專利名稱：氣體放電燈內(nèi)或涉及氣體放電燈的改進(jìn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體放電燈，特別涉及高強(qiáng)度放電(HID)燈，并更具體地涉及用于氣 體放電燈的電子鎮(zhèn)流器、在用于氣體放電燈的點(diǎn)火器內(nèi)使用的變壓器、用于氣體放電燈的 點(diǎn)火器和氣體放電燈組件。
背景技術(shù)：
在街頭或區(qū)域照明領(lǐng)域，已知的是采用氣體放電燈(例如但不限于高壓鈉燈)。這 類裝置由于其高照明效率的價(jià)值而是理想的。氣體放電燈由包括鎮(zhèn)流器和點(diǎn)火器的控制裝置(control gear)驅(qū)動(dòng)。在使用期 間，放電燈呈現(xiàn)的是負(fù)電阻特性，并且因此要求鎮(zhèn)流器調(diào)節(jié)提供給放電燈的電功率以避免 燈的級(jí)聯(lián)放電(cascadingdischarge)。兩階段過程被用來(lái)點(diǎn)亮放電燈。在開始的點(diǎn)火階段期間，點(diǎn)火器在放電燈兩端施 加高電壓(通常，對(duì)于冷燈高達(dá)5000V而對(duì)于熱燈高達(dá)25000V)以建立電弧。在通常的裝 置(arrangement)中，一旦建立電弧，則鎮(zhèn)流器向放電燈提供工作電壓以點(diǎn)殼燈。已知的是嘗試使鎮(zhèn)流器向放電燈提供恒流方波，該恒流方波的峰值_峰值電壓基 本上等于放電燈的正常工作電壓。一種試圖提供這樣一種恒流方波的鎮(zhèn)流器裝置包括通過具有初級(jí)和次級(jí)繞組的 耦合變壓器電耦合至放電燈的恒流源。電流擇一地沿著初級(jí)繞組的第一部分流動(dòng)以在次級(jí) 繞組中感應(yīng)出具有第一極性的第一電流，和沿著初級(jí)繞組的第二部分流動(dòng)以在次級(jí)繞組中 感應(yīng)出具有與第一方向(sense)相反的第二極性的第二電流。在這種方式下，在次級(jí)繞組 中感應(yīng)出接近方波的電流波形。但是這種裝置的一個(gè)缺點(diǎn)是在通過變壓器在次級(jí)繞組中感應(yīng)出第一和第二電流 時(shí)引入了延遲。結(jié)果是，在電流波形(在次級(jí)繞組中感應(yīng))的第一與第二電流之間的轉(zhuǎn)變 中有延遲，并且因此提供給放電燈的電流包括隨時(shí)間而變化的凈直流電流。這可能導(dǎo)致放 電燈在低頻或低功率下工作時(shí)出現(xiàn)消電離作用。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于氣體放電燈的電子鎮(zhèn)流器，包括含有恒 流源和開關(guān)的單向功率調(diào)節(jié)器，該開關(guān)可與至少一個(gè)放電燈直接地電耦合，以有選擇地引 導(dǎo)電流沿著第一方向和第二方向從所述恒流源經(jīng)過所述或每個(gè)放電燈，該第一和第二方向 是互為相反的。包含開關(guān)以有選擇地引導(dǎo)電流經(jīng)過所述或每個(gè)放電燈考慮到了在第一和第二方 向之間一般以15ns(在某些情況下小于10ns)進(jìn)行的電流流動(dòng)的轉(zhuǎn)換。這種在第一和第二 方向之間進(jìn)行的基本上是瞬間的電流流動(dòng)的轉(zhuǎn)換導(dǎo)致提供給所述或每個(gè)放電燈的電流基 本上是連續(xù)的并且沒有凈直流分量。這防止放電燈在較低功率條件下工作時(shí)的消電離作用，并且因此使得放電燈可以變暗而不會(huì)導(dǎo)致燈熄滅。優(yōu)選地，開關(guān)定義了第一導(dǎo)電路徑和第二導(dǎo)電路徑，電流沿著第一方向流經(jīng)第一 導(dǎo)電路徑并且沿著第二方向流經(jīng)第二導(dǎo)電路徑。第一和第二導(dǎo)電路徑有助于提供如上所述基本上是瞬間的轉(zhuǎn)換。可選地，每個(gè)導(dǎo)電路徑包括一對(duì)串聯(lián)的單向開關(guān)器件。這樣的器件在高的電壓和 電流等級(jí)下是可用的，并且能夠在“開啟”(導(dǎo)電的)狀態(tài)與“切斷”(不導(dǎo)電的)狀態(tài)之間 快速轉(zhuǎn)換(典型的小于10-15ns)。