專利名稱：使用非線性共振電感器的電燈鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到向電燈供電的開關(guān)設(shè)備，包括用來連接供電電壓源的輸入端子，用來產(chǎn)生高頻燈電流的變換器，它包括與輸入設(shè)備連接的切換裝置，與切換裝置連接的外部驅(qū)動電路，用來產(chǎn)生頻率控制信號f，控制切換裝置以便使之交替導(dǎo)通和不導(dǎo)通，與控制電路連接用來調(diào)整頻率f的調(diào)整電路，與切換裝置連接的負(fù)載電路，它包括串聯(lián)連接的由包含第一電容性元件的電路連接的電感元件的連接和電燈連接端子。
本發(fā)明也涉及到緊湊型電燈。
提出的這種開關(guān)設(shè)備是眾所周知的。這種為人所知的開關(guān)設(shè)備的用戶可以依靠調(diào)整電路通過調(diào)整控制信號的頻率來調(diào)整開關(guān)設(shè)備供電的電燈的光通量。這樣電燈可以通過相對簡單的方式進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)電容性元件的電容選擇相對較低時，可以確保在遍及電燈功率范圍內(nèi)控制信號的頻率和電燈功率的關(guān)系是很明確的。然而這樣控制信號頻率可調(diào)的范圍就變得相對較大。這在實(shí)際中就產(chǎn)生了一些問題，因?yàn)槌３０诳刂齐娐分械募呻娐吠ǔ２荒墚a(chǎn)生具有相對較高頻率的控制信號。增加電容性元件的電容減小了頻率可調(diào)的范圍。然而遍及電燈功率范圍內(nèi)控制信號的頻率和電燈功率的關(guān)系通常不是很明確的，這就是電容性元件高電容的缺陷。這樣在實(shí)際中調(diào)整范圍受到限制，在電燈功率相對較低的時候，在電燈中很容易產(chǎn)生不穩(wěn)定性。
本發(fā)明的目的是提供開關(guān)設(shè)備，以便通過在相對小的范圍內(nèi)調(diào)整控制信號的頻率，在大范圍內(nèi)調(diào)整通過開關(guān)設(shè)備供電的燈，然而燈的工作在全部調(diào)整范圍內(nèi)是穩(wěn)定的。
為此目的，根據(jù)本發(fā)明提出的這種開關(guān)設(shè)備特征是電感元件是成比例的，以至L20/Lmax≤0.7其中，Lmax是當(dāng)電感元件的電流振幅最大并且電燈功率具有最大值的時候電感元件電感的瞬態(tài)值，L20是當(dāng)電感元件電流幅度最大并且電燈功率是最大值的20％的時候電感元件電感的瞬態(tài)值。
根據(jù)本發(fā)明當(dāng)開關(guān)設(shè)備中控制信號的頻率通過調(diào)整電路增加時，負(fù)載電路中的電流頻率也增加了。結(jié)果，電燈的工作電壓和通過電感元件的電流的振幅也增加了。由于通過電感元件的電流的振幅的增加，電感元件的電感的有效值減小了，因?yàn)樵谕ㄟ^電感元件電流每個高頻周期的部分時間內(nèi)電感的瞬態(tài)值很低，上述的電感元件出現(xiàn)相當(dāng)程度的飽和。響應(yīng)控制信號頻率的增加，電感有效值的減小確保了在電燈功率較大范圍內(nèi)控制信號頻率和電燈功率之間存在明確的關(guān)系。換句話說，在較大的范圍內(nèi)電燈可以被調(diào)整，其工作在遍及調(diào)整范圍內(nèi)穩(wěn)定。
根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)設(shè)備實(shí)施例明顯地發(fā)現(xiàn)了良好的結(jié)果，在此L20/Lmax≤0.5。
對于根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)設(shè)備的實(shí)施例也發(fā)現(xiàn)了良好的結(jié)果，其中切換裝置包含串聯(lián)連接的兩個開關(guān)元件以便變換器組成所謂的橋電路。
也發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)設(shè)備中的電感元件可以具有很簡單的結(jié)構(gòu)。主要通過根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)設(shè)備實(shí)施例明顯地獲得了很有吸引力的一些結(jié)果，其中電感元件包含帶有銅線繞組的I-型鐵心。
