專利名稱：用于高強(qiáng)度放電燈的鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高強(qiáng)度放電燈的控制。特別涉及鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)，以使聲共鳴不穩(wěn)定性所引起的閃爍最小。
驅(qū)動(dòng)高壓電弧放電燈會(huì)在電弧放電燈內(nèi)產(chǎn)生壓力駐波，這可致使放電變得不規(guī)則。不規(guī)則的放電可導(dǎo)致光輸出的擾動(dòng)(annoying)閃爍。有某些頻率范圍，在這些頻率范圍內(nèi)可驅(qū)動(dòng)燈而不會(huì)引起電弧不穩(wěn)定。可以設(shè)計(jì)電子鎮(zhèn)流器，使其在該無聲共鳴的頻率窗口內(nèi)工作?？墒牵S著燈的老化和其它仍未被認(rèn)識(shí)的原因，在該頻率窗口內(nèi)仍可不規(guī)則地發(fā)生聲共鳴的不穩(wěn)定性。
通常，可計(jì)算可能發(fā)生聲共鳴的工作頻率，并設(shè)計(jì)鎮(zhèn)流器，使其避免在這些頻率下工作?？墒?，這種設(shè)計(jì)極大地依賴于特定燈的物理特性，類似地還依賴于隨著燈老化這些特性的變化或所曝露的不同環(huán)境條件。
EP-A-0708579披露了在一范圍內(nèi)改變工作頻率并且在每一頻率下對(duì)燈安靜且穩(wěn)定的工作進(jìn)行監(jiān)視的初始測(cè)試階段的應(yīng)用。在完成該測(cè)試階段后，設(shè)置燈使其在這樣的頻率窗口內(nèi)工作，該頻率窗口由在測(cè)試階段中提供安靜且穩(wěn)定的工作的最大數(shù)量的連續(xù)頻率形成。用燈的每一次啟動(dòng)來起動(dòng)該測(cè)試階段，并由此調(diào)整因燈的老化引起的不穩(wěn)定的工作。在測(cè)試階段中，燈可以在產(chǎn)生聲共鳴的頻率下工作，這種聲共鳴引起肉眼可視的擾動(dòng)閃爍。
考慮到聲共鳴會(huì)引起燈電壓和/或電流的改變，美國專利US5569984披露了按頻率間隔對(duì)燈特性參數(shù)例如電導(dǎo)進(jìn)行采樣，然后將工作頻率設(shè)置為在特性參數(shù)上呈現(xiàn)最小偏移量的頻率。在初始啟動(dòng)期間和燈處于穩(wěn)定狀態(tài)的條件下進(jìn)行該采樣。
在所有的這些實(shí)施情況中，有意使燈在各種頻率下工作，其中這些頻率中的某些頻率會(huì)引起聲共鳴，然后從采樣期間或測(cè)試期間不引起聲共鳴的那些頻率范圍中選擇適當(dāng)?shù)墓ぷ黝l率，由此來確定適當(dāng)?shù)墓ぷ黝l率。
本發(fā)明的目的在于提供一種裝置，該裝置通過檢測(cè)不穩(wěn)定性的出現(xiàn)并在該不穩(wěn)定性產(chǎn)生肉眼可視的擾動(dòng)閃爍之前調(diào)整工作頻率，由此來避免聲共鳴的不穩(wěn)定性。
不是試圖使在引起聲共鳴的頻率下工作的可能性最小，按照本發(fā)明的裝置在預(yù)定頻率下工作直到開始聲共鳴，然后轉(zhuǎn)換到另一頻率?？墒?，為了更有效，最佳實(shí)施例確保在聲共鳴引起肉眼可視的擾動(dòng)閃爍之前進(jìn)行檢測(cè)和轉(zhuǎn)換。
通過測(cè)量在燈電壓中出現(xiàn)的特征信號(hào)的對(duì)稱性，來測(cè)量聲共鳴不穩(wěn)定性的出現(xiàn)。當(dāng)燈處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，特征信號(hào)是對(duì)稱的。在不穩(wěn)定性出現(xiàn)時(shí)，特征信號(hào)就受到干擾并且是不對(duì)稱的。通過測(cè)量該特性上對(duì)稱的信號(hào)的所選參數(shù)，一旦該參數(shù)的不對(duì)稱性變得明顯起來就可檢測(cè)不穩(wěn)定性的出現(xiàn)。在最佳實(shí)施例中，傳輸?shù)竭_(dá)燈的AC線路紋波電壓包括該特征信號(hào)，并且該AC紋波電壓信號(hào)的各半周期的持續(xù)時(shí)間構(gòu)成對(duì)稱-不對(duì)稱檢測(cè)參數(shù)。在穩(wěn)定、無聲共鳴的周期期間，AC線路紋波電壓的各半周期的持續(xù)時(shí)間大體相等并可預(yù)測(cè)。在聲共鳴出現(xiàn)時(shí)，各半周期的持續(xù)時(shí)間將與預(yù)定持續(xù)時(shí)間大不相同，并且這些持續(xù)時(shí)間相互之間也不相同。


