專利名稱：用于放電燈的鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于放電燈的鎮(zhèn)流器(ballast)，該鎮(zhèn)流器以高頻功率開啟放電燈。
背景技術(shù)：
日本專利號No.3106592公開了一種包括一直流電源和一逆變器電路的用于放電燈的鎮(zhèn)流器。直流電源接收一輸入電壓，并且為逆變器電路提供一已調(diào)節(jié)的直流輸出電壓。逆變器電路將該直流輸出電壓轉(zhuǎn)換為一高頻電壓，以將其作用于放電燈而驅(qū)動放電燈。直流電源包括一電感、一電容和一開關(guān)元件，并且通過開啟和關(guān)閉該輸入電壓，在一濾波電容兩端產(chǎn)生一預(yù)定直流輸出電壓。逆變器電路包括串聯(lián)連接后與濾波電容并聯(lián)的兩個開關(guān)元件，并且通過交替地開啟和關(guān)閉這兩個開關(guān)元件產(chǎn)生一高頻電壓。該鎮(zhèn)流器還包括一第一控制單元，開啟和關(guān)閉直流電源的開關(guān)元件，以將直流輸出電壓保持在一預(yù)定值；一第二控制單元，開啟和關(guān)閉逆變器電路的開關(guān)元件，以將來自逆變器電路的高頻電壓保持在一預(yù)定值，或者改變高頻電壓；以及一驅(qū)動電路，接收分別從第一控制單元和第二控制單元產(chǎn)生的一第一控制信號和一第二控制信號，并且產(chǎn)生一用以驅(qū)動開關(guān)元件的信號。
在該常規(guī)鎮(zhèn)流器中，控制直流電源的第一控制單元和控制逆變器電路的第二控制單元形成為分立的集成控制電路，并且設(shè)計為每個集成控制電路包括一驅(qū)動電路。因此，安裝有這兩個集成控制電路的印刷電路板上的電路圖形會受到限制，并且直流電源和逆變器電路的安裝位置，特別是用于它們中的開關(guān)元件的安裝位置的靈活度很低，所以難以小型化鎮(zhèn)流器電路。

發(fā)明內(nèi)容
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明是為了解決上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種可小型化的用于放電燈的鎮(zhèn)流器。按照本發(fā)明的用于放電燈的鎮(zhèn)流器包括一直流電源、一逆變器電路、一負(fù)載電路以及一集成控制電路。該直流電源接收一輸入電壓和提供一已調(diào)節(jié)的直流輸出電壓。該直流電源包括一開關(guān)元件，該開關(guān)元件以一受控方式被驅(qū)動開啟和關(guān)閉，以提供該直流輸出電壓。該逆變器電路將該直流輸出電壓轉(zhuǎn)換為一高頻電壓。該逆變器電路包括至少一對的兩個開關(guān)元件，該開關(guān)元件串聯(lián)地跨接在該直流輸出電壓的兩端，并且被控制為交替地開啟和關(guān)閉，以提供該高頻電壓。該負(fù)載電路接收該高頻電壓，以將其作用于放電燈，用以驅(qū)動該放電燈。該集成控制電路控制該直流電源和該逆變器電路的該開關(guān)元件。該集成控制電路包括一第一控制單元、一第二控制單元和一驅(qū)動電路。該第一控制單元產(chǎn)生一第一控制信號，用于控制該直流電源的該開關(guān)元件。該第二控制單元產(chǎn)生一第二控制信號，用于控制該逆變器電路的開關(guān)元件。該驅(qū)動電路提供驅(qū)動信號，用以按照該第一控制信號和該第二控制信號，驅(qū)動該直流電源和該逆變器電路的每個開關(guān)元件。
如上所述，因為用以控制直流電源和逆變器電路的控制電路被集成到單個部件中，可減少安裝于印刷電路板上的部件的數(shù)量，因此可簡化該印刷電路板上的電路圖形，結(jié)果直流電源、逆變器電路和負(fù)載電路在印刷電路板上的安裝位置靈活度高。所以鎮(zhèn)流器可小型化。
優(yōu)選地，該直流電源是一升壓斬波電路，用以將輸入電壓升壓到該直流輸出電壓。也優(yōu)選地，該負(fù)載電路包括相互配合而形成一共振電路的一電感和一電容，該高頻電壓經(jīng)過該共振電路作用于該放電燈。該集成控制電路包括一啟動器電路、一第一定時器和一選擇器。該啟動器電路提供一受控功率，用以激勵該第一控制單元、該第二控制單元和該驅(qū)動電路。一旦激勵該第一控制單元、該第二控制單元和該驅(qū)動電路，該第一定時器開始計時，用以限定一預(yù)熱時間期間，在該預(yù)熱時間期間內(nèi)，該放電燈的燈絲被加熱，并且用以限定一后續(xù)的燈啟動時間期間，在該燈啟動時間期間內(nèi)一啟動電壓作用于該放電燈。該選擇器響應(yīng)于該第一定時器的輸出，改變該逆變器電路的開關(guān)元件的占空率和開關(guān)頻率中的至少一個，該逆變器電路用以在該預(yù)熱時間期間內(nèi)提供一預(yù)熱電流到該燈絲，并且用以在該燈啟動時間期間內(nèi)提供該啟動電壓。如上所述，該從預(yù)熱到啟動一直控制著放電燈的電路也設(shè)置于單個集成控制電路中。
而且，優(yōu)選地，該集成控制電路包括一調(diào)光器控制單元，該調(diào)光器控制單元接收一外部調(diào)光信號，并且將其轉(zhuǎn)換為一內(nèi)部調(diào)光信號，供應(yīng)至該第二控制單元，用以改變該放電燈的燈輸出。與此相關(guān)，該逆變器電路包括一燈監(jiān)測器，該燈監(jiān)測器監(jiān)測該放電燈的燈工作狀態(tài)，并且提供標(biāo)示該工作狀態(tài)的一檢測信號。這時，該調(diào)光器控制單元包括一信號轉(zhuǎn)換器，該信號轉(zhuǎn)換器將該外部調(diào)光信號轉(zhuǎn)換為該內(nèi)部調(diào)光信號；以及一比較器單元，該比較器單元比較該內(nèi)部調(diào)光信號與該檢測信號，并且將反映一比較結(jié)果的一校正信號提供到該第二控制單元。該第二控制單元響應(yīng)于該校正信號，改變該逆變器電路的開關(guān)元件的占空率和開關(guān)頻率中的至少一個，用以調(diào)節(jié)該放電燈。因此，放電燈的亮度可按照放電燈的工作狀態(tài)來改變。
優(yōu)選地，該調(diào)光器控制單元保持禁能，直至該第一控制單元、該第二控制單元和該驅(qū)動電路被激勵，以激活該直流電源和該逆變器電路的開關(guān)元件為止。這時，可防止過度的壓力施加于構(gòu)成逆變器電路和負(fù)載電路的電路元件。
而且，優(yōu)選地，該調(diào)光器控制單元保持禁能，直至該燈啟動時間期間結(jié)束為止。這時，即使調(diào)光器控制單元在該期間無意地接收到外部調(diào)光信號，放電燈仍可確定地啟動，而不受該外部調(diào)光信號的影響。
而且，優(yōu)選地，本發(fā)明的鎮(zhèn)流器還包括一燈監(jiān)測器，該燈監(jiān)測器監(jiān)測該放電燈的工作狀態(tài)，并且提供一標(biāo)示所監(jiān)測的燈工作狀態(tài)的監(jiān)測器信號。與此相關(guān)，該集成控制電路包括一故障鑒別器和一第一輸出限制器。該故障鑒別器分析該監(jiān)測器信號，以確定它是否標(biāo)示該放電燈的異常狀態(tài)，并且在該異常狀態(tài)持續(xù)了一預(yù)定臨界時間期間時提供一故障信號。該第一輸出限制器響應(yīng)于該故障信號，提供一第一限制信號到該第一和第二控制單元中的至少一個，由此該第一和第二控制單元中的至少一個進(jìn)行動作，以減少或停止提供該輸出。因此，在檢測到放電燈的異常狀態(tài)時，通過減少或停止提供輸出到放電燈，可防止過度的壓力施加于構(gòu)成逆變器電路和負(fù)載電路的電路元件。
這時，優(yōu)選地，該集成控制電路包括一第三定時器，該第三定時器限定一受限時間期間，在該受限時間期間，該第一輸出限制器被使能，以保持提供該第一限制信號，該第三定時器進(jìn)行工作，以在該受限時間期間過去之后激活該第一定時器，以再次給出用以重啟該放電燈的該預(yù)熱時間期間和該燈啟動時間期間。因此，在利用對異常狀態(tài)的檢測來保護(hù)電路之后，該第三定時器可重啟放電燈，并且如果異常狀態(tài)已消除，則放電燈可自動重啟。
