參見圖2)， 以便識別燈絲電壓達到理想值或者說最大值。據此能夠利用可選擇的不 同理想值或基準電壓來使用比較器31 。
如圖3所示，在次級端對燈絲電壓的檢測可以另選地通過模擬-數字 轉換器33進行，而不是僅能夠通過簡單的比較器31進行。通過模擬-數 字轉換器33來數字化為了檢測燈絲電壓而量取的信號14，并通過數字線 路8將信號14傳送到微控制器9。
微控制器9在該實施例中被設計用于為各種燈類型分別儲存理想 值。具體來說，閾值是特定瓦數的，并由微控制器9例如依據燈識別或 者說燈絲識別選擇閾值。因此可以由微控制器9針對不同的瓦數實施不 同的比較。
如果理想值和燈絲電壓的比較表明燈絲5、 6過熱，那么微控制器能 夠逐步降低電子開關12的開關頻率f和/或接通持續時間T。n。
依據本發明，在任何情況下均對不允許的過高的次級端電壓或者說 不允許的過高的燈絲電壓做出反應，其中逐步降低開關12的開關頻率f 和/或接通持續時間T。n，直至燈絲電壓重新處于理想值以下。
由于加熱控制電路7是借助硬件實現的，所以它可以迅速檢測到這 種過高的燈絲電壓，并相應地也迅速通過適當改變反激式變換器1的開 關12的接通持續時間和/或頻率來做出反應。
正如已經提到的那樣，硬件實現的加熱控制電路7的加熱運行的理 想值可以由軟件控制的微控制器9通過雙向的通信信道8來預定。
另一方面，借助硬件實現的加熱控制電路7自動地非常迅速地對可能檢測到的錯誤狀態做出反應，但同時也將這種錯誤狀態報告給微控制器9。
與加熱控制電路7借助分壓器R3、 R4在次級端檢測電壓無關，微 控制器9通過電阻R1檢測燈絲電流，以便因此通過fr絲電阻識別所使用 的燈的類型，并且根據該燈類型識別來相應地給加熱控制電路7預定理想值。
經由加熱控制電路7與控制器9之間的雙向信道8進行的通信優選 按照數字方式進行。
加熱控制電路7可以向微控制器9詢問與過高燈絲電壓的存在或可 能的燈絲過熱相關的信息。
如果加熱控制電路7向微控制器9詢問可能的燈絲過熱，或者如果 加熱控制電路7本身向微控制器9通知可能的燈絲過熱，那么微控制器9 可以通過輸出指令11將與此相關的信息通知給運行裝置(電子鎮流器 EVG)。
圖4示出依據本發明的一個實施例的燈絲電壓的隨時間的變化過 程。電子開關12從時間點t^tO起以接通持續時間T。n運行，這導致反激 式變換器1將加熱能量傳遞到燈絲5、 6。燈絲電壓Vw上升并第一次達到 閾值V0。
加熱電路1的如圖4中所示的依據本發明做出的反應是只要燈絲
電壓達到預定的閾值或理想值，那么就在時間點t=tl和t=t3逐步降低電 子開關12的接通持續時間T。n。
對此的另選或者附加是，也可以逐步降低電子開關12的開關頻率f。 如圖4所示，通過逐步降低反激式變換器1的TQn時間實現對加熱功 率的調整。當然，本發明也可以應用在具有時鐘控制的開關的其他加熱 拓撲中，從而依據本發明的其他實施方式，本發明不僅可以應用在反激 式變換器-加熱電路上，而且也可以應用于在半橋處量取的加熱電路中。
并不將燈絲電壓真正調節到閾值，這是因為由于頻率的上升燈絲電 壓僅下降，然后不變地繼續運行，但絕不增大。
權利要求