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，每個(gè)單向開關(guān)器件包括場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)。在本發(fā)明另一優(yōu)選的實(shí)施例中，每個(gè)單向開關(guān)器件包括絕緣柵雙極晶體管 (IGBT)。這類器件的優(yōu)點(diǎn)是具有必要的電壓和電流等級(jí)，并且提供了足夠快速的轉(zhuǎn)換速度。方便的是單向開關(guān)器件被設(shè)置在可與所述或每個(gè)氣體放電燈直接耦合的H形電 橋構(gòu)造內(nèi)，從而橋接第一和第二導(dǎo)電路徑。這種裝置以緊湊和容易實(shí)施的形式提供了所需 的第一和第二導(dǎo)電路徑?？蛇x地，功率調(diào)節(jié)器包括將交流電變換為直流電的功率變換器電路。這種功率調(diào) 節(jié)器的納入使得鎮(zhèn)流器可以在振蕩電壓源(諸如主電壓)上運(yùn)行。在本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例中，功率變換器電路進(jìn)一步包括能量存儲(chǔ)器。能量 存儲(chǔ)器確保來(lái)自恒流源的電流基本上保持不變并且省去了振蕩電壓源的任何振蕩單元。優(yōu)選地，功率變換器電路進(jìn)一步包括功率因子校正電路。功率因子校正電路的納 入有助于確保任何提供的電壓承受優(yōu)化的負(fù)荷，從而優(yōu)化了鎮(zhèn)流器的總體效率。電子鎮(zhèn)流器可以進(jìn)一步包括控制器以控制下列至少之一(i)恒流源提供的電流的大?。灰约?ii)開關(guān)在引導(dǎo)電流沿第一和第二方向經(jīng)過所述或每個(gè)放電燈之間轉(zhuǎn)換的頻率?？刂朴珊懔髟刺峁┑牡碾娏鞔笮〉哪芰κ沟面?zhèn)流器能夠在將所述或每個(gè)放電燈 的功率(即亮度)保持在恒定水平的同時(shí)，適應(yīng)所述或每個(gè)放電燈的電阻的變化。在這種 方式下，鎮(zhèn)流器能夠改善所述或每個(gè)放電燈的相關(guān)色溫(CCT)和顏色呈現(xiàn)指數(shù)(CRI)。可選地，控制器由模塊化的控制算法驅(qū)動(dòng)。模塊化的控制算法可包括第一和第二部分，第一部分涉及通用控制功能，而第二 部分涉及放電燈專用控制功能。這種布置考慮到制造一系列差異化的電子鎮(zhèn)流器的需要，可以通過激活通用控制 功能對(duì)這些電子鎮(zhèn)流器作類似的測(cè)試，但是隨后可以針對(duì)特定的應(yīng)用，通過增加與所需的 燈功能對(duì)應(yīng)的給定的第二部分而對(duì)這些電子鎮(zhèn)流器作快速的改動(dòng)。優(yōu)選地，控制器包括電壓測(cè)量裝置，用于測(cè)量所述或每個(gè)放電燈兩端的電壓；以 及電流測(cè)量裝置，用于測(cè)量提供給所述或每個(gè)放電燈的電流。控制器可進(jìn)一步包括功率計(jì)算器，用于計(jì)算所述或每個(gè)燈內(nèi)耗用的平均功率； 比較器，用于將所述或每個(gè)燈的平均功率與所需的燈功率作比較，控制器調(diào)節(jié)燈電流的大 小以實(shí)現(xiàn)所需的燈功率。這類特征使得鎮(zhèn)流器能夠通過調(diào)節(jié)提供給所述或每個(gè)放電燈的電流的大小，將提供給所述或每個(gè)放電燈的功率保持在所需的水平。此外，對(duì)所述或每個(gè)放電燈兩端的電壓的測(cè)量考慮到了對(duì)每個(gè)放電燈的性能的單 獨(dú)的監(jiān)測(cè)。結(jié)果是可以采取補(bǔ)救動(dòng)作(諸如使熄滅的放電燈短路)，從而使串聯(lián)的其它的放 電燈繼續(xù)工作?？蛇x地，控制器包括頻率控制器，以控制開關(guān)在引導(dǎo)電流沿第一和第二方向經(jīng)過 所述或每個(gè)放電燈之間轉(zhuǎn)換的頻率。控制轉(zhuǎn)換頻率的能力使得提供給所述或每個(gè)放電燈的 電流起著給例如點(diǎn)火器的信號(hào)的作用，從而避免了用另外的信號(hào)線來(lái)控制點(diǎn)火器的需要。方便地但非必要的是，頻率控制器使得開關(guān)以落在5Hz-300Hz范圍內(nèi)的頻率轉(zhuǎn)換。