而且，優(yōu)選地，均由該第一定時器限定的該預(yù)熱時間期間以及該燈啟動時間期間與一環(huán)境溫度成正比例地變化，由該故障鑒別器限定的該臨界時間期間與該環(huán)境溫度成反比例地變化，以及由該第三定時器限定的該受限時間期間與該環(huán)境溫度成正比例地變化。這確保了直流電源和逆變器電路的正確控制和放電燈的穩(wěn)定操作，即使環(huán)境溫度已隨著環(huán)境因素或放電燈的異常狀態(tài)有所改變。
進(jìn)而，優(yōu)選地，本發(fā)明的鎮(zhèn)流器包括一檢測該直流電源的輸出電壓的功率輸出檢測器單元。基于該測得的直流電壓，該第一控制單元通過反饋方法改變直流電源的開關(guān)元件的占空率，以給出一固定的直流輸出電壓。另一方面，該功率輸出檢測器監(jiān)測流過逆變器電路和負(fù)載電路之一的共振電流的波形，并且該故障鑒別器分析該波形的相位，以確定放電燈的異常狀態(tài)。因此，通過在放電燈變?yōu)楫惓顟B(tài)時所產(chǎn)生的共振電流的超前相運(yùn)動，可防止過度的壓力施加于電路元件。
而且，該功率輸出檢測器單元制備于集成控制電路中，并且只要該直流電源的輸出電壓小于一預(yù)定電平，提供一第一禁止信號到第一輸出限制器，以阻止該第一輸出限制器發(fā)出第一限制信號。如果在直流電源的直流輸出電壓上升時所見的一過渡期間中，逆變器電路的輸入電壓下降，盡管放電燈正常，在負(fù)載電路中的共振電路中會出現(xiàn)超前相運(yùn)動。這時，產(chǎn)生第一禁止信號可消除過渡期間中不正確的異常狀態(tài)的檢測，并且用以進(jìn)行穩(wěn)定控制。
代替利用第一禁止信號，該第一輸出限制器可被阻止提供第一限制信號，直至由第一定時器所限定的預(yù)熱時間已過去為止。這時，在直流輸出電壓上升時所見的在過渡期間中的不正確異常狀態(tài)檢測也可消除，并且可進(jìn)行穩(wěn)定的控制。第一輸出限制器可在一時間區(qū)間被阻止提供第一限制信號，該時間區(qū)間從預(yù)熱時間區(qū)間的末尾開始，在燈啟動時間期間過去之時或之前結(jié)束。
本發(fā)明的鎮(zhèn)流器還包括一功率輸入監(jiān)測器，該功率輸入監(jiān)測器監(jiān)測一供應(yīng)至該直流電源的輸入電壓，并且提供一標(biāo)示所監(jiān)測的輸入電壓的輸出。這時，該集成控制電路包括一比較器，該比較器比較該輸入電壓與一第一閾值，并且在該輸入電壓超過該閾值時，將該第一定時器、該第一控制單元和該第二控制單元使能。一般地，在直流電源的輸入電壓為低時，輸出一預(yù)定輸出會對逆變器的開關(guān)元件和直流電源造成大的壓力。所以，在輸入電壓為低時，將直流電源和逆變器禁能，而在輸入電壓變得充分高時，將它們使能，可保護(hù)電路元件。
優(yōu)選地，該比較器比較該直流電源的該輸入電壓與一小于該第一閾值的第二閾值，并且提供一低壓標(biāo)示信號，直至該輸入電壓在下降到該第二閾值以下之后又上升到該第一閾值以上為止。在該低壓標(biāo)示信號已持續(xù)了一預(yù)定參考時間期間時，該第二禁止器可將該直流電源和該逆變器電路禁能。如果直流電源的輸入電壓為一脈動流動電壓，則具有滯后特性的用以檢測輸入電壓的比較器，可激活逆變器電路，而不受瞬間的電壓下降的影響，并且放電燈可穩(wěn)定地發(fā)光。然而，如果輸入電壓持續(xù)下降到較低的第二閾值以下的期間變長，則逆變器電路和放電燈將遭受不必要的壓力。所以，這種情況下，第二禁止器將直流電源和逆變器電路禁能，由此保護(hù)鎮(zhèn)流器和放電燈。
而且，優(yōu)選地，集成控制電路包括一第二輸出限制器，該第二輸出限制器在所測得的輸出電壓下降到一閾值以下時提供一第二限制信號。該第二限制信號使得該第二控制單元降低該逆變器電路的輸出。來自該第二輸出限制器的該第二限制信號在一時間期間被無效，該時間期間從該燈啟動時間期間的起始開始，在一等于或早于該燈啟動時間期間的末尾的時間結(jié)束。當(dāng)直流電源的輸出電壓由于某些原因下降到一預(yù)定值時，流過逆變器電路的共振電流的波形變?yōu)橐怀跋?，并且逆變器電路的開關(guān)元件將遭受壓力。這時，通過提供第二輸出限制器來降低逆變器電路的輸出可防止產(chǎn)生不合需要的壓力。此外，由于在直流電源的輸出功率相對不穩(wěn)定的燈啟動時間期間，第二輸出限制器的第二限制信號被無效，所以放電燈可確定地從啟動轉(zhuǎn)移到穩(wěn)定發(fā)光。
進(jìn)而，優(yōu)選地，該集成控制電路包括檢測該放電燈的故障狀態(tài)的故障檢測裝置。該故障檢測裝置提供一輸出限制信號到該第一和第二控制單元，用以限制該直流電源和該逆變器電路的輸出，并且在該故障狀態(tài)已消除時，提供一釋放信號到該第一和第二控制單元，由此恢復(fù)該直流電源和該逆變器電路。這時，優(yōu)選地，該集成控制電路還包括一延遲電路，該延遲電路響應(yīng)于該釋放信號，將提供到該第一和第二控制單元的用以釋放該輸出限制的該釋放信號延遲一預(yù)定時間，并且首先提供該釋放信號到該第二控制單元，然后，提供到該第一控制單元。因此，即使意外地輸出釋放信號，放電燈的異常狀態(tài)可在直流電源和逆變器電路已恢復(fù)之后被立即檢測到，這時從直流電源提供到逆變器電路的電壓為低。因此，異常狀態(tài)可在部件和元件幾乎不遭受壓力的狀態(tài)下被檢測到。
優(yōu)選地，該第一控制單元提供該第一控制信號，該第一控制信號與一環(huán)境溫度成反比例地改變該直流電源的輸出直流電壓，并且該第二控制單元提供該第二控制信號，該第二控制信號與該環(huán)境溫度成正比例地改變該直流電源的一高頻輸出電壓。
該集成控制電路，以及該直流電源和該逆變器電路安裝于單個印刷電路板上，并且該直流電源的開關(guān)元件排列在該驅(qū)動電路的輸出端附近，該驅(qū)動電路響應(yīng)于該第一控制單元的第一控制信號而輸出該驅(qū)動信號，該逆變器電路的開關(guān)元件排列在該驅(qū)動電路的輸出端的附近，該驅(qū)動電路響應(yīng)于該第二控制單元的第二控制信號而輸出該驅(qū)動信號，該直流電源和該逆變器電路的開關(guān)元件以并排關(guān)系排列。通過這樣的安排，可簡化印刷電路板上的電路圖形，并且可抑制產(chǎn)生會造成不正確操作的噪聲，多個開關(guān)元件可以最優(yōu)方式來排列。更優(yōu)選地，容納集成控制單元的矩形封裝在其相對的橫向側(cè)面上具有引線，用于連接印刷電路板上的信號線，并且該封裝在其相對的縱向端附近的部分，分別提供有功率輸入端和信號輸出端，并且直流電源、集成控制單元、逆變器電路單元和負(fù)載電路沿著該封裝的長度方向順序排列。


圖1是按照本發(fā)明第一實(shí)施例的用于放電燈的鎮(zhèn)流器的電路圖。
圖2是用于說明上述鎮(zhèn)流器的操作的波形圖。
圖3、4和5是組成上述鎮(zhèn)流器的各部分的布局圖。
圖6是按照本發(fā)明第二實(shí)施例的用于放電燈的鎮(zhèn)流器的電路圖。
圖7是說明第二實(shí)施例的改型實(shí)施例的電路圖。
圖8是按照本發(fā)明第三實(shí)施例的用于放電燈的鎮(zhèn)流器的電路圖。
圖9是用于說明上述鎮(zhèn)流器的操作的波形圖。
圖10是說明用于上述鎮(zhèn)流器的定時器的溫度特性的示意圖。
圖11是說明用于上述鎮(zhèn)流器的定時器的溫度特性的坐標(biāo)圖。
圖12是按照本發(fā)明第四實(shí)施例的用于放電燈的鎮(zhèn)流器的電路圖。
圖13是用于說明上述鎮(zhèn)流器的操作的波形圖。
圖14是按照本發(fā)明第五實(shí)施例的用于放電燈的鎮(zhèn)流器的電路圖。
圖15是圖14的具體電路圖。
圖16是用于說明上述鎮(zhèn)流器的操作的波形圖。
圖17是按照本發(fā)明第六實(shí)施例的用于放電燈的鎮(zhèn)流器的電路圖。
圖18是用于說明上述鎮(zhèn)流器的操作的波形圖。
