專利名稱：氣體放電燈的點燃和供電裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及對氣體放電燈的點燃和供電裝置，而該裝置是要連接到一個交流電壓源而且包括一個橋式整流器(該橋式整流器)連接到配備有一整流元件的DC/DC變換器、一個線圈和一個耦合至一驅動電路的高頻轉換的半導體開關元件，所述DC/DC轉換器連到一個高頻DC/AC變換器的輸入端，該高頻DC/AC變換器包括一個燈管并配置若干半導體開關元件，一個置于所述輸入端之間的電容器，及一個用于測量由設置在DC/AC變換器的一個輸入端和一半導體開關元件之間的變換器所取電流的傳感器。
這種類型的一種裝置在已公開供公眾審查的英國專利申請2，016，222中有所描述。
這個專利申請所描述的電源電路包括一個類似于正向變換器而連到一高頻DC/AC變換器的DC/DC變換器。該DC/DC變換器作為供與其相連的一個高頻變換DC/AC變換器之用的一個電流源。一個方波電流借助后面的變換器而加到所述燈管。所述電路還包括一傳感器，借助該傳感器測量所述燈管的電流強度并通過連到該傳感器的一控制電路將其與一固定基準電流作比較。所述控制電路同與其相連并用作所述正向變換器件中的半導體開關元件的一個驅動電路一道，確保所述開關元件以下述方式變為導通和非導通，即施加到燈管的電流強度被設置在一個預定值。
然而，該已知電路的缺點在于當燈管在較低的電壓下工作時(例如，由于老化或當低壓汞蒸汽放電管工作在相當熱的場所時，燈管的功耗，從而其光輸出就會下降。現已發現，即使當置于該電路內的一個低壓汞蒸汽放電管，在其管泡內充以某種稀有氣體的混合物，該混合物的成分與一般成分不同并導致工作電壓的類似不同時，這種燈管的光輸出也會降低到不能接受的程度。
本發明的一個目的是提供一種裝置，借助該裝置使這種燈管在其工作期間的功率消耗基本上總是保持恒定，以解決上述問題。
為此根據本發明，對本文開頭段所述類型的放電管的點燃和供電裝置的特點在于所述燈管串接有一個與頻率有關的阻抗;還在于所述DC/DC變換器內的半導體開關元件的驅動電路被連到一控制電路并跨接在所述電容器上，通過調整半導體開關元件的導通頻率和周期，將該電容器上的電壓設置到某預定值，以及在于所述傳感器被連到一個第二控制電路，第二控制電路又連到DC/AC變換器的半導體開關元件的驅動電路，從而可調整DC/AC變換器中開關元件的導通頻率和/或周期，進而調整燈管的功耗。
在本發明的該裝置中，通過適當選擇DC/DC變換器(諸如上變換器)中半導體開關元件的導通周期和頻率，即可在工作期間于設置在輸入端間的電容器上，獲得一恒定的直流電壓。借助于所述傳感器和與其相連的控制電路，通過適當選擇DC/AC變換器中半導體開關元件的導通頻率和周期，便使已被取出的電容器電流大致保持恒定。(電容器從供電干線經由DC/DC變換器接受其能量)。電容器帶走的功率，因而燈管的功率消耗，此時也可恒定不變，這是因為與燈管串聯的所述阻抗可通過控制頻率來改變。于是所述開關元件，與燈管串聯的線圈和傳感器的損耗達到盡可能的小。
包含在本發明裝置中的燈管的光輸出可達最佳，即使在該燈管連續使用期間出現燈管電壓下降的情況下，其光輸出仍可穩定在一個恒定值上。
本發明供低壓汞蒸汽放電管使用特別有利，因為在該種放電管中，工作電壓會隨溫度改變而變化。在小型熒光燈(其放電管被一外殼所圍繞)工作期間，由于該放電管的環境溫度升高而很易出現工作電壓的下降。因此，本發明裝置非常適于加入到這種小型熒光燈中。本發明的這種裝置為在一寬廣的溫度范圍上保持這種燈的功耗恒定提供了可能性。
本發明裝置為把各種類型的燈調到相同功率提供了可能性。
在本發明裝置的一個最佳實施例中，所述DC/DC變換器中半導體開關元件的轉換頻率和DC/AC變換器中開關元件的頻率彼此相等或成一倍數。
