專利名稱：用于帶預(yù)加熱裝置的放電燈的運(yùn)行設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于帶可預(yù)加熱的電極的放電燈的運(yùn)行電路。
在未公開(kāi)的先前的文件號(hào)為101 02 837.7的德國(guó)專利申請(qǐng)(“可切斷燈絲加熱的氣體放電燈的運(yùn)行設(shè)備”)中，申請(qǐng)人已經(jīng)提出一種運(yùn)行設(shè)備，其中采用預(yù)加熱變壓器進(jìn)行預(yù)加熱，利用共振電路的共振頻率進(jìn)行所述的預(yù)加熱，該變壓器的初級(jí)繞組連接到共振電路上。
根據(jù)本發(fā)明采用以下涉及將該運(yùn)行電路設(shè)計(jì)成在運(yùn)行開(kāi)始就生成交流電壓，在這種情況下，穿過(guò)一個(gè)包含共振電路的共振頻率的頻率范圍，并且，在這種情況下，通過(guò)測(cè)量電學(xué)變量記錄共振電路的響應(yīng)以便能夠識(shí)別共振頻率并以此共振頻率使燈預(yù)加熱。
在從屬權(quán)利要求中描述了優(yōu)選的實(shí)施方案。
本發(fā)明以已經(jīng)包括在所引用的未公開(kāi)專利申請(qǐng)之的基本想法為出發(fā)點(diǎn)，即使用共振電路及其共振進(jìn)行預(yù)加熱。本發(fā)明還以一個(gè)運(yùn)行電路為出發(fā)點(diǎn)，其中可以改變和調(diào)節(jié)運(yùn)行電路的工作頻率。本發(fā)明提出，在運(yùn)行開(kāi)始時(shí)，在一個(gè)頻率范圍內(nèi)搜索共振電路的共振頻率，所選的頻率范圍應(yīng)該能夠肯定在其中找到該共振頻率。該共振頻率可以，例如，通過(guò)測(cè)量電壓值或電流值的幅度來(lái)識(shí)別。在此情況下，也無(wú)需穿越整個(gè)頻率范圍，并且實(shí)際上，一旦已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了該共振頻率，就停止穿越此頻率范圍。例如，按照升高的電壓或電流值并且這些值再次減少可以推斷已通過(guò)最大值，將此最大值定義為共振峰。
這樣能夠識(shí)別共振電路的共振頻率，并能用于以后的預(yù)加熱過(guò)程。以這種方式可以確保特別有效的預(yù)加熱，在另一方面排除了，例如，由于元件公差或溫度波動(dòng)帶來(lái)的影響，例如電感的改變。
另一種優(yōu)選的實(shí)施可能性在于以所測(cè)共振峰的幅度值去推斷所用的放電燈的類型。這是因?yàn)?，如果運(yùn)行電路被設(shè)計(jì)得不僅可以調(diào)節(jié)運(yùn)行頻率而且還可以調(diào)節(jié)其他運(yùn)行參數(shù)，那么所述運(yùn)行電路還能用于不同的燈類型。如果運(yùn)行電路本身自動(dòng)調(diào)節(jié)成適應(yīng)所用的燈類型，那么此方法是特別方便的。當(dāng)然，燈類型可以用另外的燈編碼來(lái)探測(cè)。然而，更簡(jiǎn)單的和更方便的是使用燈現(xiàn)有的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別。尤其是，不同燈類型中的燈電極的電阻值是不同的。這導(dǎo)致不同的共振衰減，探測(cè)此共振衰減并用于推導(dǎo)出燈類型。另外。此運(yùn)行電路能夠設(shè)置適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行參數(shù)。
如果實(shí)際上只觀察到一種燈類型，那么原則上對(duì)燈類型的識(shí)別也是有意義的?？梢苑乐故褂煤瓦\(yùn)行某種機(jī)械上適用但電學(xué)上不適于的燈類型。在此情況下，如果識(shí)別出了錯(cuò)誤的燈類型，那么運(yùn)行電路可能拒絕接通。