圖19是按照本發(fā)明第七實(shí)施例的用于放電燈的鎮(zhèn)流器的電路圖。
圖20是圖19的具體電路圖。
圖21是按照本發(fā)明第八實(shí)施例的用于放電燈的鎮(zhèn)流器的電路圖。
圖22是用于說明上述鎮(zhèn)流器的操作的波形圖。
圖23是按照本發(fā)明第九實(shí)施例的用于放電燈的鎮(zhèn)流器的電路圖。
具體實(shí)施例方式
圖1為按照本發(fā)明第一實(shí)施例的用于放電燈的鎮(zhèn)流器。該鎮(zhèn)流器包括一整流電路10，連接于一交流電源并且提供一整流直流電壓；一直流電源20，接收該整流直流電壓并且提供一預(yù)定的已調(diào)節(jié)直流輸出電壓；一逆變器電路30，將該直流輸出電壓轉(zhuǎn)換為高頻電壓；以及一負(fù)載電路40，從逆變器電路30接收該高頻電壓并且將其作用于放電燈L。
直流電源20組成為一升壓(step-up)斬波電路，包括一開關(guān)元件21、一電感22和一濾波電容23。開關(guān)元件21由MOSFET實(shí)現(xiàn)，其串聯(lián)連接于電感22后與整流電路10并聯(lián)，并且高頻地開啟和關(guān)閉，以經(jīng)過二極管24在濾波電容23中累計一濾波電壓。用以開啟和關(guān)閉開關(guān)元件21的第一控制信號，由集成控制電路100中所提供的第一控制單元121來產(chǎn)生。第一控制信號供應(yīng)至驅(qū)動電路122，并且轉(zhuǎn)換為一驅(qū)動信號，然后作用于開關(guān)元件21。
逆變器30是半橋逆變器電路的形式，其包括與濾波電容23并聯(lián)的開關(guān)元件31、32的串聯(lián)電路。每個開關(guān)元件31、32由MOSFET實(shí)現(xiàn)。逆變器30通過交替地開啟和關(guān)閉開關(guān)元件31、32，將來自直流電源20的直流輸出電壓轉(zhuǎn)換為一高頻電壓。用以開啟和關(guān)閉開關(guān)元件31、32的第二控制信號，由集成控制電路100中所提供的第二控制單元131來產(chǎn)生。第二控制信號供應(yīng)至驅(qū)動電路132，并且轉(zhuǎn)換為一驅(qū)動信號，然后作用于開關(guān)元件31、32。
負(fù)載電路40由一串聯(lián)電路組成，該串聯(lián)電路包括一電感41、一電容42和一隔直電容43，并且連接于低端(low-side)開關(guān)元件31的漏極和源極之間。放電燈L并聯(lián)連接于電容42。電感41和電容42相互配合而形成一共振電路，該共振電路隨著由逆變器電路30的開關(guān)元件31、32的開關(guān)操作所產(chǎn)生的高頻電壓，產(chǎn)生一高頻共振電流，并且將共振電流作用于放電燈L以驅(qū)動它。
除了第一控制單元121、第二控制單元131和驅(qū)動電路122、132之外，在單個芯片中，集成控制電路100還具有一啟動器電路110、一第一定時器140和一選擇器150。啟動器電路110從濾波電容23中接收一電壓，產(chǎn)生一加在電容50兩端的控制電壓Vcc，并且將控制電壓Vcc提供給集成控制電路100的每個部分，以激勵它們。也就是說，當(dāng)鎮(zhèn)流器連接于交流電源時，第一控制單元121會響應(yīng)于來自啟動器電路110的控制電壓，產(chǎn)生第一控制信號以開啟和關(guān)閉直流電源20的開關(guān)元件21，第二控制單元131產(chǎn)生第二控制信號以交替地開啟和關(guān)閉逆變器電路30的開關(guān)元件31、32。這時，第一定時器140開始計時。
第一定時器140和選擇器150通過在啟動開始一段時間過去后，改變逆變器電路30的開關(guān)元件31、32的開關(guān)頻率，來改變提供到放電燈L的電流和電壓。也就是說，它們獲得一預(yù)熱電流用以預(yù)熱放電燈，一啟動電流用以啟動放電燈，以及一發(fā)光保持電流用以保持啟動之后的穩(wěn)定發(fā)光。第一定時器140具有兩個輸出端OUT1、OUT2。如圖2中所示，緊接著啟動之后，在時刻T0和時刻T1之間，從兩個輸出端OUT1、OUT2提供低電平信號給選擇器150。選擇器150響應(yīng)于該信號，發(fā)出指令到第二控制單元131，從而逆變器電路30應(yīng)提供預(yù)熱電流。當(dāng)?shù)谝欢〞r器140已經(jīng)計數(shù)到一預(yù)定時刻T1時，從輸出端OUT1的輸出變?yōu)楦唠娖剑⑶翼憫?yīng)于此，選擇器150發(fā)出指令到第二控制單元131，從而逆變器電路30應(yīng)提供啟動電流。此后，當(dāng)?shù)谝欢〞r器140已經(jīng)計數(shù)到一預(yù)定時刻T2(T2＞T1)時，從輸出端OUT2的輸出也變?yōu)楦唠娖剑⑶翼憫?yīng)于此，選擇器150發(fā)出指令到第二控制單元131。從而逆變器電路30應(yīng)提供發(fā)光保持電流。以這樣的方式，在打開電源之后，第一定時器140安排一預(yù)熱時間期間、一燈啟動時間期間和一穩(wěn)定發(fā)光時間期間。以使得放電燈穩(wěn)定發(fā)光。每個期間中的開關(guān)頻率的關(guān)系是f1(預(yù)熱時間期間)＞f2(燈啟動時間期間)＞f3(穩(wěn)定發(fā)光時間期間)。
如圖1所示，集成控制電路100還包括一調(diào)光器控制單元160，其接收一外部調(diào)光信號并將其轉(zhuǎn)換為一內(nèi)部調(diào)光信號，并且將由內(nèi)部調(diào)光信號所確定的一輸出校正信號提供給第二控制單元131，以改變開關(guān)元件31、32的開關(guān)頻率，從而逆變器電路30的輸出應(yīng)改變?yōu)橐挥赏獠空{(diào)光信號所指定的電平。調(diào)光器控制單元160包括一信號轉(zhuǎn)換器161，將外部調(diào)光信號轉(zhuǎn)換為內(nèi)部調(diào)光信號；以及一輸出校正器162，接收內(nèi)部調(diào)光信號，發(fā)出輸出校正信號，并且將其提供給第二控制單元131。輸出校正器162內(nèi)置有一計數(shù)器，并且如圖2所示，被阻止提供輸出校正信號到第二控制單元131，直到計數(shù)器在啟動之后計數(shù)了預(yù)定經(jīng)過的時間t1(T1＜t1≤T2)為止，而與外部調(diào)光信號的存在無關(guān)。
圖3至5說明封裝實(shí)例，在這些封裝實(shí)例中，作為集成控制電路100的具體化的IC封裝與整流器10、直流電源20、負(fù)載電路40和開關(guān)元件21、31、32一起安裝于單個的印刷電路板90上。IC封裝100是一矩形平行六面體，并且設(shè)計為它的縱向與印刷電路板90的縱向一致。在封裝100的兩側(cè)面中設(shè)置的引線101連接于印刷電路板90上的信號線，并且在封裝100的一個縱向端的相鄰部分設(shè)置的功率輸入端102和信號輸出端103，分別連接于直流電源20的輸出端和開關(guān)元件21，而在另一縱向端相鄰的部分設(shè)置的信號輸出端104，連接到開關(guān)元件31，32。該整流器10經(jīng)過一輸入連接器106連接于交流電源，并且負(fù)載電路40經(jīng)過輸出連接器107連接到放電燈。由于包括許多電路元件和線路的集成控制電路100被裝入到一個封裝之中，所以可簡化印刷電路板90上的電路圖形，并且直流電源20的開關(guān)元件21和逆變器電路的開關(guān)元件31、32的布局靈活性變高。結(jié)果，如圖3至5中所示，能夠這樣布局，所有沿著印刷電路板的縱向排列的開關(guān)元件，或逆變器電路的開關(guān)元件31、32和直流電源20的開關(guān)元件21以彼此間隔的關(guān)系來放置，而這會有益于印刷電路板90的小型化。