根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)設(shè)備具有相對簡單因而緊湊的結(jié)構(gòu)，以至于它很好地適用于在緊湊型電燈的電子鎮(zhèn)流器中使用，這種電燈包括發(fā)光放電容器，它與包含惰性氣體的填充物和兩個電極一起提供，與放電容器相連的燈外罩，配備有電氣觸點(diǎn)并與燈外罩相連的燈頭，連接在電極和觸點(diǎn)之間用來從供電電壓中產(chǎn)生電燈電流的電子鎮(zhèn)流器。
根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)設(shè)備實(shí)施例和根據(jù)本發(fā)明的緊湊型電燈實(shí)施例將在下面參照附圖進(jìn)行詳細(xì)介紹。其中

圖1為根據(jù)本發(fā)明與電燈相連的開關(guān)設(shè)備實(shí)施例的示意圖；圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的緊湊型電燈的實(shí)施例；圖3和圖4所示為電燈功率和電燈電流頻率的關(guān)系；圖5所是為圖1所示實(shí)施例實(shí)際實(shí)現(xiàn)的電感元件的感抗，也就是說，作為流過電感元件電流振幅瞬態(tài)值的函數(shù)。
圖1中的參考標(biāo)記K5和K6分別表示用來連接電源電壓(50Hz，220V)的第一和第二端子。端子K5連接在本實(shí)施例中二極管橋路形成的整流器GM的第一個輸入端上。端子K6連接在整流器GM的第二個輸入端上。整流器GM各自的輸出端子分別連接在輸入端子K1和輸入端子K2上。輸入端子K1通過電容器C1連接在輸入端子K2上。端子K5和K6，二極管電橋GM和電容器C1一起組成了與輸入端子相連的供給電壓源。其它的元件和電路元件一起組成了用來產(chǎn)生高頻電燈電流的變換器。電容器C1通過第一個開關(guān)元件S1和第二個開關(guān)元件S2的串聯(lián)連接橋接，組成了本實(shí)施例的切換裝置。第一個開關(guān)元件S1和第二個開關(guān)元件S2的各自控制電極分別連接到產(chǎn)生頻率f的控制信號的控制電路Sc1的輸出端，用來使第一個開關(guān)元件和第二個開關(guān)元件交替地導(dǎo)通和不導(dǎo)通。控制電路Sc1的輸入端和電路元件D的輸出端相連。電路元件D組成了用來調(diào)整頻率f的調(diào)整電路。第二個開關(guān)元件S2通過線圈L1、電燈連接端子K3、電燈La、電燈連接端子K4和電容C2的串聯(lián)連接橋接。電燈La由構(gòu)成本實(shí)施例的第一電容性元件的電容器3橋接。線圈L1、電燈連接端子K3、K4和電容C2、C3一起組成了本實(shí)施例中負(fù)載電路。線圈L1組成了電感元件。
圖1所示的本實(shí)施例的工作情況如下。
當(dāng)端子K5和K6連接到電源電壓(220V，50Hz)時，控制電路Sc1使開關(guān)元件S1和S2交替地導(dǎo)通和不導(dǎo)通。結(jié)果，在兩個開關(guān)元件的公共點(diǎn)出現(xiàn)了高頻準(zhǔn)方波電壓。由于高頻準(zhǔn)方波電壓，在變換器的負(fù)載電路中就有高頻電流流過。結(jié)果，高頻電流也流過燈La。當(dāng)用戶通過電路元件D增加控制信號的頻率f的時候，流過線圈L1的高頻電流的頻率也增加。結(jié)果，電燈功率下降，電燈的光通量也下降，然而流過線圈L1的高頻電流的振幅卻增加了。如果線圈L1的選擇為的是對于電燈功率的任何可調(diào)值有效感抗幾乎為常數(shù)，那么頻率f和電燈功率的關(guān)系就象圖3所示的那樣。在圖3中，頻率f沿著橫軸的方向以kHz為單位繪制，電燈功率沿著縱軸方向以W為單位繪制。使用的電燈為PL(菲利普)型額定功率為55W的低壓汞放電燈?？梢钥闯鰧τ陔姛艄β蚀蠹s小于27.5W時，電燈功率和頻率f之間不再有明確的關(guān)系。結(jié)果，電燈功率大約小于27.5W時不能調(diào)整電燈功率。然而根據(jù)本發(fā)明，線圈L1選擇目的是用來在高頻的時候使線圈L1產(chǎn)生相當(dāng)程度的飽和，這樣也就使線圈L1中電流的振幅更高。