設置在DC/AC變換器輸入端之間的電容器在工作期間流過該電容器的電流彼此完全或部分補償。此時電容器的負載比較低，這對延長這種元件的壽命是有利的。
在本發明裝置的一個具體實施例中，電容器上的電壓是通過調整DC/DC變換器中半導體開關元件的導通頻率和周期而連續可調，從而使燈的功耗是可調的。例如，用戶可將一反饋轉換器用作DC/DC變換器，而將電容器上的電壓調整到一給定值，以致可調節燈光。然而，從電容器取走的電流仍維持恒定不變。電容器上的直流電壓正比于被調光燈的功耗。借助于DC/DC變換器中的開關元件，對燈進行調光的優點在于調光期間開關元件和DC/AC變換器中線圈的功率損耗均比較小。
現通過舉例并參照簡略表示本發明裝置的一個實施例的附圖
將對本發明作更詳細地說明。
該圖中，標號1表示一個管狀低壓汞蒸汽放電燈。該燈有兩個可預熱的電極2和3。所述燈包含在一個電氣裝置中，而后者可通過輸入端4和5連接到一個交流電壓源(例如，220VAC)。端子4和5經由輸入濾波器6連接到一個橋式整流器7，該橋式整流器的輸出端連到以上變換器形式的DC/DC變換器的輸入端8和9。端子8連接到線圈10和整流器元件(二極管)11的串聯裝置。10和11的接點連接到半導體開關元件12的集電極，元件12的發射極連到端子9。在此例中，半導體開關元件取晶體三極管形式。在另一實施例中，所述元件是MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管)，元件12的基極被連到一驅動電路13，借此，可使開關元件12高頻地導通和不導通。驅動電路13被連到一具有基準電壓的控制電路14，因此可以下述方式影響開關元件12的導通和不導通的周期和頻率，即，調整設置在端子16和17之間的電容器15上具有穩定值的直流電壓。端子16和17是包含燈1的DC/AC變換器的輸入端。端子16和17通過電容器18、包含燈1(設有并接在電極2和3的電容器19)的一個負載電路和一個與燈串聯設置的與頻率有關的阻抗20(例如，一個線圈)彼此互連。同時，與18，1和20串聯配置的是第一半導體開關元件21和傳感器22(用于測量電容器通過變換器取走的電流(見以下說明))。也連接到電容器18和燈1結點的一個電容器23被連接到傳感器22(例如，低值電阻器，霍爾元件或另一種DC電流傳感器)和開關元件21的結點。包括電容器18、燈1(帶有電容器19)和線圈20的電路是通過第二半導體開關元件24分流的。
兩開關元件21和24借助驅動電路21a和24a(他們僅被簡略示出)交替地被高頻導通和不導通。驅動電路21a和24a被耦合在一起(例如，經由一變壓器并如荷蘭已公開專利申請8400923所述那樣構成)。這種耦合在附圖中借助虛線示意性地示出。兩半導體開關元件21和24通過單向開關二極管25和26(它們集成在一個MOS-FET內)旁路。
傳感器22耦合到控制電路27，后者將傳感器22上測得的電壓(進而由變換器取走的電流)同電路28中產生的基準電壓進行比較。
控制電路27被連接到兩驅動電路21a和24a，借此，不僅控制了兩個半導體開關元件21和24的轉換頻率，而且控制了各元件導通的每個周期時間。一個這種周期即是當開關元件導通一次和不導通一次的周期(“工作循環”)。借助控制電路27從電容器15帶走的電流，因而也使燈1的功耗維持恒定。
所述變換器還包括一個起動器電路，用于起動所述變換器(圖中未示出)的高頻轉換。這種電路在前述荷蘭專利申請8400923(已公開供公眾審查)中作了描述。
附圖所述裝置的工作過程如下所述。在將端子4和5接到電流干線之后，通過選擇半導體開關元件12的不導通/導通頻率和工作循環，而實現電容器15上的電壓恒定。元件10，11和12構成所謂上變換器。電容器15上的電壓高于端子8和9間的電壓峰值。