圖1表示按照本發(fā)明用于高強(qiáng)度放電燈的高頻電子鎮(zhèn)流器的方框圖。
圖2是在穩(wěn)定和不穩(wěn)定的燈條件下描繪的紋波電壓的時(shí)序圖。
圖3表示按照本發(fā)明另一實(shí)施例的用于高強(qiáng)度放電燈的高頻電子鎮(zhèn)流器的方框圖。
圖4表示按照本發(fā)明的用于聲共鳴檢測(cè)和控制裝置的電路圖。
圖1表示用于高強(qiáng)度放電(HID)燈的高頻電子鎮(zhèn)流器的最佳實(shí)施例的方框圖。由從電橋電路接收激勵(lì)電壓和電流的諧振點(diǎn)火器3使燈9點(diǎn)火，該電橋電路例如為半橋電路2但并不限于該半橋電路。正如本技術(shù)領(lǐng)域所公知的那樣，由控制激勵(lì)諧振點(diǎn)火器的高頻信號(hào)20產(chǎn)生的控制信號(hào)40觸發(fā)半橋電路2。由控制信號(hào)40確定該信號(hào)20的頻率和所獲得的到達(dá)燈9的電流。由變換器1將從AC線路電源7導(dǎo)出的DC電壓10供給半橋電路2。值得注意的是，DC電壓10包含以紋波電壓形式典型地為兩倍線路電源頻率的AC線路電源的殘存部分。該紋波電壓通過半橋電路2和諧振點(diǎn)火器3傳輸，并存在于供給燈的電流30中。
在最佳實(shí)施例中，由微處理器控制器4提供控制信號(hào)40。如上所述，由該控制信號(hào)40決定工作頻率。如果工作頻率在燈9中產(chǎn)生駐波，那么燈會(huì)產(chǎn)生肉眼可視的擾動(dòng)閃爍。因此，控制器的功能是避免產(chǎn)生駐波。按照本發(fā)明，通過在燈電流30中檢測(cè)紋波電壓中的不對(duì)稱性，能夠?qū)崿F(xiàn)該避免行為。如圖2所示，在穩(wěn)定條件下的紋波電壓是對(duì)稱的，如信號(hào)210所描繪的那樣。在時(shí)間域和電壓振幅域中可反映出該對(duì)稱性每半周期占用相同的時(shí)間量，和每半周期的峰值振幅大小相等。如T1、T2和T3所示，在過零點(diǎn)211、212和213之間的時(shí)間相等。正如信號(hào)220所描述的那樣，不穩(wěn)定性的出現(xiàn)在紋波電壓中引入變形；該變形可表現(xiàn)為偏置或頻率或兩者的偏移。如圖所示，過零點(diǎn)221、222和223不能以相等的間隔產(chǎn)生。T2’短于T1’，并且它們兩者又都短于T3’。
電流傳感器19產(chǎn)生與燈電流30成正比并包括與紋波電壓成正比的信號(hào)的檢測(cè)電流30’。將該信號(hào)30’供給圖1的帶通濾波器和事件檢測(cè)器5。濾波器和檢測(cè)器5完成兩個(gè)功能。濾波器部分使相對(duì)低頻率的紋波電壓與高頻的燈電流分離，事件檢測(cè)器部分檢測(cè)期望在時(shí)間上對(duì)稱的事件的發(fā)生。在最佳實(shí)施例中，低頻紋波電壓的過零點(diǎn)被用作對(duì)稱事件。濾波器和檢測(cè)器5產(chǎn)生與檢測(cè)電流30’的紋波電壓成份的過零點(diǎn)(211、212等)的發(fā)生相應(yīng)的信號(hào)51。利用該信號(hào)51，控制器4測(cè)量這些過零點(diǎn)中每一個(gè)之間的持續(xù)時(shí)間(T1、T2等)。對(duì)每一個(gè)被測(cè)量的半周期持續(xù)時(shí)間與期望的持續(xù)時(shí)間值進(jìn)行比較，確定不對(duì)稱性的發(fā)生。例如，如果已知紋波電壓的頻率為100Hz，那么圖2中的周期P為10毫秒。每一個(gè)被測(cè)量的半周期T1、T2、T3等的持續(xù)時(shí)間應(yīng)該為5毫秒。與該期望值的明顯不同表明聲共鳴出現(xiàn)?；蛘哒f，可以將每一半周期(例如T2、T3)的持續(xù)時(shí)間與前半周期(例如T1、T2)的持續(xù)時(shí)間進(jìn)行比較，由此消除了必須知道既定的紋波電壓周期P的必要。在連續(xù)半周期的持續(xù)時(shí)間之間的明顯差異表明聲共鳴出現(xiàn)。
