專利名稱：具有接頭到支架電壓限制的鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及用于對氣體放電燈供電的電路。更具體地，本發(fā)明涉及一種鎮(zhèn)流器，其包括將"接頭到支架(socket-to-fixture)電壓"限制 在要求的限制之內(nèi)的裝置。
背景技術(shù)：
在本領(lǐng)域中公知用于在所謂的"瞬時啟動(instant start)"操作模式 中使熒光燈工作的鎮(zhèn)流器。瞬時啟動操作需務(wù)慎流器提供非常高的電壓 (例如大約650伏特RMS )以《更正確地^f吏燈開始發(fā)光。用于實現(xiàn)瞬時啟動鎮(zhèn)流器的常見電路拓樸包括電流饋電自振蕩半橋 型逆變器和隔離并聯(lián)諧振輸出電路。這種拓樸由于其可靠性和高成本效益 而被廣泛4吏用。圖1描述了包含前述電路拓樸的現(xiàn)有鎮(zhèn)流器10的示例。在工作期間， 鎮(zhèn)流器10在輸出連接210和輸出連接202、 204中的每一個之間提供比較 高的電壓(例如650伏特RMS )以使Z使燈32、 34開始發(fā)光。在燈32、 34開始發(fā)光之后，鎮(zhèn)流器10提供幅值有限的電流以便使燈32、 34以穩(wěn) 定狀態(tài)工作。對于涉及T8型燈的應(yīng)用，鎮(zhèn)流器10提供的高點火電壓不會呈現(xiàn)任 何與適用規(guī)章或者安全要求有關(guān)的實際困難，該適用規(guī)章或者安全要求涉 及可能存在于燈接頭(其連接到輸出連接202、 204、 210)和燈支架的框 架(其連接到地)之間的最大電壓。因此，圖l所描述的電路拓樸被廣泛 地用于對T8型燈供電，而不ii^涉及最大"接頭到支架電壓"的任何規(guī) 章/安全要求。另一方面，對于涉及較低瓦特數(shù)T5型燈(例如28瓦特、35瓦特和 40瓦特T5燈)的應(yīng)用，情況就不同了。較低瓦特數(shù)T5燈的點火電壓一 般需要與T8燈所需的水平相同(例如650伏特RMS)。然而，關(guān)于T5 燈的燈支架的要求一,定"接頭到支架電壓"必須不超過430伏特RMS(即430VAC )。遺憾的是，對于涉及T5 (或者更小直徑的)燈的應(yīng)用， 鎮(zhèn)流器10通常不能滿足高點火電壓(例如650伏特RMS )和最大"接頭 到支架電壓"(即小于430伏特RMS )的雙重要求，這兩個要求是相互矛 盾的。
圖2示出了有助于針對"接頭到支架電壓"理解鎮(zhèn)流器10的^Mt的 簡化電路模型(即等效電路)。將裝置模型化為連接在輸出連接202、 210 (其依次耦合到燈支架40中的相應(yīng)接頭)之間的650VAC電壓源。通常 使輸出連接202、 210和其相應(yīng)的接頭與燈支架40和地80電隔離。在理 想的情況下，650VAC電壓源是均勻分布的，使得"接頭到支架電壓"(即 存在于每一個燈接頭和地之間的電壓)不超過大約325VAC，其正好在所 需要的430VAC的限制之內(nèi)。然而，在實際鎮(zhèn)流器中，由于存在到地的泄 漏阻抗和雜散電容，輸出電路200—般是顯著不平衡的。因此，在鎮(zhèn)流器 IO的實際阻抗中，650VAC通常不是均勻分布的，并且涉及燈接頭中的至 少一個的"接頭到支架電壓"可能超過所要求的430VAC的限制。此夕卜， 由于鎮(zhèn)流電容器252、 254都耦合到二次繞組234的單端，因此鎮(zhèn)流器IO 中的輸出電路200的結(jié)構(gòu)固有地不對稱；該不對稱在無負栽狀況下(即在 使燈32、 34開始發(fā)光之前，或者當燈32、 34中的一個或者多個無效或者 從燈支架中移除時)具有進一步加劇兩個燈接頭(相對于地)之間的電壓 分布的不平衡的效果。
如前所述，已知鎮(zhèn)流器10的電路拓樸是可靠的并且具有高成本效益。 雖然當鎮(zhèn)流器10用于對T8燈供電時"接頭到支架電壓" 一般不是問題, 但是對于涉及T5燈(或者更小直徑的燈)的應(yīng)用則產(chǎn)生問題。因此，需 要一種方法用來使鎮(zhèn)流器10的電路拓樸適合對較低瓦特數(shù)的T5燈供電， 同時滿足對于T5燈支架^F格的"接頭到支架電壓"限制。因此，以高 效、節(jié)能并且經(jīng)濟的方式實現(xiàn)這種方法的鎮(zhèn)流器與現(xiàn)有技^M目比將顯示顯 著的改進。