圖6為按照本發(fā)明第二實(shí)施例的用于放電燈的鎮(zhèn)流器。該實(shí)施例的鎮(zhèn)流器與第一實(shí)施例一致，不同的是配備有一用以監(jiān)測放電燈工作狀態(tài)的燈監(jiān)測器80，并且調(diào)光控制按照放電燈的工作狀態(tài)來進(jìn)行。因此，這些實(shí)施例的相似部分由相同的標(biāo)記字符來標(biāo)示，并且這里不進(jìn)行重復(fù)的說明。
燈監(jiān)測器80監(jiān)測放電燈兩端的電壓，并且提供給比較器單元163一標(biāo)示燈的操作狀態(tài)的檢測信號。比較器單元163將該檢測信號與從信號轉(zhuǎn)換器161發(fā)出的內(nèi)部調(diào)光信號做比較，從而提供給第二控制單元131一校正信號，以通過反饋控制使放電燈變暗。也就是說，內(nèi)部調(diào)光信號和檢測信號根據(jù)所表示出的燈電壓來創(chuàng)建，當(dāng)放電燈的輸出下降，并且該檢測信號變得低于內(nèi)部調(diào)光信號時，比較器163發(fā)出改變開關(guān)元件31、32的開/關(guān)時間的校正信號，而使放電燈的輸出變大。并且，當(dāng)該檢測信號變得高于內(nèi)部調(diào)光信號時，比較器163發(fā)出改變開關(guān)元件31、32的開/關(guān)時間的校正信號，而使放電燈的輸出變小。
如圖7所示，檢測放電燈工作狀態(tài)的燈監(jiān)測器，可利用電阻81兩端的電壓作為表示放電燈工作狀態(tài)的檢測信號。電阻81連接于低端開關(guān)元件31的源極和地之間。在該改型的實(shí)施例中，集成電路用作接收內(nèi)部調(diào)光信號的輸出校正器，并且如圖7所示，該集成電路包括一運(yùn)算放大器164、一電阻165和一電容166。內(nèi)部調(diào)光信號輸入到運(yùn)算放大器164的同相輸入端，來自燈監(jiān)測器81的檢測信號經(jīng)過一電阻165輸入到運(yùn)算放大器164的反相輸入端，并且一電容166連接于運(yùn)算放大器164的輸出端和反相輸入端之間。為了按照外部調(diào)光信號調(diào)節(jié)放電燈，運(yùn)算放大器164將該檢測信號與該內(nèi)部調(diào)光信號做比較，以提供用以改變開關(guān)頻率的校正信號，從而穩(wěn)定從逆變器電路30到放電燈的燈電流。用作集成元件的電阻165和電容166可形成于集成控制電路100的外部。
圖8為按照本發(fā)明第三實(shí)施例的用于放電燈的鎮(zhèn)流器。該實(shí)施例的鎮(zhèn)流器與圖6中所示的第二實(shí)施例一致，不同的是還包括一故障鑒別器170和一第一輸出限制器180。所以，這些實(shí)施例的相似部分由相同的標(biāo)記字符來標(biāo)示，并且這里不進(jìn)行重復(fù)說明。故障鑒別器170包括一故障檢測器171，其分析來自燈監(jiān)測器80的表示燈電壓的電壓，以確定放電燈是否處于異常狀態(tài)，并且在異常狀態(tài)已持續(xù)了由第二定時器172所決定的一預(yù)定臨界定時器期間時，提供一故障信號。第一輸出限制器180響應(yīng)于該故障信號，分別提供一限制信號到第一控制單元121和第二控制單元131，以降低或停止直流電源20和逆變器電路30的輸出。
標(biāo)示著第一輸出限制器180發(fā)出了第一限制信號或第二限制信號的信號，被供應(yīng)至第三定時器190，并且當(dāng)在第三定時器190中過去一預(yù)定的受限時間期間之后，第三定時器190提供一復(fù)位信號到第一定時器140。第一定時器140響應(yīng)于該復(fù)位信號，再一次設(shè)置預(yù)熱時間期間、燈啟動期間和穩(wěn)定的發(fā)光時間期間，以重啟放電燈。
圖9為說明異常狀態(tài)檢測時的操作的信號波形圖。如果在放電燈以全功率穩(wěn)定發(fā)光的同時，在時刻t3檢測到放電燈的異常狀態(tài)，則在時刻t4，如故障鑒別器170中的第二定時器172在該狀態(tài)下計數(shù)到三個時鐘脈沖時，故障鑒別器170供應(yīng)故障信號至第一輸出限制器180。第一輸出限制器180響應(yīng)于此，提供一高電平限制信號到第一控制單元121和第二控制單元131。結(jié)果，直流電源20的輸出和逆變器電路30的輸出下降到最低。第三定時器190在時刻t4啟動操作，并且在時刻t5，如第三定時器190計數(shù)到七個時鐘脈沖時，提供復(fù)位信號到第一輸出限制器180和第一定時器140，從而該限制信號被改變?yōu)榈碗娖?，并且在?jīng)過預(yù)熱時間期間和燈啟動期間之后，第一定時器140被再次激活從而重啟放電燈。如果在該時刻，異常狀態(tài)已被消除，則放電燈可保持穩(wěn)定的發(fā)光。如果異常狀態(tài)仍未消除，則重復(fù)上述操作。并且，如果復(fù)位信號在一預(yù)定時間期間內(nèi)產(chǎn)生多次，則認(rèn)為在放電燈中有嚴(yán)重的異常狀態(tài)進(jìn)而停止鎮(zhèn)流器。
上述異常狀態(tài)可歸咎于，比如放電燈中封閉氣體的泄漏和燈絲的斷開，二者均由于隨時間的變化而造成。這樣的異常狀態(tài)基于流過逆變器電路的共振電流的相位來確定。也就是說，如圖10所示，當(dāng)放電燈正常時，當(dāng)逆變器電路30的開關(guān)元件31從開狀態(tài)切換到關(guān)狀態(tài)時，會流過正電流。但是，如果放電燈異常，則包括電感41和電容43的共振電路中的共振電流相對于流過開關(guān)元件31的電流變?yōu)橐怀跋啵Y(jié)果是，當(dāng)開關(guān)元件31從開狀態(tài)切換到關(guān)狀態(tài)時，該開關(guān)元件31會流過負(fù)電流。因此，放電燈的異常狀態(tài)可通過在到達(dá)開關(guān)元件31的驅(qū)動信號被切斷時，檢查流過開關(guān)元件31的電流的相位來檢測到。
另外，由于直流電源20的輸出電壓在放電燈的預(yù)熱時間期間中總是很低，即使放電燈正常，到達(dá)逆變器30的輸入電壓也很低。這樣，共振電流相對于流過開關(guān)元件31的電流變?yōu)橐怀跋啵收蠙z測器171可檢測到異常狀態(tài)，并且故障鑒別器170可產(chǎn)生故障信號，結(jié)果就是限制了逆變器電路的輸出。為了避免這種不便，在該實(shí)施例中，將第一輸出限制器的工作禁能，直至直流電源20的輸出電壓超過一預(yù)定電平為止，以經(jīng)過預(yù)熱時間期間和燈啟動時間期間轉(zhuǎn)移到穩(wěn)定的發(fā)光。
為了防止在預(yù)熱時間期間中錯誤的輸出限制，提供一功率輸出檢測器單元210，其檢測來自直流電源20的直流輸出電壓，并且當(dāng)該直流輸出電壓下降到一預(yù)定電平以下時，從功率輸出檢測器單元210中的第一禁止器220供應(yīng)一第一禁止信號至第一輸出限制器180和故障鑒別器170，以阻止第一輸出限制器180限制直流電源20和逆變器電路30的輸出。此外，功率輸出檢測器單元210總是發(fā)送該直流輸出電壓到第一控制單元121，從而，第一控制單元121通過基于該輸出電壓的反饋控制，來改變開關(guān)元件21的占空率或頻率，以將該輸出電壓控制為一預(yù)定值。
雖然在該實(shí)施例中，第一禁止器220提供于功率輸出檢測器單元210中，以在直流電源20上升時輸出第一禁止信號，用以阻止第一輸出限制器180的工作，但是本發(fā)明并不限于此，例如可用一定時器來代替第一禁止器220。該定時器建立直流電源20的輸出可上升至足夠電平的時間期間，并且在該時間期間中，該定時器輸出第一禁止信號。該定時器可共享第一定時器。
此外，在集成控制電路100中提供的每個定時器可利用從同一個脈沖產(chǎn)生器中輸出的時鐘脈沖。
而且，如圖11中所示，第一定時器140、第二定時器172和故障鑒別器170中的定時器分別具有一溫度特性，從而隨著環(huán)境溫度而改變將被計數(shù)的時間。第一定時器建立預(yù)熱時間期間和燈啟動時間期間，而當(dāng)環(huán)境溫度下降時，放電燈的初始放電會難以發(fā)生。為此，第一定時器具有一負(fù)溫度特性，并且預(yù)熱時間期間和燈啟動時間期間隨著環(huán)境溫度的下降而延長。也就是說，時鐘脈沖的寬度會隨著環(huán)境溫度而變化，由此改變了由相同數(shù)目的計數(shù)所決定的時間期間。