就完整性而言，圖1中還示出燈電流檢測(cè)器6。將該檢測(cè)器的輸出61供給控制器4。由例如控制器4使用該信號(hào)61來實(shí)際判斷燈是否被點(diǎn)火。利用該判斷使本發(fā)明所披露的的避免聲共鳴的技術(shù)直到燈確實(shí)被點(diǎn)火之后才被實(shí)施，由此允許點(diǎn)火順序進(jìn)行而不與本發(fā)明所披露的避免聲共鳴的技術(shù)干擾。
圖4表示按照本發(fā)明最佳實(shí)施例的帶通濾波器和事件檢測(cè)器、燈電流檢測(cè)器、和控制器的電路圖。在圖1和圖4中被標(biāo)以相同標(biāo)號(hào)的部件、信號(hào)和元件在其結(jié)構(gòu)和工作原理上是相同的。低通濾波器54使檢測(cè)信號(hào)59與被檢測(cè)的燈電流30’分離。在最佳實(shí)施例中的檢測(cè)信號(hào)59是被檢測(cè)電流30’中紋波電壓成份的量度。如上所述，紋波電壓典型地為AC線路電源頻率的兩倍，即120Hz或100Hz，因此使用常規(guī)帶通濾波器設(shè)計(jì)技術(shù)來選擇帶有低通濾波器54的部件。這樣構(gòu)成過零檢測(cè)器部分55，以從檢測(cè)信號(hào)59產(chǎn)生方波輸出51從高到低和從低到高的方波輸出的每一次過渡部分都勘定檢測(cè)信號(hào)59的過零點(diǎn)。將該方波信號(hào)供給微處理器45。利用現(xiàn)有技術(shù)中的公知技術(shù)，微處理器45測(cè)量方波51的各高-低和低-高過渡部分之間的時(shí)間間隔，從而測(cè)量檢測(cè)信號(hào)59的各半周期的持續(xù)時(shí)間，在沒有聲共鳴出現(xiàn)的情況下該時(shí)間間隔應(yīng)與來自AC電源的紋波電壓的半周期相等。如果測(cè)量的持續(xù)時(shí)間與紋波電壓半周期大不相同，或者如果連續(xù)半周期測(cè)量之間存在明顯的不對(duì)稱性，那么微處理器45修改控制信號(hào)40以便改變燈的工作頻率。
由于過零檢測(cè)器較簡(jiǎn)單并且價(jià)廉，因而在最佳實(shí)施例中采用這種檢測(cè)器?？墒牵诒景l(fā)明的精神和范圍內(nèi)，也可用本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的其它事件檢測(cè)裝置來確定時(shí)間域上的不對(duì)稱性。信號(hào)51和控制器4的功能是測(cè)量連續(xù)事件之間的時(shí)間間隔，其中在沒有聲共鳴時(shí)已知這些時(shí)間間隔是預(yù)定的圖形或?qū)ΨQ的，而在聲共鳴出現(xiàn)時(shí)已知這些時(shí)間間隔是變形的或不對(duì)稱的。按照本發(fā)明，可由控制器4或其它電路產(chǎn)生具有以上對(duì)稱-不對(duì)稱特性的檢測(cè)信號(hào)而不是紋波電壓，并在諧振點(diǎn)火器30之前或之后適當(dāng)?shù)丶拥綗綦娏髦小?br> 按照本發(fā)明，另一種檢測(cè)裝置包括用于測(cè)量除事件發(fā)生時(shí)間之外的檢測(cè)信號(hào)的其它對(duì)稱參數(shù)的裝置。例如紋波電壓每一峰值的振幅在沒有聲共鳴的情況下是對(duì)稱的，在出現(xiàn)聲共鳴的情況下是不對(duì)稱的。圖3的配置與圖1的配置相同，只是檢測(cè)裝置5’是電壓電平測(cè)量器件，而不是過零檢測(cè)器。在圖1和圖3中被標(biāo)以相同標(biāo)號(hào)的部件、信號(hào)和元件在其結(jié)構(gòu)和工作原理上是相同的。如圖2所示，在沒有聲共鳴的情況下，電壓峰值V1、V2和V3相對(duì)于零電壓軸有相同的振幅。來自檢測(cè)部件5’的信號(hào)51是這些峰值電壓電平的量度。