圖l描述了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于對氣體放電燈供電的鎮(zhèn)流器。
圖2描述了關(guān)于圖1的現(xiàn)有技術(shù)的鎮(zhèn)流器的電路模型。
圖3描述了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的用于對氣體放電燈供電的鎮(zhèn) 流器。圖4描述了關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的圖3的鎮(zhèn)流器的電路模型。
具體實施例方式
圖3描述了用于對包括一個或多個氣體放電燈32、 34的燈負載30 供電的鎮(zhèn)流器10。鎮(zhèn)流器10包括逆變器100和輸出電路200。
逆變器100包括第一和第二逆變器輸入端102、 104和逆變器輸出端 106。在工作期間，逆變器100 (經(jīng)由輸入端102、 104)接Jj^本為直流 (DC)的電壓源Vra化并且(在輸出端106處)4^供交流(AC)輸出電 壓。如圖1所示，優(yōu)選作為電流饋電自振蕩半橋型逆變器來實現(xiàn)逆變器 100，其結(jié)構(gòu)和工作細節(jié)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的。然而，可以設(shè)想 逆變器100可以用本領(lǐng)域已知的多個可選配置中的任意一個來實現(xiàn)，例如 驅(qū)動(與自振蕩相對)半橋型逆變器、全橋型逆變器或者推挽型逆變器。
輸出電路200包括多個輸出連接202、 204、 210、輸出變壓器230和 P艮壓阻抗260。多個輸出連接202、 204、 210被配置為耦合到燈負載30 (燈負載30通?？梢园ㄈ我鈹?shù)量的燈，但是一般限于一個到四個燈之 間)的一個或者多個燈，并且最少包括第一輸出連接202和回膝渝出連接 210;在圖3中，第一輸出連接202和回路輸出連接210均耦合到第一燈 32,而第二輸出連接204和回,出連接210均耦合到第二燈34。輸出 變壓器230包括一次繞組232和二次繞組234。 一次繞組232耦合到逆變 器輸出端106。 二次繞組234可操作地耦合到第一輸出連接202、第二輸 出連接204和回,出連接210。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員很明顯， 一次繞組 232和二次繞組234不僅彼此磁耦合，iE^耦合到逆變器100內(nèi)的基極驅(qū) 動繞組236、 238 (它們提供用于對晶體管130、 150的換流進行控制的信 號)。二次繞組234包括抽頭連接240，其通?？梢晕挥谘刂卫@組234 的多個位置中的任意一個處。P艮壓阻抗260耦合在二次繞組234的抽頭連 接240和地80之間。
如這里進一步所說明的，輸出電路200內(nèi)P艮壓阻抗260的存在允許以 高成本效益的方式(即通過使用例如包括自振蕩半橋逆變器和隔離并聯(lián)諧 振輸出電路的經(jīng)濟的電i^6樸)來實現(xiàn)鎮(zhèn)流器IO，同時對鎮(zhèn)流器10提供 滿足與在燈支架(其連接到地80)和燈支架接頭(即其連接到輸出連接 202、 204、 210)中的每一個之間允許出現(xiàn)的最大電壓有關(guān)的適用安全/規(guī)章要求的能力。雖然鎮(zhèn)流器10最適合用于對較低瓦特數(shù)(例如28瓦特、 35瓦特和40瓦特)的T5型燈供電，以便滿足涉及這些燈的支架的更嚴 格的"接頭到支架電壓"限制，但A^當理解，鎮(zhèn)流器10同樣適合用于 對其它燈類型(例如T8型燈以及具有比T5燈更小的直徑的燈)供電。
