專利名稱：高壓鈉放電燈的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于操縱高壓鈉放電燈的電路布置，該電路配備有兩個連接高壓鈉放電燈的連接點，并包括受控的主開關元件，后者的一個控制電極是連接到某一控制電路的，上述電路布置配備有一個與一個連接點串聯的測量阻抗，以及與兩個燈連接點并聯的測量阻抗，這些測量阻抗另外又都是連接到所述控制電路的。
從歐洲專利申請EU0，228，123(PHN11.705)號中已知有上述型式的電路布置。在所述已知的電路布置中，各測量阻抗都取電阻形態，并且，將該電路布置構成可在工作狀態下使各電阻的兩端產生信號S，后者是正比于燈(燈電壓)兩端電壓的部分和正比于通過燈(燈電流)的電流的部分的和數。還進一步保證所述產生的信號S的極性相符于與燈電流成正比的部分的極性。
通常的做法是在交流電壓或脈動的直流電壓情況下操縱高壓放電燈的。操縱該燈所用的功率，此處應理解為是指在與操縱該燈的電壓的最低出現頻率周期相比一樣長的時間內的平均功率。平均的燈電壓或電流應理解為是指通過在把所述燈電壓或燈電流的絕對值的時間內進行平均而形成的電壓或電流。另一種可以形成平均燈電壓或燈電流的方法是使用在燈電壓或電流的平方值的時間內進行平均后的數值的平方根，即所謂均方根(RMS)值。實際的燈電壓將周期性地具有持續時間比較短的波峰形電壓、即所謂再引弧波峰，繼之以具有比較高而大致恒定值的持續時間。所述比較高而大致恒定的值通稱為“坪壓”。
額定燈電流和燈電壓分別就是平均燈電流和燈電壓的額定值。
上述已知的電路布置在大致恒定的平均燈電壓時，容許借助于在控制電路中所引起的控制過程(一個比較短的時間常數的控制過程就已足夠)來操縱高壓鈉燈;因此，盡管事實上高壓鈉放電燈具有以下性能當平均燈電流突然變化時，平均燈電壓就突然變化而具有相反極性，然后，又逐步變化而具有與所述電流變化相同的極性，一直到達到與所變化的燈電流有關聯的穩定工作點為止。
然而，在所述已知的電路布置中，由于加到控制電路上的所述信號S構成燈電流的某一恒定的分數部分，在該已知的電路布置中就只可能具有短的時間常數的控制過程。這樣才可大致引起燈在恒定燈電壓下運行。這具有的缺點是，某一非常強烈地依靠所述平均燈電壓的量，例如，由所述燈放射的光的色溫度Tc只能用粗略近似的方法保持恒定。
所述已知的電路布置的另一個方面是，為了獲得可能的最近似的燈電壓控制。將信號S正比于燈電流的部分選擇成正好如此大，以使所述信號S的極性也在緊接于燈電流和燈電壓突變剛出現之后，等于正比于燈電流那部分的電流極性。這樣的結果是使信號S的初始值深受限制，而與各正比部分的每個值無關。這就造成所述控制過程的一定慣性，從而對恒定平均燈電壓和恒定色溫度Tc的近似過程產生限制。
本發明的目的是要提供一種措施，借助于該措施可獲得一種使色溫度Tc保持恒定的較接近的近似法。為此，根據本發明在起始段落所提及的型式的電路布置，其特征在于與燈連接點之一串聯連接的電阻和電容器組合也是連接到所述控制電路的。從而，可以做到使燈電流對控制過程所起的作用將有所變化。這樣，就能夠以比較簡單的方法獲得一種具有恒定燈電壓的燈運行的改進的近似法。
所述專門名詞“電阻器”在本說明和附后的權利要求書中將理解為也是指具有屬于一組阻抗的歐姆特性的等效阻抗。
可以借助于瞬時的燈電流來形成對于控制過程所需要的信號。然而，為了所述電路布置的正確運行，也可以使用某一燈電流的平均值。同樣地，可以將瞬時的燈電壓用作跨接燈兩端的燈電壓，但燈電壓的平均值也是可用的。可以分別選擇RMS值以及在平均絕對值以后所獲得的值作為燈電壓和燈電流的平均值。雖然在這些值之間可能出現差異，但上述差異并不會使電路布置的令人滿意的運行受到不利的影響。