故障鑒別器170中的第二定時器172判斷放電燈的異常狀態(tài)是否持續(xù)了一預(yù)定時間期間，并且建立從產(chǎn)生異常狀態(tài)到輸出限制的時間期間。當(dāng)放電燈中產(chǎn)生故障狀態(tài)時，一大于正常狀態(tài)時的壓力(stress)會作用于構(gòu)成逆變器電路30的電子部件上，而使這些電子部件的溫度上升。為此，第二定時器具有一負(fù)溫度特性，并且將被計數(shù)的時間期間會隨著由于電子部件的溫度的上升所造成環(huán)境溫度的上升來縮短。因此，從產(chǎn)生異常狀態(tài)到輸出限制的時間期間變短，從而降低了作用于該電子部件的壓力。
第三定時器190的任務(wù)是在伴隨著檢測放電燈異常狀態(tài)的輸出限制啟動之后，復(fù)位第一定時器140；以及建立一從直流電源20和逆變器電路30的初始狀態(tài)到重啟的時間期間。也就是說，第三定時器建立受限的時間期間。當(dāng)放電燈中產(chǎn)生故障狀態(tài)時，一壓力會作用于電子部件而使電子部件的溫度上升?？紤]到這一點(diǎn)，提供該受限的時間期間，以降低已經(jīng)在該異常狀態(tài)下上升的電子部件的溫度。為此，第三定時器具有一正溫度特性，并且該受限的時間期間隨著電子部件的溫度的上升而延長，由此可確保足夠的時間來降低電子部件的溫度。也就是說，電子部件的溫度上升得越高，該受限的時間期間增加得就越多。
圖12為按照本發(fā)明第四實(shí)施例的用于放電燈的鎮(zhèn)流器。該實(shí)施例的鎮(zhèn)流器與圖8中所示的鎮(zhèn)流器實(shí)質(zhì)上相同，不同的是故障檢測器171監(jiān)測作用于放電燈的燈電壓，以檢測放電燈的異常狀態(tài)。所以，這些實(shí)施例的相似部分由相同的標(biāo)記字符來標(biāo)示，并且這里不進(jìn)行重復(fù)說明。在燈電壓超過一預(yù)定閾值時，故障檢測器171檢測異常狀態(tài)，并且在異常狀態(tài)已持續(xù)了一由第二定時器172所確定的預(yù)定時間期間時，故障鑒別器170產(chǎn)生故障信號以限制直流電源和逆變器電路的輸出。然而，即使放電燈處于正常狀態(tài)，在燈啟動時間期間內(nèi)，燈電壓仍可能超過一閾值。因此，在該實(shí)施例中，第一輸出限制器180的功能在燈啟動時間期間被禁能，從而，直流電源20和逆變器30的輸出在燈啟動時間期間不會意外地受到限制。也就是說，決定燈啟動時間期間的第一定時器140在燈啟動時間期間向第二定時器172提供了一使第二定時器172的操作無效的信號。由此，如圖13所示，即使燈電壓在燈啟動時間期間暫時超過了一預(yù)定閾值，故障鑒別器170也不會產(chǎn)生故障信號，從而防止了直流電源20和逆變器電路30的輸出受到限制。
圖14為按照本發(fā)明第五實(shí)施例的用于放電燈的鎮(zhèn)流器。該實(shí)施例的鎮(zhèn)流器與如圖1所示的鎮(zhèn)流器相同，不同的是包括一比較器單元240和一監(jiān)測直流電源20的輸入電壓的功率輸入監(jiān)測器230。因此，這些實(shí)施例的相似部分由相同的標(biāo)記字符來標(biāo)示，并且這里不進(jìn)行重復(fù)說明。
如圖15所示，功率輸入監(jiān)測器230包括串聯(lián)連接后與整流電路10的輸出端并聯(lián)的一對電阻231、232；以及并聯(lián)連接于該電阻232的電容233。功率輸入監(jiān)測器230通過電容233平滑從整流電路10輸入到直流電源20的脈動流動電壓，并且提供該電容兩端的平滑電壓到比較器單元240的同相輸入端。比較器單元240比較該輸入電壓與第一閾值Vth1，并且在該輸入電壓超過第一閾值Vth1時，輸出將第一控制單元121、第二控制單元131和第一定時器140使能的信號。比較器240提供于集成控制電路100中，并且它的輸出被供應(yīng)至AND門252、253，以及經(jīng)過反相器254被供應(yīng)至第一定時器140中的計時器141的STOP端。
第一定時器140從參考電源255接收一從控制電壓Vcc發(fā)出的功率。第一定時器140包括一電流鏡電路，其包括一連接于參考電源255和多個FET的恒定電流源256；一比較器單元142；以及計數(shù)器141。該電流鏡電路被連接到一外部電容256以提供一充電和放電電流到外部電容256，以及連接到比較器單元142，它在該電容256的兩端產(chǎn)生一三角波電壓，并將該三角波電壓與提供給比較器單元142的同相輸入端的一參考值做比較，以發(fā)送一時鐘信號到計數(shù)器141。
計數(shù)器141具有一STOP端，當(dāng)STOP端的輸入為高電平時，即當(dāng)功率輸入監(jiān)測器230的輸出低于閾值Vth1時，計數(shù)器停止計數(shù)以保持OUT1和OUT2的輸出為低電平，如圖16所示。選擇器150識別該狀態(tài)，并且選擇器150發(fā)出一指令到第二控制單元131，從而逆變器電路30提供預(yù)熱電流。此后，當(dāng)STOP端的輸入變?yōu)榈碗娖綍r，也就是說，當(dāng)功率輸入監(jiān)測器230的輸出超過閾值Vth1，以及提供給直流電源20充分的輸入時，計數(shù)器141開始計數(shù)，并且在一預(yù)定時間過去之后，計數(shù)器141在時刻T1將輸出端OUT1變?yōu)楦唠娖?，并發(fā)出一指令到選擇器150以啟動燈啟動時間期間。此后，在過去了一預(yù)定時間之后的時刻T2，計數(shù)器141將輸出端OUT2變?yōu)楦唠娖剑⑶野l(fā)出一指令到選擇器150，以停止燈啟動時間期間和啟動穩(wěn)定的發(fā)光。
如果交流電源的輸出瞬間中斷或瞬間下降，則功率輸入監(jiān)測器230的輸出也同時下降，如果功率輸入監(jiān)測器230的輸出下降到比較器單元240的閾值Vth1以下時，來自第一控制單元121和第二控制單元131的控制信號并不會到達(dá)驅(qū)動電路122、132，結(jié)果直流電源20的開關(guān)元件21和逆變器電路30的開關(guān)元件31、32關(guān)閉，并且鎮(zhèn)流器停止。當(dāng)交流電源恢復(fù)時，計數(shù)器在復(fù)位之后開始工作，因此放電燈按照正常過程開啟；預(yù)熱時間期間和燈啟動時間期間。于是，不會有大的壓力作用于該電子部件。
圖17為按照本發(fā)明第六實(shí)施例的用于放電燈的鎮(zhèn)流器。該實(shí)施例的鎮(zhèn)流器與圖7所示的鎮(zhèn)流器相同，不同的是功率輸入監(jiān)測器230監(jiān)測脈動流動電壓，該脈動流動電壓為整流電路10的輸出，并且基于脈動流動電壓來控制逆變器電路30。所以，這些實(shí)施例的相似部件由相同的標(biāo)記字符來標(biāo)示，并且這里不進(jìn)行重復(fù)說明。功率輸入監(jiān)測器230包括串聯(lián)連接于整流電路10的輸出端之間的電阻231、232，并且如圖18所示，它輸出脈動流動電壓到比較器單元240的同相輸入端，該脈動流動電壓為交流電壓的全波整流。
比較器單元240將脈動流動電壓與具有滯后特性的閾值Vth1、Vth2(Vth2＜Vth1)做比較。比較器單元的輸出供應(yīng)至第二禁止器260，該第二禁止器在直流電源20的輸入電壓下降之后，延遲一段時間以復(fù)位第一定時器140。閾值Vth1、Vth2由滯后電路242準(zhǔn)備，并且如果脈動流動電壓超過第一閾值Vth1，則第二閾值Vth2供應(yīng)至比較器單元240的反相輸入端，如果脈動流動電壓下降到第二閾值以下，那么第一閾值Vth1供應(yīng)至比較器單元240的反相輸入端。