在鎮(zhèn)流器10和輸出電路200工作期間，在第一輸出連接202和地80 之間存在第一電壓，在回i^渝出連接210和地80之間存在第二電壓。由 于限壓阻抗260的存在，第一電壓和第二電壓各自限制到不大于大約430 伏特的均方根(RMS, root-mean-square)值。如前所述，對于涉及T5 型燈的應(yīng)用，相關(guān)的安全/規(guī)章要求對在燈支架(其連接到地)和燈支架 接頭(其連接到輸出連接202、 204、 210)中的每一個之間可以存在的電 壓規(guī)定了 430伏特RMS的限制。
在鎮(zhèn)流器10和輸出電路200的優(yōu)選實施例中，確定二次繞組234的 抽頭連接240的位置，并且確定限壓阻抗260的大小，使得當?shù)谝惠敵鲞B 接202和回路輸出連接210之間的電壓具有大約650伏特RMS的值(該 值一般用于涉及T8型燈或者更低瓦特數(shù)，例如28瓦特、35瓦特和40瓦 特的T5型燈的瞬時啟動應(yīng)用)時，將地80與第一輸出連接202和回路 輸出連接210中的任意一個之間的電壓限制到小于大約430伏特RMS的 值。
優(yōu)選地，并且如將在這里進一步詳細說明的，選擇P艮壓阻抗260具有 大約二十萬歐姆級的阻抗。
優(yōu)選地，二次繞組234的抽頭連接240是中心抽頭；即，優(yōu)選抽頭連 接240位于二次繞組234的中點。然而，當然在地80與輸出連接202、 204、 210中的每一個之間存在的所產(chǎn)生的最大電壓不超過適用限制(例 如430伏特RMS)的情況下，可以設(shè)想抽頭連接240不需要準確地位于 二次繞組234的中點。
為了簡單并且具有高成本效益，優(yōu)選用電阻來實現(xiàn)P艮壓阻抗260。用 于實現(xiàn)P艮壓阻抗260的電阻可能需要多于一個的電阻器，由適用電壓和功 率額定值來決定。作為指導(dǎo)，優(yōu)選用于實現(xiàn)限壓阻抗260的電阻應(yīng)當具有 大約二十萬歐姆級的電阻并且具有大約兩瓦特級的功率額定值。
在鎮(zhèn)流器10的優(yōu)選實施例中，輸出電路200作為隔離并聯(lián)諧振型輸 出電路來實現(xiàn)，(除了這里所描述的部件之外)其還包括諧振電容器210、 直流(DC)阻隔電容器220和第一鎮(zhèn)流電容器252。諧振電容器210與輸出變壓器230的一次繞組232并聯(lián)耦合。DC阻隔電容器220耦合在諧 振電容器210和電路地60之間。第一鎮(zhèn)流電容器252耦合在輸出變壓器 230的二次繞組234和第一輸出連接202之間。對于涉及對多于一個的燈 供電的鎮(zhèn)流器10的應(yīng)用，輸出電路200包括附加輸出連接(例如輸出連 接204,當要對笫二燈34供電時其存在)和鎮(zhèn)流電容器(例如鎮(zhèn)流電容 器254，同樣當凌^對第二燈34供電時其存在)，由鎮(zhèn)流器10要供電的燈 的數(shù)目來決定。
圖4示出了在二次繞組234的抽頭連接240是中心抽頭的優(yōu)選結(jié)構(gòu)下 有助于理解圖3的鎮(zhèn)流器10中的P艮壓阻抗260的工作效果的簡化的電路 模型(即等效電路)。如圖4所示，通過耦合到中心抽頭的P艮壓阻抗，二 次繞組兩端的電壓(例如650伏特RMS)被有效地分為兩個電壓源(每 一個具有325VAC或者325伏特RMS的幅值)。相應(yīng)地，在適當?shù)卮_定 了限壓阻抗260的大小的情況下，在輸出連接202和地80之間以及在輸 出連接210和地80之間可能出現(xiàn)的最大電壓將被安全地限制到不大于430 伏特RMS。這與現(xiàn)有技術(shù)的鎮(zhèn)流器10 (圖1)形成對照，在現(xiàn)有技術(shù)的 鎮(zhèn)流器10中， 一般狀況下在輸出連接202、 210和地80之間出現(xiàn)的"接 頭到支架電壓"中的至少一個可能超過430伏特RMS。
應(yīng)當指出，對于確定P艮壓阻抗260的大小，為了提供有效的電壓限制 并且保證"接頭到支架電壓"不超過大約430 VAC的限制，應(yīng)當將阻抗 260選擇為低于在燈接頭(和/或二次繞組234 )和燈支架(即地80)之間 存在的任何泄漏阻抗。另一方面，阻抗260必須足夠大以保證鎮(zhèn)流器10 符合關(guān)于最大允許泄漏電流的適用安全標準(如Underwriters Laboratories所規(guī)定的)。相信大約200千歐級的阻抗是滿足這兩個竟爭 性要求的合適的值(即P艮壓阻抗260的阻抗)。