1.一種用于加熱氣體放電燈的至少一個燈絲(5、6)的加熱電路，所述加熱電路具有-耦合元件，其將用于燈絲(5、6)的加熱能量從被供以電壓的初級端(2)傳遞到與所要加熱的燈絲(5、6)連接的次級端(3、4)；-監測電路，其用于檢測在所述耦合元件的所述次級端上的燈絲電壓；-控制電路，其與所述監測電路連接，并被設計用于在大于所述燈絲電壓的理想值時逐步降低傳遞到燈絲(5、6)上的加熱功率，直至所述燈絲電壓降到所述理想值以下，然后以降低后的加熱功率繼續執行加熱工作。
2. 根據權利要求1所述的電路，其中，借助開關(12)在初級端對 所述耦合元件進行時鐘控制，通過控制電路改變所述開關(12)的開關 頻率和/或通斷比，以便調整所傳遞的加熱功率。
3. 根據權利要求2所述的電路，所述電路被設計用于，通過逐步降 低所述開關(12)的開關頻率來減少所傳遞的加熱功率。
4. 根據權利要求2所述的電路，所述電路被設計用于，通過逐步降 低所述開關(12)的通斷比來減少所傳遞的加熱功率。
5. 根據前述權利要求之一所述的電路，所述電路具有控制器(9)， 所述控制器(9)用于確定理想值并向所述控制電路提供所述理想值。
6. 根據權利要求5所述的電路，所述電路具有用于燈類型識別或燈 絲識別的裝置，其中，所述控制器(9)根據所述燈類型識別或燈絲識別 來確定所述理想值。
7. 根據前述權利要求之一所述的電路，所述電路具有用于將燈絲電 壓與所述理想值進行比較的比較器。
8. 根據權利要求7所述的電路，其中，能夠將不同的基準電壓連接 在所述比較器的理想值輸入端上。
9. 根據權利要求1至6之一所述的電路，其中，所述監測電路具有模擬-數字轉換器。
10. 根據前述權利要求之一所述的電路，其中，所述耦合元件被構 造為反激式變換器構成。
11. 一種發光裝置的驅動設備，所述驅動設備具有根據前述權利要求 之一所述的加熱電路。
12. —種熒光燈的電子鎮流器，所述電子鎮流器具有根據權利要求1至IO之一所述的加熱電路。
13. —種用于加熱氣體放電燈的至少一個燈絲的方法，其中，-將用于燈絲(5、 6)的加熱能量從被供以電壓的初級端(2)傳遞 到與所要加熱的燈絲(5、 6)連接的次級端(3、 4); -檢測燈絲電壓；以及-只要所述燈絲電壓達到理想值，就逐步降低傳遞給燈絲(5、 6) 的加熱功率，直至所述燈絲電壓降到所述理想值以下。
14. 根據權利要求13所述的方法，其中，借助開關(12)對所述初 級端(2)進行時鐘控制，使所述開關(12)的頻率和/或通斷比被改變。
15. 根據權利要求14所述的方法，其中，通過逐步降低所述開關(12)的開關頻率來減少所傳遞的加熱功率。
16. 根據權利要求14所述的方法，其中，通過逐步縮短所述開關(12)的接通持續時間來減少所傳遞的加熱功率。
17. 根據權利要求13至16之一所述的方法，其中，根據燈類型識別或燈絲識別來確定所述理想值。
全文摘要
一種用于加熱氣體放電燈的至少一個燈絲(5、6)的加熱電路，所述加熱電路具有耦合元件和監測電路，所述耦合元件將用于燈絲(5、6)的加熱能量從被供以電壓的初級端(2)傳遞到與所要加熱的燈絲(5、6)連接的次級端(3、4)，所述監測電路用于檢測燈絲電壓，其中，所述加熱電路被配置用于，只要所述燈絲電壓達到理想值，就逐步降低傳遞給燈絲(5、6)的加熱功率，直至所述燈絲電壓降到所述理想值以下。
文檔編號H05B41/295GK101682974SQ200880010986
公開日2010年3月24日 申請日期2008年1月24日 優先權日2007年4月4日
發明者奧利弗·溫伊岑克, 迪爾克·德沃拉澤克 申請人:赤多尼科阿特可兩合股份有限公司