經一起動器電路(圖中未示)，DC/AC變換器被起動并使開關元件21和24交替地被高頻導通和不導通。燈1的功率是從電容器15取出的。從該電容器走的功率借助傳感器元件22而維持恒定。控制電路27將該元件上測得的電壓同來自28的基準電壓進行比較。例如，當燈兩端電壓下降時則燈電流必定增大，以便維持燈的功耗恒定。這是通過降低21和24的轉換頻率來實現的，20的阻抗減小而電容器19的阻抗增大，從而導致燈電流的增大，于是燈的功耗保持恒定。
在一特定實施例中，DC/AC變換器的頻率大約為28千赫。DC/DC變換器的頻率為56千赫。由于DC/DC變換器構成一個反饋變換器，故電容器15上的直流電壓可被調節，同時燈1的功耗可通過改變開關的頻率或工作循環受到影響(調光效應)。
當調節反饋變換器的工作循環從而使電容15上的電壓達到某一較低值時，燈的功耗便受到控制。現已發現DC/AC變換器的頻率基本上保持恒定。只是DC/AC變換器的中部支路(1，19和20)上的電壓相對于電容器15上的電壓是較低的。在頻率變化不大的情況下，燈被調暗是有利的。這種電路的無線電干擾的危險比用改變頻率來調光的調光燈電路的要小。
在此實施例中，燈是一個管狀低壓汞蒸汽放電燈，其功率為32互(TL-Dh.5，)，電容器15的電容為47微法，電容器19的電容為10毫微法。電容器18和23的電容為0.5微法，線圈10的電感值約為2毫亨，線圈20約為3.2毫亨。傳感器元件22是阻值為0.1歐的電阻器，二極管11為一BYV26C(飛利浦制)，半導體開關元件12，21和24是BUZ76(飛利浦)型的MOS-FETS。端子4和5間加有220伏(交流)50赫電壓。
權利要求
1.氣體放電燈的點燃和供電裝置，該裝置是要連接到一個交流電壓源并包括一個連到一配備有一整流元件的DC/DC變換器的橋式整流器、一個線圈和一個耦合至一驅動電路的高頻轉換的半導體開關元件，所述DC/DC變換器連到一個高頻DC/AC變換器的輸入端，該高頻DC/AC變換器包括一個燈管并配置若干半導體開關元件，一個置于所述輸入端之間的電容器，及一個用于測量由設置在DC/AC變換器的一個輸入端和一半導體開關元件之間的變換器所取電流的傳感器，其特征在于所述燈同一與頻率有關的阻抗串聯連接；所述DC/DC變換器中半導體開關元件的驅動電路被耦合到一控制電路并跨接在所述電容器上，該電容器兩端電壓通過調節半導體開關元件的導通頻率和周期而被置于某一定值；所述傳感器被耦合到一個第二控制電路，而該第二控制電路被連到DC/AC變換器的半導體開關元件的驅動電路，從而使DC/AC變換器的開關元件的導通頻率和/或周期可調，致使燈的功耗可調。
2.根據權利要求1的電氣裝置，其特征在于DC/DC變換器中半導體開關元件的轉換頻率和DC/AC變換器中開關元件的頻率彼此相等或成一倍數。
3.根據權利要求1或2的電氣裝置，其特征在于通過調節DC/DC變換器中半導體開關元件的導通頻率和周期可連續調節電容器兩端的電壓。
全文摘要
—種氣體放電燈的點燃和供電裝置，其中的氣體放電燈1串接有一個與頻率有關的阻抗20，DC/DC變換器內的半導體開關元件12的驅動電路被連到一控制電路14并跨接在電容器15上，通過調整半導體開關元件的導通頻率和周期，將該電容器上的電壓設置到某預定值；傳感器22被連到一個第二控制電路27，第二控制電路27又連到DC/AC變換器的半導體開關元件21、24的驅動電路21a、24a，從而可調整DC/AC變換器中開關元件的導通頻率和/或周期，進而調整燈管的功耗。
文檔編號H05B41/282GK1034296SQ8910007
公開日1989年7月26日 申請日期1989年1月3日 優先權日1988年1月6日
發明者阿德里安納斯·馬丁納斯·約翰內斯·迪比爾, 約翰內斯·瑪麗亞·范穆阿斯 申請人:菲利浦光燈制造公司