專利名稱：用于驅(qū)動放電燈的電路裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動放電燈的電路裝置，其中該放電燈在至少一
個電極與放電媒質(zhì)之間具有介電層，該電路裝置具有初級回路，其包括 帶有至少一個電子開關(guān)的通量轉(zhuǎn)換器(Fhisswandler )，其中通量轉(zhuǎn)換器 具有用于連接輸入電壓的第一輸入端子和第二輸入端子；次級回路，其具 有用于連接放電燈的第一輸出端子和第二輸出端子；以及將初級回路與次 級回路相連的變壓器，其中變壓器至少具有初級繞組、次級繞組和變壓器 芯，在該變壓器芯上盤繞有初級繞組和次級繞組。此外，本發(fā)明還涉及一 種借助這種電路裝置來驅(qū)動放電燈的方法，其中該放電燈在至少一個電極 與放電媒質(zhì)之間具有介電層。
背景技術(shù)：
這種電路裝置和這種方法在DE 100 11 484 Al以及在DE 198 39 329 Al中公開.在現(xiàn)有技術(shù)中首先被提及的文獻中已經(jīng)指出的是，這種電路 裝置的減小的結(jié)構(gòu)體積和結(jié)構(gòu)重量是非常值得追求的，其中該大小基本上 是由變壓器造成的。此夕卜，在首先提及的申請中已經(jīng)提到了在變壓器芯中 的損耗的問題，該損耗通過變壓器的不希望的發(fā)熱表現(xiàn)出來。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)是改進這類電路裝置或這類方法，使得在小的結(jié) 構(gòu)體積和結(jié)構(gòu)重量的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)降低損耗功率。
該任務(wù)通過具有權(quán)利要求1的特征的電路裝置以及通過具有權(quán)利要 求12的特征的方法來解決。
本發(fā)明基于如下知識在現(xiàn)有技術(shù)中轉(zhuǎn)換成熱的損耗基本上源于變壓 器的飽和。于是，當(dāng)選擇具有較陡的磁滯曲線的芯材料時，可以實現(xiàn)較低 的損耗。然而這種材料昂貴，使得不考慮用具有較陡的磁滯曲線的材料構(gòu) 成的芯直接代替現(xiàn)有的變壓器芯?，F(xiàn)在，本發(fā)明采用的方法是，與次級繞組并^B殳置帶有芯的分立電感。由于在該分立電感的芯上不必盤繞兩個電 流隔離的繞組(如在變壓器中那樣)，所以能夠?qū)崿F(xiàn)在該分立電感的芯上 的繞組的絕緣降低。尤其是，在給定的芯大小的情況下在電感中可以比在 變壓器中施加更多的銅體積。由此，通過較小的芯體積可以實現(xiàn)如在變壓 器中那樣相同的電壓-時間面積。由此，只須分立電感的芯由具有陡的磁 滯曲線的高品質(zhì)材料形成，而變壓器芯可以由具有較平坦的磁滯曲線的較 廉價的芯材料形成。具有陡的磁滯曲線的芯材料不僅使得磁滯回線的面積
較小(由此得到較小的芯損耗)，而且也能夠明顯更快地使電感從mH范 圍改變到^H范圍。由此，可以實現(xiàn)放電燈的更為快速的再加載并且由此 實現(xiàn)放電燈更高的效率。
特別優(yōu)選的是，分立電感1飽和的電壓-時間面積小于變壓器由于 次級繞組上的電壓而i^飽和的電壓_時間面積。通過該措施保證了優(yōu)選 由比電感芯更為廉價的材料制成的變壓器的芯不ii^飽和。盡管電感的芯 l飽和，但是該芯由具有陡的磁滯曲線的高品質(zhì)的芯材料制成，使得在 總體平衡上與現(xiàn)有技^M目比較低了損耗。
優(yōu)選地，變壓器和分立電感設(shè)計為在接通通量轉(zhuǎn)換器的至少一個電 子開關(guān)之后，分立電感至少針對次級繞組上的電壓的可預(yù)先給定的電壓-時間面積而防止變壓器飽和。在該可預(yù)先給定的電壓—時間面積的適當(dāng)設(shè) 計的情況下，可以保證變壓器的芯在正常工作中并不飽和；而是僅僅分立 電感的芯1飽和。