如被引用未公開(kāi)的在先申請(qǐng)中所述，最好在預(yù)加熱裝置中使用預(yù)加熱變壓器。有關(guān)于此，特別是關(guān)于各種連接可能和該共振電路的各實(shí)施方案變型的公開(kāi)內(nèi)容，由此都明顯地涉及。無(wú)論如何，為了對(duì)放電燈進(jìn)行預(yù)加熱，預(yù)加熱變壓器的兩個(gè)次級(jí)繞阻各連接到放電燈的一個(gè)電極上。而且，預(yù)加熱變壓器必須連接到共振電路上，其中，共振電路最好是裝在初級(jí)繞阻一側(cè)，即初級(jí)繞阻與共振電路相連。在運(yùn)行電路中，通過(guò)運(yùn)行電路的頻率發(fā)生器在此共振電路中啟動(dòng)相應(yīng)的振蕩，而不必變換到次級(jí)繞阻一側(cè)的電壓電平。
為了識(shí)別共振頻率和，若必須的話，也為了確定關(guān)于燈類型識(shí)別的共振強(qiáng)度，探測(cè)共振電路響應(yīng)的優(yōu)選實(shí)施可能是測(cè)量預(yù)加熱變壓器的初級(jí)繞阻上電壓的最大幅度。為此，如在實(shí)施例中所說(shuō)明的那樣，最好整流此電壓。
運(yùn)行電路的頻率發(fā)生器最好以數(shù)字控制器形式實(shí)現(xiàn)，該數(shù)字控制器產(chǎn)生數(shù)字頻率。在此情況下，根據(jù)本發(fā)明，以步進(jìn)方式穿越該頻率范圍。就這點(diǎn)而言，探測(cè)到最接近共振頻率的相應(yīng)步長(zhǎng)，而不是實(shí)際的共振頻率本身。原則上，是否精確地測(cè)定共振頻率對(duì)本發(fā)明的技術(shù)功能并不重要。只是利用共振坡(Resonanzueberhoehung)進(jìn)行預(yù)加熱。由于電極電阻所導(dǎo)致的共振衰減使得在通常情況下共振總不是很窄，僅僅會(huì)大約接近該共振頻率。
在放電燈連續(xù)運(yùn)行時(shí)，該共振頻率的有利的數(shù)量級(jí)是運(yùn)行電路的工作頻率的兩倍。典型的共振頻率的數(shù)量級(jí)可以是，例如，約為80-100kHz和連續(xù)運(yùn)行頻率的數(shù)量級(jí)約為40--50kHz。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)行電路的圖解電路圖。
圖2示例性地示出關(guān)于該運(yùn)行電路運(yùn)行方法的流程。
圖3示出為解釋圖2所示流程的兩條測(cè)量曲線。
以固有的常規(guī)方式把燈LP連接在輸出A和地之間，其中在電源電壓一側(cè)(在圖1的頂部)的電極與輸出A之間設(shè)有由用于阻斷直流成分的耦合電容器C11和燈的感應(yīng)線圈L11組成的串聯(lián)電路。燈的感應(yīng)線圈用于將放電燈適配到發(fā)生器G。啟動(dòng)電容器C12連接在電源電壓一側(cè)的電極、放電燈LP和地之間用于產(chǎn)生啟動(dòng)電壓，并且同樣用于適配。啟動(dòng)電容器同放電燈LP并聯(lián)，與每個(gè)電極都精確連接。
而且，在輸出A和地之間設(shè)有一種所謂的梯形電容器C13，用于降低上述開(kāi)關(guān)晶體管上的開(kāi)關(guān)負(fù)載。在至此所描述的范圍內(nèi)，圖1所說(shuō)明的運(yùn)行電路以常規(guī)方式構(gòu)成，并為本領(lǐng)域技術(shù)人員從其他出版物所熟悉，因此不必在此對(duì)其詳細(xì)內(nèi)容作進(jìn)一步解釋。
并聯(lián)共振電容器C14位于地和梯形電容器C13的不與電源電壓相連接的那一側(cè)之間，并且，并聯(lián)共振電容器C14與預(yù)加熱變壓器的初級(jí)繞組T11并聯(lián)。該并聯(lián)共振電容器C14和該初級(jí)繞組T11構(gòu)成由其值大小確定共振頻率的共振電路。當(dāng)計(jì)算共振頻率時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮作用于初級(jí)繞組T11的初級(jí)電感。為了達(dá)到足夠高的初級(jí)電感，加熱變壓器可以有所謂的松散的耦合。設(shè)計(jì)共振頻率使之大約相當(dāng)于連續(xù)運(yùn)行頻率的兩倍。兩倍于連續(xù)運(yùn)行頻率的選擇有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即連續(xù)運(yùn)行頻率不能激勵(lì)共振電路的振蕩。由于幾乎使用的是方波電壓并且這些基本上有奇數(shù)諧波，因此將頻率選擇在運(yùn)行頻率的兩倍附近是有益的。最好選擇在在運(yùn)行頻率兩倍的+/-20％之間的區(qū)域。