因此，鎮(zhèn)流器10提供了一種高成本效益的方案，用于對氣體放電燈 尤其是較低瓦特數(shù)的T5型的燈供電，同時滿足與"接頭到支架電壓"有 關(guān)的適用限制。
雖然參考特定優(yōu)選實施例說明了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以進 行大量變形和變化而不脫離本發(fā)明的新穎的精神和范圍。例如，應(yīng)當i人識 到，鎮(zhèn)流器10不必局限于對兩個氣體放電燈供電(如圖3所示)，其可以 用于對包括單個氣體放電燈或者三個或更多氣體放電燈的燈負載供電。
權(quán)利要求
1.一種用于對包括至少一個氣體放電燈的燈負載供電的鎮(zhèn)流器，所述鎮(zhèn)流器包括逆變器，其包括第一和第二逆變器輸入端以及逆變器輸出端；以及輸出電路，其包括多個輸出連接，其被配置為耦合到燈負載，所述多個輸出連接包括第一輸出連接和回路輸出連接；輸出變壓器，其包括耦合到逆變器輸出端的一次繞組以及可操作地耦合到第一輸出連接和回路輸出連接的二次繞組，其中，二次繞組包括抽頭連接；以及限壓阻抗，其耦合在二次繞組的抽頭連接和地之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鎮(zhèn)流器，其中在第 一輸出連接和地之間存在第 一 電壓； 在回5$^出連接和地之間存在第二電壓；以及第一電壓和第二電壓各自限制到不大于大約430伏特的均方根值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其中，確定二次繞組的抽頭連接 的位置，并且確定限壓阻抗的大小，使得當?shù)谝惠敵鲞B接和回5 出連接 之間的電壓具有大約650伏特的均方根值時，將地與第一輸出連接和回路 輸出連接中的任意一個之間的電壓限制到小于大約430伏特的均方根值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其中，P艮壓阻抗具有大約二十萬 歐姆級的阻抗。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其中，二次繞組的抽頭連接是中 心抽頭。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其中，P艮壓阻抗包括電阻。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的鎮(zhèn)流器，其中，電阻是大約二十萬歐姆級的。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的鎮(zhèn)流器，其中，確定二次繞組的抽頭連接 的位置，并且確定電阻的大小，使得當?shù)谝惠敵鲞B接和回,出連接之間 的電壓具有大約650伏特的均方根值時，將地與第一輸出連接和回路輸出連接中的任意一個之間的電壓限制到小于大約430伏特的均方根值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的鎮(zhèn)流器，其中，二次繞組的抽頭連接是中 心抽頭。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的鎮(zhèn)流器，其中，電阻是大約二十萬歐姆級的。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鎮(zhèn)流器，其中，輸出電路還包括 諧振電容器，其與輸出變壓器的一次繞組并^合； 直流阻隔電容器，其耦合在諧振電容器和電路地之間；以及 第一鎮(zhèn)流電容器，其耦合在輸出變壓器的二次繞組和第一輸出連接之間。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其中，逆變器是如下逆變器中的 至少一個半橋型逆變器；自振蕩型逆變器；以及電流饋電型逆變器。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鎮(zhèn)流器，其中，逆變器是電流饋電自振蕩 半橋型逆變器。