優(yōu)選地，變壓器和分立電感設(shè)計為在接通通量轉(zhuǎn)換器的至少一個電 子開關(guān)之后并且在次級繞組上的電壓的可預(yù)先給定的電壓 一時間面積之 后，分立電感iiA^飽和，而變壓器并未iiX飽和。由此也保證了在相應(yīng)設(shè) 計可預(yù)先給定的電壓-時間面積的情況下在正常工作中的變壓器芯并未 飽和。
此外優(yōu)選的是，第一輸出端子和第二輸出端子設(shè)置在次級繞組與分立 電感之間，其中放電燈和分立電感構(gòu)建在可連接到第一輸出端子和第二輸 出端子的單元中。由此，可以明顯地降低EMV (電磁兼容性)干擾。這 基于如下知識干擾性的高頻信號的大部分出現(xiàn)在分立電感與燈之間。因 此如果縮短分立電感與燈之間的距離，則可以降低EMV干擾。
優(yōu)選地，通量轉(zhuǎn)換器的至少一個電子開關(guān)被針對20kHz到100kHz 之間的工作頻率而設(shè)計。分立電感在不飽和情況下優(yōu)選在lmH到400mH 之間，尤其為100mH。分立電感在飽和情況下優(yōu)選在5fiH到lOOfiH之間，尤其為50pH。此外優(yōu)選的是，變壓器的變換比在2到IOO之間，尤其為 在一個優(yōu)選的實施例中，該電路裝置還包括放電燈，其中該放電燈可
小于10kHz，其中L表示不飽和的分立電感而c2表示第二電容。
最后在考慮到成本降低方面分立電感的芯優(yōu)選由具有比變壓器的芯 更陡的磁滯曲線的材料制成。
參照根據(jù)本發(fā)明的電路裝置所介紹的優(yōu)選的實施形式和優(yōu)點只要可 應(yīng)用就相應(yīng)地適用于根據(jù)本發(fā)明的方法。
在下面參照所附的附圖描述了根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的一個實施例， 該附圖以示意圖示出了根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的一個實施例。
具體實施例方式
圖1以示意圖示出了根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的一個實施例。其中，首 先用La表示放電燈，該放電燈設(shè)計用于介電阻擋放電，并且在等效電路 圖中可以通過與串聯(lián)電路并聯(lián)的電容器d來描述，該串聯(lián)電路包括電容 器Q和歐姆電阻Rh該放電燈La連接在次級回路S中，該次級回路除 了包含放電燈La之外還包含變壓器T的次級繞組W2以及與其并聯(lián)的分 立電感L。此外，設(shè)置有第一輸出端子A1和第二輸出端子A2。變壓器T 的初級繞組Wl在初級回路P中，該初級回路由電源Q為變壓器T、電 感L和放電燈La供電。電源Q通過第一輸出端子El和第二輸出端子 E2耦合到初級回路。
此外，在電源Q和初級繞組Wl之間的支路之一中存在快速開關(guān)Tq。 在此其為功率MOSFET,其由控制裝置SE切換或者控制。
與初級繞組Wl和開關(guān)To構(gòu)成的串聯(lián)電路并聯(lián)有存儲電容器C(j。該
以通過第一電容與串聯(lián)電路的并聯(lián)電路來描述，其 電容和歐姆電阻，其中特征頻率
存儲電容器CQ由源Q再充電、基本上屬于源Q并且用于根據(jù)開關(guān)TQ的 開關(guān)狀態(tài)將電壓施加到初級繞組W1上。在此優(yōu)選是陶瓷多層電容器。通 量轉(zhuǎn)換器通過初級繞組Wl和開關(guān)Tq形成，在該通量轉(zhuǎn)換器中首先以傳 統(tǒng)方式產(chǎn)生通過初級繞組Wl的電流，其中變壓器T的匝數(shù)比設(shè)計為使 得通過初級繞組Wl的電流在次級繞組W2中并且由此直接在放電燈La 上感生點燃電壓。如果開關(guān)TQ通過控制裝置SE被斷開，則在次級回路S 中至少以變壓器T和電感L的剩>^化的形式殘留能量。
由圖1直接得出，在初級回路P和次級回路S之間存在完全的電流 隔離。在考慮到次級回路側(cè)S上存在高壓的情況下，il^安全方面^l極其 有利的。