在本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例中，頻率控制器使得開關(guān)以第一較低頻率和第二較 高頻率轉(zhuǎn)換。開關(guān)以兩種這樣的頻率作轉(zhuǎn)換使得提供給所述或每個(gè)放電燈的電流攜帶二進(jìn) 制信號(hào)，該二進(jìn)制信號(hào)可被用來(lái)“開啟，，或“切斷”裝置。優(yōu)選地，較低的頻率在5-6Hz的范圍內(nèi)，并且較高的頻率在20-300HZ的范圍內(nèi)。以 這種方式相互隔開的離散的頻率范圍使得接收方能夠容易地區(qū)分由提供給所述或每個(gè)放 電燈的電流攜帶的兩種信號(hào)(例如“開啟/切斷”信號(hào))?？蛇x地，電子鎮(zhèn)流器包括指示器以指示鎮(zhèn)流器的工作狀態(tài)。提供這樣一種指示器 使得用戶能夠觀察鎮(zhèn)流器工作的階段(諸如點(diǎn)火、燈加熱或正常的運(yùn)行階段)，并且因此有 助于診斷伴隨放電燈組件的故障。優(yōu)選地，指示器包括視覺指示器。視覺指示器通過例如其顏色或其脈動(dòng)頻率，能夠容易地向用戶傳達(dá)工作狀態(tài)。按照本發(fā)明的第二方面，提供了一種在用于氣體放電燈的點(diǎn)火器中使用的變壓 器，包括具有互聯(lián)的芯柱的磁芯，每個(gè)芯柱包含磁電路；圍繞第一芯柱的第一次級(jí)繞組；圍繞第二芯柱的第二次級(jí)繞組；以及圍繞第三芯柱的初級(jí)繞組，初級(jí)繞組相對(duì)于第一和第二次級(jí)繞組設(shè)置為，使得來(lái)自初級(jí)繞組的磁通量在第一 和第二芯柱之間劃分并且在第一和第二芯柱的每一個(gè)中流向某一方向，從而在第一和第二 次級(jí)繞組經(jīng)串聯(lián)接頭而串聯(lián)連接時(shí)，最終的次級(jí)電壓是增加的，而當(dāng)電流從外部提供給所 述串聯(lián)接頭時(shí)，第一和第二芯柱內(nèi)的磁通量是抵消的，因而相對(duì)于單獨(dú)提取的每個(gè)次級(jí)繞 組的有效電感而言，降低了第一和第二次級(jí)繞組的有效電感。對(duì)次級(jí)電壓的求和在放電燈兩端提供了所需的高電壓脈沖，該脈沖在例如有合適 的驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加在初級(jí)繞組時(shí)可以用來(lái)建立電弧。減少第一和次級(jí)繞組的有效電感是需要的，因?yàn)檫@使得第一和次級(jí)繞組對(duì)例如提 供給連接至兩端的放電燈的電流的影響最小，并且從而有助于將放電燈的功率(即亮度) 保持在所需的恒定水平。優(yōu)選地，第一次級(jí)繞組沿著與第二次級(jí)繞組相反的方向纏繞。這使得在第一芯柱 內(nèi)流動(dòng)的磁通量沿著與在第二芯柱內(nèi)流動(dòng)的磁通量相反的方向流動(dòng)，從而按照變壓器的工 作配置，提供如上所述的所需的電壓求和和電感減少的效應(yīng)。
可選地，變壓器包含構(gòu)成多層PCB的印制繞組，多層PCB的每層具有第一、第二和 第三孔，磁芯的第一、第二和第三芯柱分別通過第一、第二和第三孔。按照本發(fā)明的第三方面，提供一種用于氣體放電燈的點(diǎn)火器，包含如上所述的變 壓器和用于驅(qū)動(dòng)初級(jí)繞組的驅(qū)動(dòng)電路，變壓器的第一和第二次級(jí)繞組可與放電燈串聯(lián)地電 華禹合?？膳c放電燈串聯(lián)地電耦合的第一和第二次級(jí)繞組意味著在放電燈的正常工作期 間，提供給放電燈的電流能夠使得第一和第二芯柱內(nèi)的磁通量抵消，并且從而在第一和第 二次級(jí)繞組的有效電感中產(chǎn)生所需的減小。而且點(diǎn)火器能夠提供高壓點(diǎn)火脈沖以在點(diǎn)火階段，在放電燈的兩端建立電弧。按照本發(fā)明的第四方面，提供一種氣體放電燈組件，包含如上所述的電子鎮(zhèn)流器， 所述電子鎮(zhèn)流器與至少一個(gè)放電燈直接地電耦合，所述或每個(gè)放電燈具有相應(yīng)的與其電耦 合的點(diǎn)火器。這樣一種裝置享有與上述電子鎮(zhèn)流器有關(guān)的優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)選地，電子鎮(zhèn)流器與多個(gè)串聯(lián)的放電燈電耦合。