在出現(xiàn)聲共鳴的情況下，電壓峰值V1’、V2’和V3’基本上都改變，并且通過信號(hào)51’傳遞給控制器4。半周期峰值電壓的明顯改變表明聲共鳴出現(xiàn)?；蛘撸俣y波電壓將圍繞零基準(zhǔn)電壓線對(duì)中，正如在每一半周期在信號(hào)51’上測(cè)量的那樣，兩個(gè)連續(xù)半周期峰值的平均代數(shù)值應(yīng)該為零。在平均電壓與零相差較大時(shí)，則表明聲共鳴出現(xiàn)。用于檢測(cè)對(duì)稱和不對(duì)稱的這些和其它技術(shù)在現(xiàn)有技術(shù)中已知且在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
此外，按照本發(fā)明，在微處理器控制器4內(nèi)利用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的數(shù)字濾波技術(shù)可完成濾波器和事件檢測(cè)器5的功能，或?yàn)V波器和電壓檢測(cè)器5’的功能。
下面更詳細(xì)地說明圖1中最佳實(shí)施例的工作?？刂破?產(chǎn)生用于在無聲共鳴頻率帶內(nèi)的工作頻率的信號(hào)40。當(dāng)燈在該頻率下工作時(shí)，如上所述，控制器監(jiān)視紋波電壓每一半周期的持續(xù)時(shí)間。如果由于隨機(jī)噪聲，每一半周期的持續(xù)時(shí)間因大于預(yù)定值而與預(yù)定值不同，即如果在持續(xù)時(shí)間與預(yù)定值之間的差超過閾值，那么就調(diào)整信號(hào)40，以改變工作頻率。典型的是，頻率的這種改變可以是增加一定值直到達(dá)到無聲共鳴頻帶的上限，然后任何一個(gè)都循環(huán)回到下限，或接著減小一定值達(dá)到下限?；蛘?，在與微處理器4有關(guān)的存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)一組預(yù)定頻率，任何一個(gè)都被循環(huán)通過或被隨機(jī)地選擇?？墒褂萌魏螖?shù)量的裝置來選擇新的工作頻率，這對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。
在紋波電壓的一個(gè)或兩個(gè)半周期內(nèi)可實(shí)現(xiàn)不穩(wěn)定性出現(xiàn)的檢測(cè)，并在下一個(gè)半周期內(nèi)使頻率改變。這樣，按照本發(fā)明，在現(xiàn)有工作頻率下的聲共鳴持續(xù)時(shí)間小于紋波電壓的兩個(gè)周期。紋波電壓頻率在美國一般為120Hz，在歐洲為100Hz。這樣，如果存在閃爍，那么閃爍持續(xù)時(shí)間低于20毫秒，因此從肉眼觀察是不明顯的。
按照本發(fā)明，如果可利用在聲共鳴的出現(xiàn)與肉眼可視的明顯閃爍的出現(xiàn)之間足夠的時(shí)間，那么還可使用檢測(cè)信號(hào)的附加處理來改善裝置的噪聲不靈敏度，或使聲共鳴判斷錯(cuò)誤最少。例如，用于認(rèn)定聲共鳴出現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)可以是多個(gè)不對(duì)稱半周期的檢測(cè)，例如一連串三個(gè)或四個(gè)被測(cè)不對(duì)稱半周期。盡管為謹(jǐn)慎地確定是否出現(xiàn)聲共鳴，要求紋波電壓的兩個(gè)或三個(gè)周期，但從聲共鳴出現(xiàn)的兩個(gè)或三個(gè)周期的持續(xù)時(shí)間一般不足以產(chǎn)生肉眼可視的明顯閃爍。
以上僅展示了本發(fā)明的原理。盡管本申請(qǐng)未直接描述或展示，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然可導(dǎo)出體現(xiàn)本發(fā)明原理且在本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的各種配置。
權(quán)利要求