如果所述電路布置是適用于交流運行的高壓鈉燈的，則在某一燈連接點和電阻與電容器組合的串聯布置中需要包含一個整流裝置。該整流裝置可具有合波整流功能。另一方面，該整流裝置也可僅具有半波整流功能。借助于該整流裝置可以做到將與燈電流的平均值有關的信號供給所述控制電路。
在本電路布置的另外一個實施例中，所述整流裝置構成部分峰值檢波電路。于是半波整流功能就已足夠。可以由所述峰值檢波電路整個地或部分地構成在電阻和電容器組合中的所述電阻。
下面將根據本發明的電路布置的一個實施例、參照附圖
而進行更充分的說明。
在附圖中，第一連接端子1經由穩定鎮流器2連接到燈的連接點3。將另一個燈連接點4經由起測量阻抗作用的電阻5連接到取三端雙向可控硅開關元件形式的受控主開關元件6的主電極6a上。將三端雙向可控硅開關元件6的另一個主電極6b經由線圈74連接到第二連接端子7。將燈連接點3經由串聯布置的電阻8、電阻9a和電阻9b連接到燈的連接點4。
電阻5構成一個測量阻抗、后者與燈連接點4串聯連接。所述電阻8、9a和9b共同構成一個測量阻抗，后者與燈連接點3、4并聯連接。
將電阻9a與電阻9b之間的接合點經由電容器10和電阻11連接到第一運算放大器13的正輸入端12上。將第一運算放大器13的負輸入端14經由電阻15和電容器16連接到三端雙向可控硅開關元件6的主電極6a上。此外，電容器16由極性互相相反的齊納二極管17和二極管17a的串聯布置所旁路。
第一運算放大器13的輸出端18經由二極管19連接到其負輸入端14。將電阻20的一端連接到輸入端14，而將其另一端一方面經由二極管21連接到第一運算放大器13的輸出端18上，并在另一方面經由電阻24連接到第二運算放大器23的負輸入端22上。第二運算放大器23的正輸入端25被連接到第一運算放大器13的正輸入端12上。將第二運算放大器23的輸出端26通過電阻27連接到該負輸入端22上。
另外，該輸出端26經由電阻28還連接到第三運算放大器30的負輸入端29上。還將第三運算放大器30的負輸入端29經由包括電容器97、電阻96、二極管93和電容器91的串聯電路連接到燈的連接點4上。將電阻96與二極管93之間的接合點連接到由電阻95和連接到電容16的電容器94組成的并聯布置。將二極管93與電容器91之間的接合點經由電阻92也連接到電容器16上。將第三運算放大器30的正輸入端31連接到電位計33上的可調抽頭32上。一方面將電位計33連接到電阻15上，而另一方面將其連接到三端雙向可控硅開關元件6的主電極6a上。
將第三運算放大器30的輸出端34一方面經由電容器35連接到負輸入端，而在另一方面經由電阻83連接到第四運算放大器37的正輸入端36上。將正輸入端36又經由齊納二極管82連接到三端雙向可控硅開關元件6的主電極6a上。將第四運算放大器的輸出端38經由電阻39連接到晶體管71的基極70上。基極70經由電阻72又被連接到公用引線73上，從該公用引線各運算放大器(13、23、30、37)以未示出的方式得到供電。將晶體管71一方面連接到引線73上，而另一方面將其經由電阻39a連接到三端雙向可控硅開關元件6的控制電極40上。將第四運算放大器37的負輸入端41一方面經由電容器42與限壓半導體二極管81串聯后連接到所述主電極6a，而在另一方面經由電阻43再與電阻45串聯后連接到所述引線73。將第一運算放大器13的正輸入端12經由電阻44和電阻45連接到所述引線73上。電容器16、電位計33和電阻15也都經由電阻45而連接到所述引線73上。所述引線73本身又通過包括齊納二極管46和電容器47的并聯電路連接到三端雙向可控硅開關元件6的主電極6a上。將接合點44a的一方面由電阻84也連接到所述放大器37的正輸入端36上，而在另一方面經由電阻49連接到光敏晶體管50上，后者被連接到三端雙向可控硅開關元件6的主電極6a上。