提供第二禁止器260，用以在直流電源20的輸入電壓瞬時下降時，防止第一定時器140被復(fù)位。第二禁止器260具有一計數(shù)器261和一反相器262。計數(shù)器261的OUT端保持在低電平，直至輸入到比較器單元240的脈動流動電壓在上升到第一閾值Vth1以上之后又下降到第二閾值以下為止。也就是說，計數(shù)器261的輸出端OUT保持在低電平，以在直流電源的輸入電壓充分高時，不控制第一定時器140。雖然當(dāng)一時鐘信號從第一定時器140的振蕩器141供應(yīng)至計數(shù)器261的時鐘輸入端CLK時，計數(shù)器261計數(shù)一次，但是STOP端的輸入保持在高電平，從而輸出端OUT保持在低電平，直至輸入到比較器單元240的脈動流動電壓在上升到第一閾值Vth1以上之后又下降到第二閾值之下為止。另一方面，當(dāng)脈動流動電壓下降到第二閾值Vth2之下時，比較器單元240的輸出從高電平切換到低電平，然后計數(shù)器261開始計數(shù)。如果這樣的狀態(tài)一直持續(xù)到兩次檢測到時鐘信號的后沿，則計數(shù)器261的輸出變?yōu)楦唠娖剑⑶以摳唠娖捷敵鼋?jīng)過反相器262、263提供到第一定時器140的計數(shù)器142，從而停止計數(shù)器142。由此，復(fù)位第一定時器140的計數(shù)器142，并且建立預(yù)熱時間期間、燈啟動時間期間和穩(wěn)定發(fā)光時間期間以啟動放電燈。那時，從反相器262到AND門252、253的輸出為低電平，該AND門252、253停止驅(qū)動電路122、132以停止直流電源20和逆變器電路30。
如上所述，當(dāng)直流電源20的輸入電壓下降并且這樣的狀態(tài)已持續(xù)了一預(yù)定時間期間(在該時間期間兩次檢測到時鐘信號的后沿)時，第二禁止器260復(fù)位第一定時器140的預(yù)熱時間期間和燈啟動時間期間。結(jié)果就是，即使輸入電壓瞬間下降，仍不會復(fù)位第一定時器140，并且鎮(zhèn)流器持續(xù)工作，免于不小心地啟動重啟操作。
圖19為按照本發(fā)明第七實(shí)施例的用于放電燈的鎮(zhèn)流器。該實(shí)施例的鎮(zhèn)流器與圖17所示的鎮(zhèn)流器相同，不同的是還包括一第二輸出限制器280，其監(jiān)測直流電源20的輸出，并且基于直流電源20的輸出限制逆變器30的輸出。所以，這些實(shí)施例的相似部件由相同的標(biāo)記符號來標(biāo)示，并且這里不進(jìn)行重復(fù)說明。
如圖20所示，第二輸出限制器280具有一比較器單元281，其比較功率輸出監(jiān)測器270的輸出與第三閾值Vth3，并且將比較結(jié)果反映給第一定時器140，該功率輸出監(jiān)測器270包括串聯(lián)連接后與直流電源20并聯(lián)的兩個電阻271、272。第一定時器140具有AND門143、144以及振蕩器141和計數(shù)器142。比較器單元281的輸出供應(yīng)至AND門143、144。計數(shù)器142的輸出端OUT1、OUT2的輸出供應(yīng)至選擇器150，以建立預(yù)熱時間期間、燈啟動時間期間和穩(wěn)定發(fā)光時間期間。如基于圖2的第一實(shí)施例中所示，當(dāng)輸出端OUT1、OUT2的輸出端的輸出都為低電平時，建立預(yù)熱時間期間，并且當(dāng)輸出端OUT1的輸出為高電平而輸出端OUT2的輸出為低電平時，建立燈啟動時間期間，并且當(dāng)輸出端OUT1、OUT2的輸出都為高電平時，建立穩(wěn)定發(fā)光時間期間。這些輸出端OUT1、OUT2的輸出分別供應(yīng)至AND門143、144。因此，強(qiáng)制預(yù)熱時間期間持續(xù)，直至直流電源的輸出超過閾值Vth3為止，從而限制了逆變器電路30的輸出。
圖21為按照本發(fā)明第八實(shí)施例的用于放電燈的鎮(zhèn)流器。該實(shí)施例的鎮(zhèn)流器與圖20中所示的鎮(zhèn)流器相同，不同的是第二輸出限制器280和第一定時器140的組成變?yōu)?，即使在從燈啟動時間期間的開始起過去一預(yù)定時間期間之前，直流電源20的輸出瞬間下降，也不復(fù)位第一定時器，并且僅當(dāng)在從燈啟動時間期間的開始起過去了一預(yù)定時間期間之后，直流電源20的輸出下降時，才復(fù)位第一定時器以重啟放電燈。所以，這些實(shí)施例的相似部件由相同的標(biāo)記字符來標(biāo)示，并且這里不進(jìn)行重復(fù)說明。
第一定時器140的計數(shù)器142具有三個輸出端OUT1、OUT2和OUT3。如圖22所示，計數(shù)器142在時刻t24開始工作，此時，控制電壓Vcc被提供給集成控制電路100，并且輸出端OUT1、OUT2的輸出保持在低電平直到時刻t25為止，以限定該預(yù)熱時間期間。輸出端OUT1的輸出在時刻t25變?yōu)楦唠娖?，以限定該燈啟動時間期間。輸出端OUT1和OUT2的輸出在時刻t27都變?yōu)楦唠娖?，以限定該穩(wěn)定發(fā)光時間期間。每個時間期間由選擇器150來識別，并且第二控制單元131以對應(yīng)于每個時間期間的開關(guān)頻率，驅(qū)動逆變器30的開關(guān)元件，從而向放電燈提供對應(yīng)于每個時間期間的電流。計數(shù)器142將輸出端OUT3保持在低電平直至?xí)r刻t26為止，并且在時刻t26之后將其保持在高電平。建立時刻t26，使其在時刻t25之后而在時刻t27之前(t25＜t26≤t27)，在該時刻t25，燈啟動時間期間開始，而在該時刻t27，穩(wěn)定發(fā)光時間期間開始。
而且，第一定時器140具有NAND門145，其接收來自第二輸出限制器280的比較器單元281的輸出，以及來自計數(shù)器142的輸出端OUT3的輸出，并且具有NAND門146，其接收來自NAND門145和第二禁止器260的輸出。NAND門146的輸出端連接于計數(shù)器142的輸入端STOP。NAND門145的輸出與輸出端OUT1、OUT2的輸出一起被輸入到AND門143、144。
當(dāng)直流電源20的輸出低于閾值Vth3時，也就是說當(dāng)直流電源20的輸出不充分時，第二輸出限制器280的比較器單元281提供一高電平輸出給NAND門145。當(dāng)直流電源的輸出足夠高時，比較器單元提供一低電平輸出給NAND門145。因為計時器142的輸出端OUT3的輸出保持在低電平直至?xí)r刻t26過去為止，所以NAND門145的輸出保持在高電平，而與比較器單元281的輸出無關(guān)。并且在時刻t25，意味著燈啟動時間期間的開始的高電平輸出，從輸出端OUT1經(jīng)過AND門143供應(yīng)至選擇器150，并且逆變器電路30在燈啟動時間期間開始工作。在輸出端OUT3的輸出在時刻t26變?yōu)楦唠娖街螅灰容^器單元281的輸出為低電平，換句話說，只要直流電源20的輸出保持足夠高，NAND145的輸出就會保持在高電平。并且當(dāng)計數(shù)器142的輸出端OUT2在時刻t27變?yōu)楦唠娖綍r，燈啟動時間期間結(jié)束，穩(wěn)定發(fā)光時間期間開始。
如圖22所示，如果直流電源20的輸出由于某些原因，比如在時刻t26之后的時刻t28下降，比較器單元281的輸出就會變?yōu)楦唠娖?，然后，NAND門145的輸出就會變?yōu)榈碗娖?，NAND門146的輸出就會變?yōu)楦唠娖剑⑶覐?fù)位計數(shù)器142，以及第一定時器140再次建立預(yù)熱時間期間和燈啟動時間期間以重啟放電燈。雖然在圖22中時刻t26＜時刻t27(穩(wěn)定發(fā)光時間期間的開始)，但是時刻t27可等于時刻t26(t26＝t27)，在該時刻t27，從計數(shù)器142的輸出端OUT3的輸出變?yōu)楦唠娖健?br> 此外，第二禁止器260的輸出提供給NAND門146，并且當(dāng)發(fā)現(xiàn)直流電源20的輸入電壓在一預(yù)定時間期間為低時，NAND門146的輸入變?yōu)榈碗娖剑瑥亩嫈?shù)器142被該NAND門146復(fù)位。