在圖1中所示的根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的實施形式中，分立電感L 的芯由比變壓器T的芯具有更陡的磁滯曲線的材料制成。此外，其中分 立電感L 1飽和的電壓-時間面積小于其中變壓器T由于在次級繞組 W2上的電壓而i^飽和的電壓 一 時間面積。由此在閉合通量轉(zhuǎn)換器的開 關(guān)Tq之后，至少針對次級繞組W2上的電壓的可預(yù)先給定的電壓-時間 面積而言，分立電感L防止了變壓器T的飽和。尤其是，通過這種方式 實現(xiàn)了盡管分立電感Li^飽和，然而變壓器T未i^飽和。
當(dāng)L表示不飽和的分立電感時，特征頻率f可以由如下式子來計算
在此通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)計可以保證頻率f小于10kHz。通過該等式由此可 以根據(jù)放電燈La的等效電路圖中的電容C2得到與分立電感L的量級的 關(guān)系。
雖然在圖1中示出了通量轉(zhuǎn)換器的一個確定的實施形式，但本發(fā)明可 以容易地借助其他通量轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)。
優(yōu)選地，分立電感L和放電燈La構(gòu)建為一個單元，使得電感L和放 電燈La之間的距離可以構(gòu)建得盡可能小。
在一個優(yōu)選的實施例中，電感L的芯由Vacuumschmelze公司的 Vitroperm構(gòu)成，更確切地說構(gòu)建為外直徑為40mm、內(nèi)直徑為32111111、 高度為15mm以及匪數(shù)為81的環(huán)形芯。放電燈La在該實施例中具有 0.28m2的面積。變壓器T的芯由有利的鐵氧體材料組成。
權(quán)利要求
1.一種用于驅(qū)動放電燈(La)的電路裝置，其中該放電燈在至少一個電極與放電媒質(zhì)之間具有介電層，該電路裝置具有-初級回路(P)，其包括帶有至少一個電子開關(guān)(TQ)的通量轉(zhuǎn)換器(W1，TQ)，其中通量轉(zhuǎn)換器(W1，TQ)具有用于連接輸入電壓的第一輸入端子(E1)和第二輸入端子(E2)；-次級回路(S)，其具有用于連接放電燈(La)的第一輸出端子(A1)和第二輸出端子(A2)；以及-將初級回路(P)與次級回路(S)相連的變壓器(T)，其中變壓器(T)至少具有初級繞組(W1)、次級繞組(W2)和變壓器芯，在該變壓器芯上盤繞有該初級繞組(W1)和該次級繞組(W2)；其特征在于，該電路裝置還包括帶有芯的分立電感(L)，其中該分立電感(L)與次級繞組(W2)并聯(lián)電耦合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電路裝置，其特征在于，其中分立電感(L) ^飽和的電壓-時間面積小于其中變壓器(T)由于次級繞組(W2) 上的電壓而iiX飽和的電壓-時間面積。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1和2之一所述的電路裝置，其特征在于，變壓器 (T)和分立電感(L)設(shè)計為使得在閉合通量轉(zhuǎn)換器(Wl, Tq)的至少一個電子開關(guān)(Tq)之后，分立電感(L)至少針對次級繞組(W2)上 的電壓的能夠預(yù)先給定的電壓-時間面積而防止變壓器(T)的飽和。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路裝置，其特征在于，變壓器(T)和 分立電感(L)設(shè)計為使得在閉合通量轉(zhuǎn)換器(Wl， Tq)的至少一個電 子開關(guān)(Tq)之后并且 在次級繞組(W2)上的電壓的能夠預(yù)先給定的電 壓-時間面積之后，分立電感(L) l飽和而變壓器(T)不l飽和。
5. 根據(jù)上a利要求中任一項所述的電路裝置，其特征在于，第一 輸出端子(Al)和第二輸出端子(A2)設(shè)置在次級繞組(W2)和分立電 感(L)之間，其中放電燈(La)和分立電感(L)構(gòu)建在能連接到第一 輸出端子(Al)和第二輸出端子(A2)的單元中。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的電路裝置，其特征在于，通量 轉(zhuǎn)換器(Wl, T0)的所述至少一個電子開關(guān)(TQ)針對20kHz到100kHz之間的工作頻率而i殳計。