1.一種用于高強(qiáng)度放電燈的鎮(zhèn)流器，包括產(chǎn)生用于所述燈的工作電壓的裝置，所述工作電壓具有工作頻率，用于調(diào)整所述工作頻率的裝置，用于檢測(cè)檢測(cè)信號(hào)的裝置，在沒有聲共鳴的情況下該檢測(cè)信號(hào)是對(duì)稱的，在聲共鳴出現(xiàn)的情況下該檢測(cè)信號(hào)是不對(duì)稱的，和用于檢測(cè)所述不對(duì)稱性的裝置，其中根據(jù)所述不對(duì)稱性的檢測(cè)調(diào)整所述工作頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于所述檢測(cè)信號(hào)是從AC電源電壓導(dǎo)出的紋波電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于所述檢測(cè)信號(hào)具有周期性地通過指定基準(zhǔn)電壓的過渡部分，和用于檢測(cè)所述不對(duì)稱性的裝置，該裝置包括用于測(cè)量在通過指定基準(zhǔn)電壓的所述過渡部分之間的持續(xù)時(shí)間的裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于所述檢測(cè)信號(hào)具有周期性地通過指定基準(zhǔn)電壓的過渡部分，和用于檢測(cè)所述不對(duì)稱性的裝置，該裝置包括用于測(cè)量檢測(cè)信號(hào)與所述指定基準(zhǔn)電壓不同的程度的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于在沒有聲共鳴的情況下，所述檢測(cè)信號(hào)在最小電壓電平與最大電壓電平之間改變，和所述指定的基準(zhǔn)電壓在所述最小電壓電平與最大電壓電平之間的中間點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于用于檢測(cè)所述不對(duì)稱性的所述裝置還包括用于測(cè)量在通過指定基準(zhǔn)電壓的所述過渡部分之間的第一和第二時(shí)間持續(xù)時(shí)間的裝置，所述不對(duì)稱性的所述檢測(cè)取決于所述第一和第二持續(xù)時(shí)間之間的差。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于用于檢測(cè)所述不對(duì)稱性的所述裝置還包括用于測(cè)量檢測(cè)電壓與指定基準(zhǔn)電壓的第一和第二偏移的裝置，所述不對(duì)稱性的檢測(cè)取決于所述第一和第二偏移之差。
8.根據(jù)權(quán)利要求4、5或7所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于用于檢測(cè)所述不對(duì)稱性的所述裝置還包括用于測(cè)量檢測(cè)電壓與指定基準(zhǔn)電壓的第一和第二偏移的裝置，所述不對(duì)稱性的檢測(cè)取決于所述第一和第二偏移的平均值。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于高強(qiáng)度放電燈的鎮(zhèn)流器,該鎮(zhèn)流器通過檢測(cè)信號(hào)的不對(duì)稱性來檢測(cè)聲共鳴不穩(wěn)定性的出現(xiàn),換言之,在沒有這種不穩(wěn)定性的情況下該信號(hào)是對(duì)稱的。在燈電流中正常出現(xiàn)的AC電源紋波電壓在沒有聲共鳴的情況下是對(duì)稱的,在出現(xiàn)聲共鳴時(shí)基本上是不對(duì)稱的。通過測(cè)量紋波電壓的每一半周期的持續(xù)時(shí)間,可容易和迅速地檢測(cè)紋波電壓的不對(duì)稱性,并在諧振產(chǎn)生肉眼可視的明顯閃爍之前改變燈電流的工作頻率。
文檔編號(hào)H05B41/24GK1243655SQ98801753
公開日2000年2月2日 申請(qǐng)日期1998年9月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月16日
發(fā)明者P·許赫 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司