圖23為按照本發(fā)明第九實(shí)施例的用于放電燈的鎮(zhèn)流器。該實(shí)施例的鎮(zhèn)流器與圖1中所示的鎮(zhèn)流器相同，不同的是集成控制電路100還包括一異常負(fù)載檢測器300、一超前相檢測器310、燈連接檢測器320和一延遲電路330。所以，這些實(shí)施例的相似部件由相同的標(biāo)記字符來標(biāo)示，并且這里不進(jìn)行重復(fù)說明。
異常負(fù)載檢測器300監(jiān)測放電燈L的燈電壓，并且在發(fā)現(xiàn)燈電壓指示放電燈的異常狀態(tài)時，發(fā)出一指令到第一控制單元121和第二控制單元131，以限制或停止它們的輸出。
超前相檢測器310監(jiān)測流經(jīng)逆變器電路30的開關(guān)元件的共振電流。當(dāng)開關(guān)元件31、32以低于包括電感41和電容42的共振電路的共振頻率的頻率開啟和關(guān)閉，并且由放電燈的不穩(wěn)定放電狀態(tài)所造成的超前相電流流過開關(guān)元件31、32時，超前相檢測器310檢測該超前相電流，并且確定放電燈異常，然后限制或停止直流電源20和逆變器電路30的輸出。
燈連接檢測器320檢測放電燈是否正確地連接于燈座，如果檢測到放電燈未正確連接時，則燈連接檢測器限制或停止直流電源20和逆變器電路30的輸出。
當(dāng)異常負(fù)載檢測器300、超前相檢測器310和燈連接檢測器320發(fā)出到直流電源20和逆變器電路30用以限制它們的操作的指令之后，提供用以釋放對直流電源20和逆變器電路30的限制的釋放信號時，延遲電路330延遲用以釋放對直流電源20和逆變器電路30的限制的操作，以便在該延遲的時間期間再次檢測放電燈的異常狀態(tài)。因此，即使由于檢測的障礙意外地發(fā)出釋放信號，放電燈的狀態(tài)可在電路部件幾乎不遭受壓力的情況下被鑒別出來。這時優(yōu)選地，第二控制單元131首先被激活，然后第一控制單元被激活。
雖然在上述實(shí)施例中描述半橋逆變器電路作為逆變器電路30，但是逆變器電路30并不限于此，還可使用具有兩對的四個開關(guān)元件的全橋逆變器電路。此外，如果對逆變器電路的開關(guān)元件的開關(guān)頻率進(jìn)行校正，該校正為按照環(huán)境溫度改變開關(guān)頻率，則逆變器電路的輸出功率可按照環(huán)境溫度來正確地控制。例如，如果確定開關(guān)元件頻率的振蕩器的振蕩頻率具有一正溫度特性，也就是說，對振蕩頻率進(jìn)行校正，該校正為隨著環(huán)境溫度的上升而提高頻率，則當(dāng)溫度低時逆變器電路30的輸出增大，當(dāng)溫度高時輸出下降，因此，用以將光輸出保持在恒定值的一輸出功率可被提供給放電燈。
而且，直流電源20的開關(guān)頻率具有一負(fù)溫度特性也是有用的，也就是說，直流電源20的輸出在溫度低時增加，直流電源的輸出在溫度高時減少，并且直流電源由按照環(huán)境溫度的反饋控制來控制，以防備環(huán)境溫度的變化。
雖然為便于理解，每個實(shí)施例解釋了本發(fā)明的典型特征，但是本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)涵蓋單個特征的任意組合。
權(quán)利要求
1.一種用于放電燈的鎮(zhèn)流器，包括一直流電源，該直流電源接收一輸入電壓并提供一已調(diào)節(jié)的直流輸出電壓，所述直流電源包括一開關(guān)元件，該開關(guān)元件以一受控方式被驅(qū)動開啟和關(guān)閉，以提供所述直流輸出電壓；一逆變器電路，該逆變器電路將所述直流輸出電壓轉(zhuǎn)換為一高頻電壓，所述逆變器電路包括至少一對的兩個開關(guān)元件，所述開關(guān)元件串聯(lián)地跨接在所述直流輸出電壓的兩端，并且被控制為交替地開啟和關(guān)閉，以提供所述高頻電壓；一負(fù)載電路，該負(fù)載電路接收所述高頻電壓，以將其作用于放電燈，用以驅(qū)動所述放電燈；一集成控制電路，該集成控制電路控制所述直流電源和所述逆變器電路的所述開關(guān)元件；其中，所述集成控制電路包括一第一控制單元，該第一控制單元產(chǎn)生一第一控制信號，用于控制所述直流電源的所述開關(guān)元件；一第二控制單元，該第二控制單元產(chǎn)生一第二控制信號，用于控制所述逆變器電路的開關(guān)元件；一驅(qū)動電路，該驅(qū)動電路提供驅(qū)動信號，用以按照所述第一控制信號和所述第二控制信號，驅(qū)動所述直流電源和所述逆變器電路的每個開關(guān)元件。
2.如權(quán)利要求1所述的電子鎮(zhèn)流器，其中所述直流電源是一升壓斬波電路，用以將所述輸入電壓升壓到所述直流輸出電壓；所述負(fù)載電路包括相互配合而形成一共振電路的一電感和一電容，所述高頻電壓經(jīng)過該共振電路作用于所述放電燈；所述集成控制電路包括一啟動器電路，該啟動器電路提供一受控功率，用以激勵所述第一控制單元、所述第二控制單元和所述驅(qū)動電路；一第一定時器，一旦激勵所述第一控制單元、所述第二控制單元和所述驅(qū)動電路，該第一定時器開始計時，用以限定一預(yù)熱時間期間，在該預(yù)熱時間期間內(nèi)該放電燈的燈絲被加熱，并且用以限定一后續(xù)的燈啟動時間期間，在該燈啟動時間期間內(nèi)一啟動電壓作用于該放電燈；一選擇器，該選擇器響應(yīng)于所述第一定時器的輸出，改變所述逆變器電路的開關(guān)元件的占空率和開關(guān)頻率中的至少一個，所述逆變器電路用以在所述預(yù)熱時間期間內(nèi)提供一預(yù)熱電流到所述燈絲，并且用以在所述燈啟動時間期間內(nèi)提供所述啟動電壓。
3.如權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其中所述集成控制電路包括一調(diào)光器控制單元，該調(diào)光器控制單元接收一外部調(diào)光信號，并且將其轉(zhuǎn)換為一內(nèi)部調(diào)光信號，供應(yīng)至所述第二控制單元，用以改變所述放電燈的燈輸出。
4.如權(quán)利要求3所述的鎮(zhèn)流器，其中所述逆變器電路包括一燈監(jiān)測器，該燈監(jiān)測器監(jiān)測該放電燈的燈工作狀態(tài)，并且提供一標(biāo)示該工作狀態(tài)的檢測信號；所述調(diào)光器控制單元包括一信號轉(zhuǎn)換器，該信號轉(zhuǎn)換器將所述外部調(diào)光信號轉(zhuǎn)換為所述內(nèi)部調(diào)光信號；以及一比較器單元，該比較器單元比較所述內(nèi)部調(diào)光信號與所述檢測信號，并且將反映一比較結(jié)果的一校正信號提供到所述第二控制單元；所述第二控制單元響應(yīng)于所述校正信號，改變所述逆變器電路的開關(guān)元件的占空率和開關(guān)頻率中的至少一個，用以調(diào)節(jié)該放電燈。
5.如權(quán)利要求4所述的鎮(zhèn)流器，其中所述調(diào)光器控制單元保持禁能，直至所述第一控制單元、所述第二控制單元和所述驅(qū)動電路被激勵，以激活所述直流電源和所述逆變器電路的開關(guān)元件為止。
6.如權(quán)利要求4所述的鎮(zhèn)流器，其中所述調(diào)光器控制單元保持禁能，直至所述燈啟動時間期間結(jié)束為止。
7.如權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，還包括一燈監(jiān)測器，該燈監(jiān)測器監(jiān)測該放電燈的工作狀態(tài)，并且提供一標(biāo)示所監(jiān)測的燈的工作狀態(tài)的監(jiān)測器信號；所述集成控制電路包括一故障鑒別器，該故障鑒別器分析所述監(jiān)測器信號，以確定它是否標(biāo)示該放電燈的異常狀態(tài)，并且在所述異常狀態(tài)已持續(xù)了一預(yù)定臨界時間期間時提供一故障信號；一第一輸出限制器，該第一輸出限制器響應(yīng)于所述故障信號，提供一第一限制信號到所述第一和第二控制單元中的至少一個，由此所述第一和第二控制單元中的至少一個進(jìn)行動作，以減少或停止提供該輸出。