14. 一種用于對包括至少一個氣體放電燈的燈負載供電的鎮(zhèn)流器，所 述鎮(zhèn)流器包括逆變器裝置，用于接M本直流的電壓源并提供交流輸出電壓；以及輸出電路裝置，用于接收逆變器裝置的交流輸出電壓并且提供幅值有 限的電流，以便使至少一個氣體放電燈工作，所述輸出電路裝置包括多個輸出連接，其被配置為連接到至少一個氣體放電燈；以及限壓阻抗裝置，用于將地和輸出連接中的每一個之間的電壓限制 到小于大約430伏特的均方根值。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的鎮(zhèn)流器，其中 逆變器裝置是半橋型逆變器，其包括第一和第二逆變器輸入端，其被配置為接)1^本直流的電壓源；以及逆變器輸出端，逆變器在所述逆變器輸出端處提供交流輸出電壓；以及輸出電路裝置是并聯(lián)諧振型輸出電路，其包括第一輸出連接和回路輸出連接，其中，所述第一輸出連接和回路 輸出連接被配置為耦合到至少 一個氣體放電燈；輸出變壓器，其包括一次繞組，其耦合到逆變器輸出端；以及二次繞組，其可操作地耦合在第一輸出連接和回,出連接 之間，其中二次繞組包括抽頭連接；諧振電容器，其與輸出變壓器的一次繞組并^合；直流阻隔電容器，其耦合在諧振電容器和電路地之間；第一鎮(zhèn)流電容器，其耦合在二次繞組和第一輸出連接之間；以及其中，限壓阻抗裝置耦合在抽頭連接和地之間。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的鎮(zhèn)流器，其中，P艮壓阻抗裝置具有大約 二十萬歐姆級的阻抗。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的鎮(zhèn)流器，其中，二次繞組的抽頭連接是 中心抽頭。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的鎮(zhèn)流器，其中，限壓阻抗裝置包括電阻。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的鎮(zhèn)流器，其中，電阻是大約二十萬歐姆 級的。
20. —種用于對包括至少一個氣體放電燈的燈負載供電的鎮(zhèn)流器，所 述鎮(zhèn)流器包括電流饋電半橋型逆變器，其包括第一和第二逆變器輸入端，其被配置為接^本直流的電壓源；以及逆變器輸出端；以及 并聯(lián)諧振型輸出電路，其包括第一輸出連接和回路輸出連接，其中，第一輸出連接和回,出 連接被配置為耦合到至少 一個氣體放電燈；輸出變壓器，其包括一次繞組，其耦合到逆變器輸出端；以及二次繞組，其可操作地耦合在第一輸出連接和回,出連接 之間，其中二次繞組包括中心抽頭連接；諧振電容器，其與輸出變壓器的一次繞組并聯(lián)耦合；直流阻隔電容器，其耦合在諧振電容器和電路地之間；第一鎮(zhèn)流電容器，其耦合在二次繞組和第一輸出連接之間；以及限壓電阻，其耦合在地和輸出變壓器的二次繞組的中心抽頭連接 之間，限壓電阻具有大于大約二十萬歐姆級的電阻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有“接頭到支架電壓”限制的鎮(zhèn)流器。用于對至少一個氣體放電燈(32)供電的鎮(zhèn)流器(10)包括逆變器(100)和輸出電路(200)。輸出電路(200)包括輸出變壓器(230)和用于連接到一個或多個燈(32、34)的輸出連接(202、204、210)。輸出變壓器(230)的二次繞組(234)包括抽頭連接(240)。限壓阻抗(260)耦合在抽頭連接(240)和地(80)之間。確定抽頭連接(240)的位置，并且確定限壓阻抗(260)的大小，使得地(80)和輸出連接(202、204、210)中的任意一個之間的電壓保持在規(guī)章和/或安全要求所規(guī)定的適用限制以下。
文檔編號H05B41/285GK101287321SQ20081009043
公開日2008年10月15日 申請日期2008年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月12日
發(fā)明者于清紅, 約瑟夫·L·帕里塞拉 申請人:奧斯蘭姆施爾凡尼亞公司