預(yù)加熱變壓器有兩個(gè)次級(jí)繞組T12和T13，在這二個(gè)次級(jí)繞組之間具有上述的松散的耦合并且在圖1中用虛線標(biāo)識(shí)初級(jí)繞組T11。次級(jí)繞組T12和T13各自連接到放電燈LP的電極上，因此在次級(jí)繞組中感生的電流流過(guò)電極。于是由并聯(lián)共振電容器C14和初級(jí)繞組T11組成的共振電路同次級(jí)繞組T12和T13共同相互作用成為預(yù)加熱裝置。
由于共振頻率是連續(xù)運(yùn)行頻率的兩倍，同梯形電容器C13相比，共振電路也有低的阻抗，因此在連續(xù)運(yùn)行期間，不會(huì)影響連續(xù)運(yùn)行中的運(yùn)行電路的功能。這樣在連續(xù)運(yùn)行期間只有很小的電壓加到初級(jí)繞組上，從而，由此所引起的燈絲電極中的任何額外的加熱電流都可以忽略。
然而，在預(yù)加熱運(yùn)行中，頻率發(fā)生器G以最靠近其共振頻率的頻率用來(lái)激勵(lì)共振電路，因此強(qiáng)電流流過(guò)初級(jí)繞組T11，并且在次級(jí)繞組T12和T13中感生相應(yīng)的預(yù)加熱電流。
關(guān)于該功能方法和示于圖1的運(yùn)行電路的電路結(jié)構(gòu)，作為補(bǔ)充也可參看所引用的未公開(kāi)在先申請(qǐng)。
現(xiàn)在本發(fā)明進(jìn)行如此設(shè)置在運(yùn)行開(kāi)始時(shí)，頻率發(fā)生器G的數(shù)字控制，穿越共振電路C14，T11的共振頻率附近的特定頻率范圍，以在一定程度上搜尋共振頻率。這在圖2中以示例的形式說(shuō)明。設(shè)想共振頻率是在90kHz左右。最初，用數(shù)字控制器將頻率發(fā)生器中的半橋振蕩器的頻率設(shè)置于95kHz。
數(shù)字控制器測(cè)量初級(jí)繞組T11和/或并聯(lián)共振電容器C14(UC14)上的電壓以及，在圖2所示的步驟期間，搜尋此電壓的最大值，以便識(shí)別共振頻率。在圖2中以縮寫(xiě)Umax表示的最大值儲(chǔ)存在數(shù)字控制器的存儲(chǔ)器中，并且最初設(shè)置為零。
以95kHz的半橋頻率短時(shí)運(yùn)行之后，測(cè)量電壓UC14，并且實(shí)行評(píng)估以確定此電壓是否大于Umax。因?yàn)閁max仍然設(shè)置于零，那么對(duì)此問(wèn)題的回答是肯定的。現(xiàn)在UC14的測(cè)量值能夠作為Umax的新值來(lái)儲(chǔ)存，如指向右邊的箭頭所示。相應(yīng)地，將預(yù)定的95kHz的半橋頻率(fHB)作為共振頻率儲(chǔ)存在另外的存儲(chǔ)器中。
其次，例如，將半橋頻率減少1kHz，結(jié)果它現(xiàn)在是94kHz。下一個(gè)問(wèn)題半橋頻率是否大于85kHz，其回答因此是肯定的，從而該過(guò)程返回到電壓UC14的測(cè)量。
可以看出，此循環(huán)一直進(jìn)行到半橋頻率達(dá)到85kHz為止。由于僅當(dāng)新的測(cè)量值大于以前的測(cè)量值儲(chǔ)存Umax的存儲(chǔ)器才被改寫(xiě)，該Umax的存儲(chǔ)器存有最大測(cè)量值。這同樣適合于有關(guān)的共振頻率，它實(shí)際上是半橋頻率，在此頻率測(cè)量此Umax值。
通過(guò)85kHz之后，對(duì)圖2中央的問(wèn)題的回答是否定的，因此現(xiàn)在能對(duì)Umax作出分析。在本實(shí)例中，35V以下，35V和40V之間以及40V以上的最大電壓值之間各不相同并且分別同24W燈，18W燈和13W燈相關(guān)。這種分配是可能的，因?yàn)榈凸β薀粲杏奢^細(xì)導(dǎo)線組成的燈絲電極，并因它們的電阻較高因此在共振時(shí)它們引起的衰減最小。因此，低瓦數(shù)燈的初級(jí)繞組電壓UC14最高。
通過(guò)所確定的正確的共振電路C14，T11的共振頻率，數(shù)字控制器現(xiàn)在能實(shí)行預(yù)加熱，其中共振頻率同由溫度的變化引起的漲落或不同的各個(gè)運(yùn)行電路之間的元件的漲落都無(wú)關(guān)。另外，預(yù)加熱運(yùn)行的數(shù)字控制器能夠設(shè)置預(yù)加熱參數(shù)，例如預(yù)加熱時(shí)間，以及適合于相應(yīng)燈類型的后續(xù)連續(xù)運(yùn)行的參數(shù)。