恒流源的提供確保提供給每個(gè) 放電燈的電流基本上獨(dú)立于給定放電燈兩端的電壓，并且因此可以驅(qū)動(dòng)不止一個(gè)的放電 燈。結(jié)果是，可以以緊湊和高效率的方式驅(qū)動(dòng)多個(gè)放電燈?？蛇x地，電子鎮(zhèn)流器和所述或每個(gè)放電燈相互緊鄰設(shè)置。這樣一種裝置考慮了鎮(zhèn) 流器和所述或每個(gè)放電燈被放置在同一位置(例如位于支柱或樁的頂部處的光源之內(nèi))的 情況。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，電子鎮(zhèn)流器和所述或每個(gè)放電燈相互隔開。這種裝置 為鎮(zhèn)流器相對(duì)于放電燈的放置提供了靈活性，例如使得能夠?qū)㈡?zhèn)流器放置在其端部包含放 電燈的支柱或樁的內(nèi)部。在本發(fā)明的進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例中，氣體放電燈組件包括鑒頻器，用于檢測(cè)開關(guān) 正在轉(zhuǎn)換恒流源提供的電流的頻率并且僅在檢測(cè)到所需的轉(zhuǎn)換頻率時(shí)，激活所述或每個(gè)點(diǎn) 火器。鑒頻器的納入考慮了對(duì)提供給所述或每個(gè)放電燈的電流所攜帶的例如二進(jìn)制信號(hào)的 譯碼。氣體放電燈組件可以進(jìn)一步包括點(diǎn)火器控制器，用于在放電燈前次熄滅之后阻止 放電燈的點(diǎn)火直到經(jīng)過預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔。這些特征阻止了對(duì)過熱而無(wú)法點(diǎn)火的放電燈作再 次點(diǎn)火的嘗試，并且從而減少了損壞放電燈內(nèi)電極的危險(xiǎn)?？蛇x地，所述或每個(gè)點(diǎn)火器為如上所述的點(diǎn)火器。按照本發(fā)明的第五方面，提供一種用于氣體放電燈的模塊化控制裝置，包括多個(gè) 單元，每個(gè)單元被容納在單獨(dú)的具有至少一個(gè)連接器的外殼內(nèi)，一個(gè)外殼的所述或每個(gè)連 接器與另一個(gè)外殼的相應(yīng)的連接器可相互接合，由此一個(gè)單元可與另一個(gè)單元電耦合，以 構(gòu)成周于控制氣體放電燈的所需的控制裝置。上述特征考慮到提供這樣的控制裝置，通過選擇包含在控制裝置內(nèi)的所需的單元 并且將它們相互耦合，可以容易地根據(jù)特定的系統(tǒng)要求進(jìn)行配置。優(yōu)選地，每個(gè)外殼包括指示器以指示容納在其中的單元的工作狀態(tài)。提供這樣一 種指示器使得用戶能夠觀察給定單元的工作狀態(tài)，并且從而有助于診斷伴隨控制裝置的故障。
優(yōu)選地，每個(gè)指示器包括視覺指示器。視覺指示器通過例如其顏色或其脈動(dòng)頻率， 能夠容易地向用戶傳達(dá)工作狀態(tài)。


現(xiàn)在借助非限定實(shí)例，參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作簡(jiǎn)要的描述，其中圖1示出了氣體放電燈組件的示意圖；圖2示出了按照本發(fā)明第一實(shí)施例的電子鎮(zhèn)流器的示意圖；圖3示出了典型的恒流源電路的示意圖；圖4示出了在第一種配置下圖2所示的電子鎮(zhèn)流器某一部分的放大視圖；圖5示出了在第二種配置下圖4所示的電子鎮(zhèn)流器的示意圖；圖6示出了按照本發(fā)明第二實(shí)施例的變壓器的示意圖；圖7 (a)示出了圖6所示的變壓器的正視圖；圖7(b)示出了圖6所示的變壓器的平面圖；圖8示出了按照本發(fā)明第四實(shí)施例的氣體放電燈組件的示意圖；圖9示出了按照本發(fā)明第五實(shí)施例的氣體放電燈組件的示意圖；圖10示出了按照本發(fā)明第六實(shí)施例的模塊化控制裝置；圖11示出了構(gòu)成圖10所示的模塊化控制裝置一部分的第一外殼；圖12(a)示出了構(gòu)成圖10所示模塊化控制裝置一部分的第二外殼的第一視圖；以 及圖12(b)示出了圖12(a)所示的第二外殼的與第一視圖相反的第二視圖。