線圈L1是成比例的以至于接近于L20/Lmax＝0.5，其中，Lmax為當(dāng)電感元件中電流振幅最大同時電燈功率具有最大值的時候電感元件感抗的瞬態(tài)值，L20為當(dāng)電感元件中電流振幅最大同時電燈功率等于最大值的20％的時候電感元件感抗的瞬態(tài)值。由于飽和的結(jié)果，在電燈調(diào)整期間線圈L1中感抗的有效值減小。這就產(chǎn)生了如圖4所示的頻率f和電燈功率之間的關(guān)系。該圖表明了在遍及實(shí)際電燈功率的全部范圍內(nèi)在頻率f和電燈功率之間存在著明確的關(guān)系。在PL(菲利普)型額定功率為55W的低壓汞放電燈中也發(fā)現(xiàn)了這樣的結(jié)果。圖5所示為作為線圈中電流瞬態(tài)振幅函數(shù)的相應(yīng)線圈感抗的瞬態(tài)值。線圈中電流的瞬態(tài)振幅以mA為單位沿橫軸繪制，線圈中的瞬態(tài)感抗以μH為單位沿縱軸繪制。圖中顯示在電燈電流的瞬態(tài)振幅相對較高的時候線圈的飽和程度較大。使用的線圈由一個銅導(dǎo)線繞組纏繞在一個由材料3C85(菲利普)制成的I-鐵心上構(gòu)成。
圖2中參考數(shù)字8表示帶有水銀和惰性氣體的填充物和兩個電極(未顯示)的發(fā)光放電容器。發(fā)光層提供在放電容器的壁面上。參考數(shù)字6表示與放電容器8相連的電燈外罩，參考數(shù)字3表示帶有電子觸點(diǎn)(1和2)并與電燈外罩相連的燈頭。參考標(biāo)記B為根據(jù)本發(fā)明開關(guān)設(shè)備的圖解表示，該開關(guān)設(shè)備經(jīng)過導(dǎo)體在E的觸點(diǎn)(1，2)和用來產(chǎn)生高頻電燈電流的電極(通過導(dǎo)體9)之間連接。
權(quán)利要求
1.用來對電燈供電的開關(guān)設(shè)備，包括和供電電壓源相連的輸入端子，用來產(chǎn)生高頻電燈電流的變換器，包含與輸入端子連接的切換裝置與切換裝置相連的外部驅(qū)動電路，為了產(chǎn)生頻率f控制信號來控制切控裝置使之交替導(dǎo)通和不導(dǎo)通，為了調(diào)整頻率f與控制電路相連的調(diào)整電路，與切換裝置相連的負(fù)載電路，它包括串聯(lián)連接的由包含第一電容性元件的電路連接的電感元件和電燈連接端子，其特征為電感元件是成比例的，以至L20/Lmax≤0.7，其中Lmax是當(dāng)電感元件中電流的振幅最大同時電燈功率具有最大值的時候電感元件電感的瞬態(tài)值，L20是當(dāng)電感元件中電流的振幅最大同時電燈功率等于最大值的20％的時候電感元件電感的瞬態(tài)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)設(shè)備，其特征在于L20/Lmax≤0.5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的開關(guān)設(shè)備，其特征在于切換裝置包含串聯(lián)連接的兩個開關(guān)元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或者3所述的開關(guān)設(shè)備，其中電感元件包含帶有銅線繞組的I-型鐵心。
5.緊湊型電燈，它包括帶有包含惰性氣體的填充物和兩個電極的發(fā)光放電容器，與放電容器相連的電燈外罩，帶有電氣觸點(diǎn)并與電燈外罩相連的燈頭，在電極和觸點(diǎn)之間連接的電子鎮(zhèn)流器，用來從供電電壓中產(chǎn)生電燈電流，其特征在于該電子鎮(zhèn)流器包含了權(quán)利要求1所述的開關(guān)設(shè)備。
全文摘要
用來操作放電燈的半橋變換器采用了與放電燈串聯(lián)的非線性線圈。合適的比例確保了在相當(dāng)大的電燈功率范圍內(nèi),電燈電流頻率和電燈功率之間具有明確的關(guān)系。
文檔編號H05B41/00GK1366793SQ01800821
公開日2002年8月28日 申請日期2001年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月6日
發(fā)明者A·W·布伊, A·M·J·德比爾 申請人:皇家菲利浦電子有限公司