圖3示出了示波器上初級(jí)繞組電壓UC14的示例曲線。實(shí)際電壓UC14標(biāo)繪在下方區(qū)域，它以變化的頻率振蕩，而上方區(qū)域示出被整流和平滑的電壓，實(shí)際上根據(jù)該電壓，數(shù)字控制器進(jìn)行測(cè)量。從圖2的左側(cè)一直到虛的垂直線進(jìn)行參照?qǐng)D2所述的頻率從95kHz變到85kHz的過(guò)程?？梢钥闯?，在此期間，電壓UC14已經(jīng)通過(guò)最大值。此過(guò)程結(jié)束之后，數(shù)字控制器返回相應(yīng)頻率值，因此預(yù)加熱模式能以共振頻率向虛垂直線的右側(cè)進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.用于帶可預(yù)加熱電極的放電燈(LP)的運(yùn)行電路，該運(yùn)行電路有用于預(yù)加熱電極的裝置(C14，T11，T12，T13，G)，該裝置含有在預(yù)加熱期間振蕩的共振電路(C14，T11)，其特征在于，該運(yùn)行電路被設(shè)計(jì)為在運(yùn)行開(kāi)始時(shí)，產(chǎn)生交流電壓，在此過(guò)程中，穿越一個(gè)包含共振電路(C14，T11)的共振頻率的頻率范圍，在此過(guò)程中，通過(guò)測(cè)量電學(xué)量(UC14)以記錄共振電路(C14，T11)的響應(yīng)，從而能識(shí)別共振頻率以及能以此共振頻率對(duì)燈(LP)進(jìn)行預(yù)加熱。
2.如權(quán)利要求1的運(yùn)行電路，其中確定共振電路(C14，T11)的共振幅度(Umax)，以便能夠識(shí)別所用放電燈(LP)的類型。
3.如權(quán)利要求2的運(yùn)行電路，該運(yùn)行電路被設(shè)計(jì)用于多種燈類型的運(yùn)行以及還被設(shè)計(jì)成利用與所識(shí)別的燈類型有關(guān)的運(yùn)行參數(shù)來(lái)實(shí)施運(yùn)行。
4.如上述權(quán)利要求之一的運(yùn)行電路，其中預(yù)加熱裝置(C14，T11，T12，T13，G)含有預(yù)加熱變壓器(T11，T12，T13)，該預(yù)加熱變壓器(T11，T12，T13)有兩個(gè)次級(jí)繞組(T12，T13)，所述兩個(gè)次級(jí)繞組各與放電燈(LP)的一個(gè)電極連接。
5.如權(quán)利要求4的運(yùn)行電路，其中預(yù)加熱變壓器(T11，T12，T13)的初級(jí)繞組(T11)連接在預(yù)加熱裝置(C14，T11，T12，T13，G)的共振電路中。
6.如權(quán)利要求4或5的運(yùn)行電路，其中在電壓(UC14)的最大幅度(Umax)以上的共振電路(C14，T11)響應(yīng)能夠在預(yù)加熱變壓器(T11，T12，T13)的初級(jí)繞組(T11)上被記錄。
7.如上述權(quán)利要求之一的運(yùn)行電路，該運(yùn)行電路有一個(gè)數(shù)字控制器(G)，并且其中以步進(jìn)方式實(shí)現(xiàn)所述頻率范圍的穿越。
8.如上述權(quán)利要求之一的運(yùn)行電路，其中共振頻率大約為連續(xù)運(yùn)行頻率的兩倍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于低壓放電燈LP的運(yùn)行電路，其中通過(guò)共振電路C14，T11實(shí)施對(duì)燈電極的預(yù)加熱。為了精確地確定共振頻率和確定所用的燈類型，在運(yùn)行開(kāi)始時(shí)穿越一個(gè)頻率范圍和測(cè)量預(yù)加熱變壓器的初級(jí)繞組T11上的電壓。
文檔編號(hào)H05B41/295GK1430459SQ0310090
公開(kāi)日2003年7月16日 申請(qǐng)日期2003年1月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月2日
發(fā)明者O·布斯, B·舍梅爾, M·維里希 申請(qǐng)人:電燈專利信托有限公司