具體實(shí)施例方式通常用標(biāo)號(hào)10標(biāo)示按照本發(fā)明第一實(shí)施例的電子鎮(zhèn)流器。電子鎮(zhèn)流器10包含單向功率調(diào)節(jié)器12，該單向功率調(diào)節(jié)器包括恒流源14和開關(guān) 16。如圖2和4所示，開關(guān)16可電耦合至氣體放電燈18。如所示的，在所謂的一體化裝置 中，電子鎮(zhèn)流器10可以緊鄰放電燈放置。開關(guān)16限定了第一導(dǎo)電路徑CP1和第二導(dǎo)電路徑CP2，電流沿第一方向D1流經(jīng)第 一導(dǎo)電路徑，并沿第二方向D2流經(jīng)第二導(dǎo)電路徑。每個(gè)導(dǎo)電路徑CP1和CP2包括一對(duì)串聯(lián)的單向開關(guān)器件20、22、24、26。在所示的 實(shí)施例中，單向開關(guān)器件20、22、24、26的每一個(gè)為場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)。在本發(fā)明的其它實(shí) 施例(未示出)中，單向開關(guān)器件20、22、24、26中的一個(gè)或多個(gè)可以包括絕緣柵雙極晶體 管(IGBT)。單向開關(guān)器件20、22、24、26設(shè)置在H形電橋構(gòu)造內(nèi)。放電燈18可直接耦合至單 向開關(guān)器件20、22、24、26從而橋接第一和第二導(dǎo)電路徑CP1、CP2。功率調(diào)節(jié)器12包括將交流電變換為直流電的功率變換器電路28、諸如電容器之 類的能量存儲(chǔ)器30和功率校正電路(未示出)。如圖3所示，功率變換器電路28可以包括恒流源電路32。所示的恒流源電路32 包括電感線圈34、二極管36和晶體管38，雖然其它單元也是可能的。鎮(zhèn)流器10還包括控制恒流源14提供的電流的大小的控制器(未示出)。合適的控制器的一種形式是微控制器。控制器由包含第一和第二部分的模塊化的控制算法驅(qū)動(dòng)。第一部分涉及通用控制 功能而第二部分涉及放電燈18的專用控制功能?？刂破鬟€包括測(cè)量放電燈18兩端電壓的電壓測(cè)量裝置(未示出)、測(cè)量提供給放 電燈18的電流的電流測(cè)量裝置(未示出)、計(jì)算放電燈18內(nèi)消耗的平均功率的功率計(jì)算器 (未示出)和將放電燈的平均功率與所需的燈功率進(jìn)行比較的比較器(未示出)。電子鎮(zhèn)流器10進(jìn)一步包括指示鎮(zhèn)流器10的工作狀態(tài)的視覺指示器(未示出)。在使用中，第一對(duì)單向開關(guān)器件20、26是閉合的(而第二對(duì)單向開關(guān)器件22、24 仍然是開路的)以形成完整的第一導(dǎo)電路徑CP1，并且引導(dǎo)電流沿第一方向D1，從恒流源14 經(jīng)過放電燈18。在一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間段之后，第一對(duì)單向開關(guān)器件20、26開路以斷開第一導(dǎo)電路徑 CP1，而第二對(duì)單向開關(guān)器件22、24閉合以形成完整的第二導(dǎo)電路徑CP2，并且引導(dǎo)電流沿 第二方向D2，從恒流源14經(jīng)過放電燈18。對(duì)第一和第二對(duì)單向開關(guān)器件的擇一性的操作有選擇地引導(dǎo)電流沿第一和第二 方向D1、D2，從恒流源14經(jīng)過放電燈18。因此恒流方波以電流在第一和第二方向Dl、D2之間的流動(dòng)基本上瞬間地作轉(zhuǎn)換 的方式被提供給放電燈18，這導(dǎo)致提供給放電燈18的電流基本上是連續(xù)的并且沒有凈直 流分量?？刂破鞅O(jiān)測(cè)提供給放電燈18的平均功率并且調(diào)整恒流源14提供的電流的大小以 實(shí)現(xiàn)所需的燈功率(即亮度)。電子鎮(zhèn)流器10還可直接耦合至串聯(lián)連接的第一放電燈18和第二放電燈40，放 電燈18、40可直接耦合至單向開關(guān)器件20、22、24、26，從而橋接第一和第二導(dǎo)電路徑CP1、 CP2。在使用中，對(duì)第一對(duì)單向開關(guān)器件20、26和第二對(duì)單向開關(guān)器件22、24的擇一性 的操作有選擇地引導(dǎo)電流沿第一和第二方向D1、D2，從恒流源14經(jīng)過放電燈18、52。上述裝置是可行的，這是因?yàn)樘峁┝瞬皇苊總€(gè)放電燈18、40兩端的電壓影響的基 本恒定的電流。由于輸入每個(gè)放電燈18、40的功率將與其電壓等級(jí)成比例，因此希望第一和第二 燈18、40具有相似的特性。然而可以驅(qū)動(dòng)放電燈18、40(并且實(shí)際上是兩個(gè)以上的這樣的放電燈)的任意組