該光敏晶體管50與發光二極管58共同構成一個光耦合器50-58。該光敏晶體管50與電容器51進行并聯。該光敏晶體管50還與電容器42并聯的晶體管53的基極52進行連接。所述三端雙向可控硅開關元件6和線圈74都由一并聯電路進行分路，該并聯電路的第一支路由電容器55所構成，該并聯電路的第二支路由串聯布置的電阻56、整流電橋57、齊納二極管48和二極管75所構成。齊納二極管48的極性與二極管75的極性是相反的。所述整流電橋57包括各二極管57a、57b、57c和57d。將所述整流電橋57的整流端57e和57f經由發光二極管58相互連接。另外，將所述整流電橋57經由二極管76連接到所述引線73。將連接端子1經由電阻59、電容器60和二極管61連接到主電極6a。另外，還將連接端子1經由電阻59、電容器60和二極管62連接到所述引線73。二極管61與電容器77進行并聯，而電容器78連接在連接端子1與7之間。電阻9a和9b與串聯布置的、極性互相相反的齊納二極管65和齊納二極管66進行并聯。燈80連接在燈連接點3和4之間。為了啟動所述燈80，可以使上述燈配置一個內起動器。外起動器也是可允許的，最好將外起動器連接在燈連接點3與4之間。示出的電路布置是適合于交流高壓放電燈的運行的。該電路布置的操作可以進行如下說明。跨接在電阻9b兩端的瞬時交變電壓構成信號S的正比于燈電壓的部分，而跨接在電阻5兩端的瞬時交變電壓構成正比于燈電流的部分。因此，在本實施例的電路布置中，分別把燈電流和燈電壓的瞬時值用來作為通過燈的電流I1a和跨接燈兩端的電壓V1a。構成信號S的這兩部分交變電壓的總和經由電容器16和10被加到運算放大器13的輸入端14和12。電阻5和分壓電路的電阻8、9a、9b的比值一方面可確定正比于所述燈電流部分的值，另一方面可確定正比于燈電壓部分的值。運算放大器13和23的電路根據在輸入端12和14上的交變電壓信號S形成在運算放大器30的輸入端29上的整流信號。二極管93、電容器94和電阻器95構成峰值檢波電路，后者借助于由電阻92和電容91構成的濾波器(同時起直流電壓去耦的作用)檢出燈電流中的峰值。然后，將在峰值檢波電路中所產生的信號經由電阻96和電容97的組合加到運算放大器30的輸入端29上，并且，就這樣迭加到起源于電阻28的信號上。把在峰值檢波電路所產生的信號迭加到由運算放大器13和23的電路中所整流的信號上，保證了燈電流將對用于控制過程的信號所起的作用變化。運算放大器30與運算放大器37、晶體管71、52、光耦合器50-58以及有關聯的各二極管、電阻和各電容器共同構成所述電路布置的實際控制電路。
電阻5的值可確定供給峰值檢波電路的信號值。由電阻95的值與峰值檢波電路的輸出阻抗值一起確定由電容器和電阻組合中的所述電阻值。電容器97可確定由峰值檢波電路中所產生的并加到控制電路上的所述信號的變化范圍。在運算放大器30中，在輸入端29處的全部信號一方面進行積分，另一方面與起源于電位計33上的可調抽頭32的、于輸入端31處的交變電壓進行比較。上述積分意味著對通過該燈的電流和跨接該燈兩端的電壓的絕對值進行平均。所述積分是以一方面由電阻28、96以及作為峰值檢波器的輸出電阻的等效阻抗同另一方面的電容器35所確定的時間常數而進行的。將所述時間常數選擇成等于在三端雙向可控硅開關元件6不導電時的交變電壓半周期的持續時間。那末，最好是相當于所述交變電壓半周期左右的時間常數。由于所述積分的緣故而降低了該燈閃爍的可能性。從電位計33上可調抽頭32產生的直流電壓起基準信號的作用，并且是當電壓受控于電位計33的調整時所確定的。由于所述電路布置的自身抽樣之間的各種差異的緣故，上述調整可進一步確保有力地減少在所述電路布置的運行方面的影響。