7. 根據(jù)上a利要求中任一項所述的電路裝置，其特征在于，分立 電感(L)在不飽和情況下在lmH到400mH之間，尤其為100mH。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的電路裝置，其特征在于，分立 電感(L)在飽和情況下在5pH到IOOjiH之間，尤其為50pH。
9. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的電路裝置，其特征在于，變壓 器(T)的變換比在2到100之間，尤其為7。
10. 根據(jù)上a利要求中任一項所述的電路裝置，其特征在于，該電路裝置此外包括放電燈(La)，其中該放電燈能夠通過第一電容(d)與 串聯(lián)電路的并聯(lián)電路來描述，該串聯(lián)電路包括第二電容(C2)和歐姆電阻 (Rj，其中特征頻率小于10kHz，其中L表示不飽和的分立電感而C2表示第二電容(C2)。
11. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的電路裝置，其特征在于，分立 電感(L)的芯由比變壓器(T)的芯具有更陡的磁滯的材料制成。
12. —種用于借助電路裝置來驅(qū)動放電燈(La)的方法，其中該放 電燈在至少一個電極與放電媒質(zhì)之間具有介電層，該電路裝置具有初級 回路(P),其包括帶有至少一個電子開關(guān)(TQ)的通量轉(zhuǎn)換器(W1， TQ)， 其中通量轉(zhuǎn)換器(Wl， TQ)具有用于連接輸入電壓的第一輸入端子(El) 和第二輸入端子(E2);次級回路(S)，其具有用于連接放電燈(La)的 第一輸出端子(Al)和第二輸出端子(A2);以及將初級回路(P)與次 級回路(S )相連的變壓器(T )，其中變壓器(T)至少具有初級繞組(Wl )、 次級繞組(W2)和變壓器芯，在該變壓器芯上盤繞有該初級繞組(Wl) 和該次級繞組(W2);其特征在于，該方法包括以下步驟a) 閉合通量轉(zhuǎn)換器(Wl， Tq)的至少一個電子開關(guān)(Tq)，以在變 壓器(T)的次級繞組(W2)上產(chǎn)生電壓改變；b) 與次級繞組(W2)并聯(lián)電耦合的分立電感(L) i^飽和，而變 壓器(T)不i^飽和。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動放電燈(La)的電路裝置，其中該放電燈在至少一個電極與放電媒質(zhì)之間具有介電層，該電路裝置具有初級回路(P)，其包括帶有至少一個電子開關(guān)(T<sub>Q</sub>)的通量轉(zhuǎn)換器(W1，T<sub>Q</sub>)，其中通量轉(zhuǎn)換器(W1，T<sub>Q</sub>)具有用于連接輸入電壓的第一輸入端子(E1)和第二輸入端子(E2)；次級回路(S)，其具有用于連接放電燈(La)的第一輸出端子(A1)和第二輸出端子(A2)；以及將初級回路(P)與次級回路(S)相連的變壓器(T)，其中變壓器(T)至少具有初級繞組(W1)、次級繞組(W2)和變壓器芯，在該變壓器芯上盤繞有該初級繞組(W1)和該次級繞組(W2)；其中該電路裝置還包括帶有芯的分立電感(L)，其中該分立電感(L)與次級繞組(W2)并聯(lián)電耦合。此外，本發(fā)明還涉及一種用于借助這種電路裝置來驅(qū)動放電燈的方法，其中該放電燈在至少一個電極與放電媒質(zhì)之間具有介電層。
文檔編號H05B41/28GK101627665SQ200780052116
公開日2010年1月13日 申請日期2007年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月12日
發(fā)明者卡爾·克貝格, 奧斯卡·沙爾莫澤 申請人:奧斯蘭姆有限公司