8.如權(quán)利要求7所述的鎮(zhèn)流器，其中所述集成控制電路包括一第三定時器，該第三定時器限定一受限時間期間，在該受限時間期間，所述第一輸出限制器被使能，以保持提供所述第一限制信號，所述受限時間期間從出現(xiàn)所述第一限制信號開始；所述第三定時器進(jìn)行工作，以在所述受限時間期間過去之后激活所述第一定時器，以便再次給出用以重啟該放電燈的所述預(yù)熱時間期間和所述燈啟動時間期間。
9.如權(quán)利要求8所述的鎮(zhèn)流器，其中均由所述第一定時器限定的所述預(yù)熱時間期間以及所述燈啟動時間期間與一環(huán)境溫度成正比例地變化；由所述故障鑒別器限定的所述臨界時間期間與所述環(huán)境溫度成反比例地變化；以及由所述第三定時器限定的所述受限時間期間與所述環(huán)境溫度成正比例地變化。
10.如權(quán)利要求7所述的鎮(zhèn)流器，其中所述故障鑒別器分析流過所述逆變器電路和負(fù)載電路中之一的一共振電流的波形的相位，以確定該放電燈的異常狀態(tài)；所述集成控制電路還包括一檢測所述直流電源的輸出電壓的功率輸出檢測器單元；只要所述直流電源的輸出電壓小于一預(yù)定電平時，所述功率輸出檢測器提供一第一禁止信號，該第一禁止信號阻止所述第一輸出限制器發(fā)出所述第一限制信號。
11.如權(quán)利要求7所述的鎮(zhèn)流器，其中阻止所述第一輸出限制器提供所述第一限制信號，直至由所述第一定時器限定的所述預(yù)熱時間期間已過去為止。
12.如權(quán)利要求7所述的鎮(zhèn)流器，其中阻止所述第一輸出限制器在一時間區(qū)間提供所述第一限制信號，該時間區(qū)間從所述預(yù)熱時間區(qū)間的末尾開始，在所述燈啟動時間期間過去之時或之前結(jié)束。
13.如權(quán)利要求2所述的鎮(zhèn)流器，還包括一功率輸入監(jiān)測器，該功率輸入監(jiān)測器監(jiān)測一供應(yīng)至所述直流電源的輸入電壓，并且提供一標(biāo)示所監(jiān)測的輸入電壓的輸出；所述集成控制電路包括一比較器，該比較器比較所述輸入電壓與一第一閾值，并且在所述輸入電壓超過所述閾值時，將所述第一定時器、所述第一控制單元和所述第二控制單元使能。
14.如權(quán)利要求13所述的鎮(zhèn)流器，其中所述比較器比較所述輸入電壓與一小于所述第一閾值的第二閾值，并且提供一低壓標(biāo)示信號，直至所述輸入電壓在下降到所述第二閾值以下之后又上升到所述第一閾值以上為止；一第二禁止器，該第二禁止器在所述低壓標(biāo)示信號持續(xù)一預(yù)定參考時間期間時，將所述直流電源和所述逆變器電路禁能。
15.如權(quán)利要求13所述的鎮(zhèn)流器，還包括一功率輸出檢測器單元，該功率輸出檢測單元檢測所述直流電源的所述直流輸出電壓；所述第一控制單元進(jìn)行工作，以按照所測得的直流輸出電壓和所監(jiān)測的輸入電壓，控制所述直流電源的開關(guān)元件的占空率，用以調(diào)節(jié)所述直流輸出電壓。
16.如權(quán)利要求14所述的鎮(zhèn)流器，其中所述集成控制電路包括一第二輸出限制器，該第二輸出限制器在所測得的輸出電壓下降到一閾值以下時提供一第二限制信號，所述第二限制信號使得所述第二控制單元降低所述逆變器電路的輸出；來自所述第二輸出限制器的所述第二限制信號在一時間期間被無效，該時間期間從所述燈啟動時間期間的起始開始，在一等于或早于所述燈啟動時間期間的末尾的時間結(jié)束。
17.如權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其中所述集成控制電路包括故障檢測裝置，該故障檢測裝置檢測所述放電燈的一故障狀態(tài)，并且提供一輸出限制信號到所述第一和第二控制單元，用以限制所述直流電源和所述逆變器電路的輸出，所述故障檢測裝置在所述故障狀態(tài)已消除時，提供一釋放信號到所述第一和第二控制單元，由此恢復(fù)所述直流電源和所述逆變器電路；所述集成控制電路還包括一延遲電路，該延遲電路響應(yīng)于所述釋放信號，將提供到所述第一和第二控制單元的用以釋放所述輸出限制的所述釋放信號延遲一預(yù)定時間，并且首先提供所述釋放信號到所述第二控制單元，然后提供到所述第一控制單元。
18.如權(quán)利要求14所述的鎮(zhèn)流器，其中所述集成控制電路包括產(chǎn)生一時鐘信號的振蕩器；所述第一定時器和所述第一禁止器包括計數(shù)器，所述計數(shù)器對分別分配給所述第一定時器和所述第二禁止器的時鐘信號的數(shù)量計數(shù)，以限定所述預(yù)熱時間期間、所述燈啟動時間期間和所述參考時間期間。
19.如權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其中所述第一控制單元提供所述第一控制信號，該第一控制信號與一環(huán)境溫度成反比例地改變該直流電源的該輸出直流電壓，以及所述第二控制單元提供所述第二控制信號，該第二控制信號與所述環(huán)境溫度成正比例地改變來自所述直流電源的一高頻輸出電壓。
20.如權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其中所述直流電源、所述逆變器電路和所述集成控制電路安裝于單個印刷電路板上；所述直流電源的開關(guān)元件排列在所述驅(qū)動電路的輸出端附近，該驅(qū)動電路響應(yīng)于所述第一控制單元的第一控制信號而輸出所述驅(qū)動信號，所述逆變器電路的開關(guān)元件排列在所述驅(qū)動電路的輸出端附近，該驅(qū)動電路響應(yīng)于所述第二控制單元的第二控制信號而輸出所述驅(qū)動信號；該直流電源和所述逆變器電路的開關(guān)元件以并排關(guān)系排列。
21.如權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其中所述直流電源、所述逆變器電路和所述集成控制電路安裝于單個印刷電路板上；所述集成控制電路被裝入一具有一長度的矩形封裝中，所述封裝在其相對的橫向側(cè)面上具有引線，用以連接所述印刷電路板上的信號線，所述封裝在其相對的縱向端附近的部分，分別提供有功率輸入端和信號輸出端；所述直流電源、所述集成控制單元、所述逆變器電路單元和所述負(fù)載電路沿著所述封裝的長度方向順序排列；所述直流電源的開關(guān)元件排列在所述驅(qū)動電路的端附近，該驅(qū)動電路響應(yīng)于所述第一控制單元的第一控制信號而輸出所述驅(qū)動信號，所述逆變器電路的開關(guān)元件排列在所述驅(qū)動電路的端附近，該驅(qū)動電路響應(yīng)于所述第二控制單元的第二控制信號而輸出所述驅(qū)動信號，該直流電源和所述逆變器電路的開關(guān)元件以并排關(guān)系排列。
全文摘要
本發(fā)明的鎮(zhèn)流器包括一直流電源、一逆變器電路、一負(fù)載電路和一集成控制電路。該集成控制電路控制直流電源和逆變器電路的開關(guān)元件。該集成控制電路包括一第一控制單元、一第二控制單元和一驅(qū)動電路。該第一控制單元產(chǎn)生一第一控制信號，用于控制直流電源的開關(guān)元件。該第二控制單元產(chǎn)生一第二控制信號，用于控制逆變器電路的開關(guān)元件。該驅(qū)動電路提供驅(qū)動信號，用以按照第一控制信號和第二控制信號，驅(qū)動直流電源和逆變器電路的每個開關(guān)元件。如上所述，用以控制直流電源和逆變器電路的控制電路被集成到單個部件中，從而減少了安裝于印刷電路板上的部件的數(shù)目。
文檔編號H05B41/282GK1615675SQ0282715
公開日2005年5月11日 申請日期2002年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月28日
發(fā)明者光安啟, 佐藤勝己, 濱本勝信, 山中正弘, 黑木芳文 申請人:松下電工株式會社