所述各種差異主要是由于應用在所述電路布置中各元件值的離散范圍所造成的。將由此在輸出端34所獲得的輔助信號在運算放大器37中作為第二次比較而同某一鋸齒波形信號進行比較，其比較方法是只要所述輔助信號大于所述鋸齒濾形，則在運算放大器37的輸出端38就呈現低電壓，不然的話在所述輸出端就呈現高電壓。將輸入端41連接到電容器42和電阻43的接合點上，它們形成構成鋸齒形信號電路布置部分的第一串聯電路部分。限壓半導體二極管81是第一串聯電路中具有二極管特性的半導體元件。至于電容器42，可以用一個開關將其分路，晶體管53就起到該分路開關的作用。光耦合器58-50，所述第一串聯電路，晶體管93以及電容器51共同構成所述電路布置中用于形成該鋸齒形信號的所述部分。
并聯連接到第一串聯電路的第二串聯電路包括作為具有齊納特性的第一半導體元件的齊納二極管82，以及作為第二電阻的電阻84。如已述及的，將齊納二極管82與電阻84之間的接合點連接到運算放大器37的輸入端36上。在輸出端38處于高電壓的情況下，晶體管71成為導電的，然后就經由三端雙向可控硅開關元件6的控制電極40而使所述開關元件6變成導電的。在每個交變電壓半周期末端通過三端雙向可控硅開關元件的電流一旦下降到接近零值時，該三端雙向可控硅開關元件6就將成為非導電的。于是在輸出端38的電壓就形成了該電路布置中所產生的開關信號。
在三端雙向可控硅開關元件6的非導電狀態中、交變供電電壓的半周內，包括電阻56、整流電橋57、齊納二極管48和二極管75的所述電路構成一個分路，由于該分路的結果一種所謂的維弧電流得以保持而流經所述燈80。在下一個交變供電電壓的半周期中，所述維弧電流流經電路46、47、76、57和56。所述維弧電流在三端雙向可控硅開關元件6非導電狀態期間可確保在燈中保持電離，后者當三端雙向可控硅開關元件6變成導電時促進所述燈的再引弧。同時，所述維弧電流導致發光二極管58放射出光線，使得光敏晶體管50導電，從而晶體管53成為非導電的。于是電容器42將通過限壓半導體二極管81進行充電，由于充電的結果，運算放大器37的輸入端41處的電壓增值。當輸入端41的電壓變成與所述放大器37的輸入端36處的電壓相等時，三端雙向可控硅開關元件6經由電路38、39、71、39a和40而變成導電的。然而，三端雙向可控硅開關元件6剛一導電，電流就不再流經發光二極管58，由此導致晶體管53處于導電狀態，使得電容器42突然放電，從而在輸入端41處的電壓驟然降值。因此，在輸入端41處獲得所述鋸齒波形信號。
通過電路59、60、62、46和47，在所述主電極6a與所述引線73之間形成一個直流電壓，同時，上述直流電壓以不予進一步指明的方式確保運算放大器13、23、30和37得到供電。借助于電阻45，確定了晶體管50和53的調整點的上述直流電壓，從而，各運算放大器的調整點與齊納二極管17與二極管17a一起的上述直流電壓也得到了確定。
各電路元件55、74、78和77確保抑制無線電干擾。同時，線圈74與電容器78和55共同起到確保所述電路布置不受任何來源于交變電壓供電電源的干擾脈沖的作用。齊納二極管65和66保證所述燈的坪壓主要受信號S中正比于所述燈電壓的該部分的影響。
極性互相相反的齊納二極管48和二極管75的組合與二極管76和齊納二極管40一起用來保證使每個交變供電電壓半周期中的維弧電流具有相同值，并且，在輸入端41的鋸齒形信號并不取決于交變電壓的極性。
限壓半導體二極管81保證將某一直流電壓信號迭加到輸入端41處的鋸齒形信號上。電阻83、84保證為令人滿意的運行所需要的最低限度的電壓值出現于運算放大器37的輸入端36。借助于齊納二極管，可以做到使在輸入端36的電壓具有比在輸入端41處的鋸齒形信號所可獲得的最大值更小的值。