1=1 o電子鎮(zhèn)流器10可以包括控制器，該控制器控制由恒流源14提供的電流的大小并 且包括頻率控制器(未示出)，以控制開關(guān)16在引導(dǎo)電流沿第一和第二方向D1、D2經(jīng)過所 述或每個(gè)放電燈18、40之間轉(zhuǎn)換的頻率。頻率控制器優(yōu)選地使開關(guān)16以落在5Hz-300Hz范圍內(nèi)的頻率轉(zhuǎn)換，并且更優(yōu)選地 是以5-6Hz范圍內(nèi)的第一較低頻率轉(zhuǎn)換，和以20-300HZ范圍內(nèi)的第二較高頻率轉(zhuǎn)換。如圖6所示，一般用標(biāo)號(hào)70標(biāo)示按照本發(fā)明第二實(shí)施例的變壓器。變壓器60包括具有互連的芯柱64、66、68的磁芯62，每個(gè)芯柱包含有磁電路。變壓器60還包含圍繞第一芯柱64的第一次級(jí)繞組70、圍繞第二芯柱66的第二次級(jí)繞組72和圍繞第三芯柱68的初級(jí)繞組74。初級(jí)繞組74定位在第一和第二次級(jí)繞組70、72之間，并且第一次級(jí)繞組70沿著 與第二次級(jí)繞組72相反的方向(sense)纏繞。變壓器60包括構(gòu)成多層印刷電路板(PCB) 78的印制繞組76。PCB78的每層包含第一、第二和第三孔80、82、84，磁芯62的第一、第二、第三芯柱 64,66和68通過第一、第二和第三孔。在選擇性的實(shí)施例(未示出)中，變壓器60可以利用常規(guī)的變壓器繞組技術(shù)構(gòu)建。在使用中，來(lái)自初級(jí)繞組74的磁通量在第一和第二芯柱64、66之間劃分，并且在 第一和第二芯柱64、66的每個(gè)內(nèi)沿著相反的方向流動(dòng)。磁通量在第一和第二芯柱64、66內(nèi)流動(dòng)的方式為，在第一和第二次級(jí)繞組70、72 經(jīng)串聯(lián)接頭而串聯(lián)連接時(shí)，最終的次級(jí)電壓是增加的，而當(dāng)電流從外部提供給所述串聯(lián)接 頭時(shí)，第一和第二芯柱64、66內(nèi)的磁通量是抵消的，因而相對(duì)于單獨(dú)提取的每個(gè)次級(jí)繞組 70,72的有效電感而言，降低了第一和第二次級(jí)繞組70、72的有效電感。一般用標(biāo)號(hào)90標(biāo)示按照本發(fā)明第三實(shí)施例的用于氣體放電燈的點(diǎn)火器。點(diǎn)火器90包括變壓器60和驅(qū)動(dòng)變壓器60的初級(jí)繞組74的驅(qū)動(dòng)電路92。例如如 圖4和5所示，變壓器60的第一和第二次級(jí)繞組70、72可與放電燈18、52串聯(lián)電耦合。在點(diǎn)火階段，驅(qū)動(dòng)電路92在初級(jí)繞組74上施加高電流脈沖。磁芯62內(nèi)產(chǎn)生的磁 通量沿第一方向通過第一芯柱64并沿相反的方向通過第二芯柱66，并且次級(jí)繞組70、72兩 端的最終形成的電壓相互得到加強(qiáng)以提供建立電弧并點(diǎn)火相應(yīng)的放電燈18、52所需的高 電壓。典型地，驅(qū)動(dòng)電路92在初級(jí)繞組74上施加一連串的高電流脈沖或正弦波。在放電燈18、52的正常工作期間，由恒流源14提供給放電燈18、52的電流流過第 一和第二次級(jí)繞組70、72。該電流在第一和第二芯柱64、66內(nèi)產(chǎn)生的磁通量相互抵消，并且 因此減少了次級(jí)繞組70、72的有效電感。這有助于確保從恒流源14流經(jīng)放電燈18、52的 電流的轉(zhuǎn)換不會(huì)降級(jí)或減速，并且由此將提供給放電燈18、52的功率保持在恒定的水平。如圖8所示，通常用標(biāo)號(hào)100標(biāo)示按照本發(fā)明第四實(shí)施例的氣體放電燈組件。氣體放電燈組件100包括與第一放電燈18直接電耦合的電子鎮(zhèn)流器10，該第一放 電燈具有相應(yīng)的與之相連的點(diǎn)火器90。點(diǎn)火器90經(jīng)電橋整流器108從鎮(zhèn)流器10接收功 率。在所謂的兩部分裝置中，鎮(zhèn)流器10和放電燈18相互隔開。在本發(fā)明的其它的實(shí)施例中，鎮(zhèn)流器10和放電燈18可以在一體化裝置中相鄰設(shè)置。在所示的實(shí)施例中，鎮(zhèn)流器10包括具有頻率控制器的控制器以控制這樣的頻率， 開關(guān)16以該頻率在引導(dǎo)來(lái)自恒流源14的電流沿第一和第二方向Dl、D2流經(jīng)放電燈18之 間轉(zhuǎn)換。頻率控制器使得開關(guān)16以5-6Hz的范圍內(nèi)的第一較低頻率轉(zhuǎn)換和以20-300HZ范
圍內(nèi)的第二較高頻率轉(zhuǎn)換。氣體放電燈組件100還包括鑒頻器102以及點(diǎn)火器控制器(未示出)，該點(diǎn)火器控 制器用于在放電燈18前次熄滅之后阻止放電燈18的點(diǎn)火直到經(jīng)過預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔。
氣體放電燈組件100還可包括適于與其它裝置或調(diào)制解調(diào)器通信的調(diào)制解調(diào)器 104。特別是，調(diào)制解調(diào)器104可以配置為允許用于接收或發(fā)送信息目的的通信被解釋和/ 或翻譯或變換為眾多的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和信號(hào)電平，例如DALI、RS485、RS-232、電源線路通信 (PLC)和無(wú)線信令。調(diào)制解調(diào)器104可以允許氣體放電燈組件100經(jīng)板上的紅外線通信端口接口 106 接收用于控制放電燈18的功率(即亮度)的目的的命令指令。氣體放電燈組件100也可以能夠經(jīng)輸入端口，從第三方設(shè)備或系統(tǒng)接收0-10伏特 的直流控制輸入信號(hào)，以控制放電燈18的功率(即亮度)。在點(diǎn)火階段，頻率控制器使得開關(guān)16以第一較低頻率轉(zhuǎn)換流經(jīng)放電燈18的電流。 鑒頻器102檢測(cè)轉(zhuǎn)換頻率并且激活點(diǎn)火器90內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電路92，從而為建立電弧而在放電燈 18的兩端產(chǎn)生高壓。一旦由控制器建立并檢測(cè)到電弧，則頻率控制器將使得開關(guān)16以第二較高頻率 轉(zhuǎn)換流經(jīng)放電燈18的電流。鑒頻器102檢測(cè)差異化的轉(zhuǎn)換頻率并且去激活點(diǎn)火器90內(nèi)的 驅(qū)動(dòng)電路92。在這種方式下，可以利用恒流源給放電燈18提供的電流的轉(zhuǎn)換頻率來(lái)控制點(diǎn)火 器90，從而省去了在控制器(即鎮(zhèn)流器)與點(diǎn)火器90之間的附加的控制引線的需要。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，頻率控制器和鑒頻器可以以相反的方式工作，較高的 轉(zhuǎn)換頻率使鑒頻器激活驅(qū)動(dòng)電路92。如圖9所示，通常用標(biāo)號(hào)110標(biāo)示按照本發(fā)明第五實(shí)施例的氣體放電燈組件。第二氣體放電燈組件110類似于第一氣體放電燈組件100并且相同的特征享有同
一標(biāo)號(hào)。第二氣體放電燈組件110包括與第一放電燈18和第二放電燈40直接電耦合的電 子鎮(zhèn)流器10。放電燈18、40的每一個(gè)具有相應(yīng)的與之相連的點(diǎn)火器90。在兩部分裝置中， 鎮(zhèn)流器10和放電燈18、40相互隔開。第二氣體放電燈組件110的工作與第一氣體放電燈組件100的基本上相同，但是 鑒頻器102根據(jù)需要同時(shí)激活每個(gè)點(diǎn)火器90的驅(qū)動(dòng)電路92。通常用標(biāo)號(hào)120標(biāo)示本發(fā)明第六實(shí)施例的模塊化控制裝置。模塊化控制裝置120包括多個(gè)單元(未示出)，每個(gè)單元被容納在單獨(dú)的外殼 122、124、126內(nèi)。