為了防止電阻5的任何過載，上述電阻可以用兩個互相具有相反極性的二極管進行分路。
將上述類型的峰值檢波電路加到如EU0，228，123中所述的、根據先有技術，適用于220伏、50赫、50瓦高壓鈉燈運用的電路布置上，該峰值檢波電路可按如下比例進行配合電容器91390毫微法電容器94470毫微克電容器9710微法電阻9250千歐姆電阻95510千歐姆電阻96160千歐姆二極管93菲利浦的BYV19型。
所述峰值檢波電路具有輸出電阻值為65千歐姆的等效阻抗。
對于把該燈電流控制成為經由峰值檢波電路所產生的信號的額定燈電流的分數部分所起的作用基值βAC在此線路接法中至多是0.18。該作用βAC隨特征時間
(＝2.25秒)而變化。
在上述線路接法中，作為額定燈電流的分數部分的所述燈電流供給信號S的作用基值βDC＝0.4。
在上述的電路布置上，額定功率為50瓦的高壓鈉放電燈是在215伏、50赫的供電電壓下運行的。那時，平均燈電壓是92.6伏。在t＝0瞬間，供電電壓已突然升高到240伏。這就導致燈電壓非常突然地下降到大約92.5伏，然后該燈電壓在20秒左右內提高，通過某一最高值94.4伏而到某一穩定值93.2伏。
為比較起見，曾將相同的燈置于如在EU0，228，123中所述的電路布置上運行。在供電電壓為215伏的情況下，平均燈電壓為92.6伏。供電電壓突然升高到240伏的結果就導致燈電壓非常突然地下降到大約92.5伏，然后該燈電壓在35秒左右內提高，通過某一最高值94.6伏而到某一穩定值93.2伏。由于根據本發明措施的緣故，已經使控制過程的持續時間減少了40%以上。
在另一個實施例中，在根據本發明的電路布置中，將電阻96短路，同時把電容器增大到420微法，而把電阻5的值減小到0.19歐姆。這就導致基值βAC至多為0.2，特征時間
為27S以及基值βDC為0.13。那時當額定功率為50瓦的高壓鈉燈在215伏、50赫的供電電壓下運行時，平均燈電壓是90.8伏。由于供電電壓突然升高到240伏，所述燈電壓非常突然地下降到大約90.7伏，然后在130秒以后達到某一穩定值91.0伏。在所述燈電壓變化期間，后者曾達到最高值93.3伏和最低值88.8伏。
電容器的減小，從而特征時間
的減小結果在所述電路布置中產生不穩定的燈電壓變化。
倘若將一個電阻一方面連接在燈連接點4與電容器91之間，另一方面連接在電阻5上，則有可能使基值βDC進一步減小。
權利要求
1.用于操縱配備有兩個連接高壓鈉燈的連接點的高壓鈉燈的電路布置包括受控的主開關元件、該電路布置的一個電極是連接到控制電路的，該電路布置配備有一個與一個燈連接點串聯的測量阻抗和與兩個燈連接點并聯的測量阻抗，這兩個測量阻抗另外又連接到所述控制電路，其特征在于與燈連接點之一串聯的電阻同電容器的組合是另外又連接到所述控制電路的。
2.如權利要求1中所要求的電路布置，其特征在于將整流裝置包含在燈連接點的串聯布置和電阻與電容器的組合之中。
3.如權利要求2中所要求的電路布置，其特征在于所述整流裝置組成峰值檢波電路的一部分。
全文摘要
本發明涉及用于操縱配備有兩個燈連接點的高壓鈉燈的電路布置。該電路布置包括受控的主開關元件，該電路布置的一個電極是連接到控制電路的。該電路布置配備有一個與一燈連接點串聯的測量阻抗和與兩個燈連接點并聯的測量阻抗。各測量阻抗都是連接到所述控制電路的。將電阻與電容器的組合另外又連接到所述控制電路，再將該組合與一個燈連接點串聯連接。
文檔編號H05B41/392GK1035408SQ8910068
公開日1989年9月6日 申請日期1989年2月5日 優先權日1988年2月10日
發明者馬歇爾·安東尼厄斯·馬丁納斯·亨德利斯, 約翰內斯·阿洛伊修斯·瑪麗亞·希帕斯, 尼古拉斯·胡伯丁那·杰拉達斯·賴恩達斯 申請人:菲利浦光燈制造公司