每個(gè)外殼122、124、126具有至少一個(gè)連接器128，該連接器與另一個(gè)外殼 122、124、126的相應(yīng)的連接器128可相互接合。在所示的實(shí)施例中，模塊化控制裝置120包括容納電子鎮(zhèn)流器10的第一外殼122、 容納調(diào)制解調(diào)器104的第二外殼124和容納保險(xiǎn)絲盒的第三外殼126。第一外殼122包括一對(duì)凸起連接器(male connector) 130，而第二外殼124包括一 對(duì)凸起連接器130和一對(duì)內(nèi)凹連接器(femalecormector) 132，并且第三外殼126包括一對(duì) 內(nèi)凹連接器132。凸起和內(nèi)凹連接器130、132可以互相電耦合，并且因此通過根據(jù)需要而選擇特定 的第一、第二和/或第三外殼122、124、126，允許形成所需的控制裝置。每個(gè)外殼122、124、126包括視覺指示器134以指示容納在其中的單元的工作狀態(tài)。
權(quán)利要求
一種用于氣體放電燈的電子鎮(zhèn)流器，包括含有恒流源和開關(guān)的單向功率調(diào)節(jié)器，該開關(guān)可與至少一個(gè)放電燈直接地電耦合，以有選擇地引導(dǎo)電流沿著第一方向和第二方向從所述恒流源經(jīng)過所述或每個(gè)放電燈，該第一和第二方向是互為相反的。
2.如權(quán)利要求1所述的電子鎮(zhèn)流器，其中，所述開關(guān)定義了第一導(dǎo)電路徑和第二導(dǎo)電 路徑，所述電流沿著所述第一方向流經(jīng)所述第一導(dǎo)電路徑并且沿著所述第二方向流經(jīng)所述 第二導(dǎo)電路徑。
3.如權(quán)利要求2所述的電子鎮(zhèn)流器，其中，每個(gè)導(dǎo)電路徑包括一對(duì)串聯(lián)的單向開關(guān)器件。
4.如權(quán)利要求3所述的電子鎮(zhèn)流器，其中，每個(gè)單向開關(guān)器件包括場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (FET)。
5.如權(quán)利要求3所述的電子鎮(zhèn)流器，其中，每個(gè)單向開關(guān)器件包括絕緣柵雙極晶體管 (IGBT)。
6.如權(quán)利要求3-5中任意一項(xiàng)所述的電子鎮(zhèn)流器，其中，所述單向開關(guān)器件被設(shè)置在 可與所述或每個(gè)氣體放電燈直接耦合的H形電橋構(gòu)造內(nèi)，從而橋接所述第一和第二導(dǎo)電路徑。
7.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電子鎮(zhèn)流器，其中，所述功率調(diào)節(jié)器包括將交流電轉(zhuǎn) 換為直流電的功率變換器電路。
8.如權(quán)利要求7所述的電子鎮(zhèn)流器，其中，所述功率變換器電路進(jìn)一步包括能量存儲(chǔ)o
9.如權(quán)利要求7或8所述的電子鎮(zhèn)流器，其中，所述功率變換器電路進(jìn)一步包括功率因 子校正電路。
10.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電子鎮(zhèn)流器，進(jìn)一步包括控制器以控制下列至少之(i)恒流源提供的電流的大??；以及(ii)開關(guān)在引導(dǎo)電流沿第一和第二方向經(jīng)過所述或每個(gè)放電燈之間轉(zhuǎn)換的頻率。
11.如權(quán)利要求10所述的電子鎮(zhèn)流器，其中控制器由模塊化的控制算法驅(qū)動(dòng)。
12.如權(quán)利要求11所述的電子鎮(zhèn)流器，其中模塊化的控制算法包括第一和第二部分， 第一部分涉及通用控制功能，而第二部分涉及放電燈專用控制功能。
13.如權(quán)利要求10-12中任意一項(xiàng)所述的電子鎮(zhèn)流器，其中控制器包括電壓測(cè)量裝 置，用于測(cè)量所述或每個(gè)放電燈兩端的電壓；以及電流測(cè)量裝置，用于測(cè)量提供給所述或每 個(gè)放電燈的電流。
14.如權(quán)利要求13所述的電子鎮(zhèn)流器，其中控制器進(jìn)一步包括功率計(jì)算器，用于計(jì)算 所述或每個(gè)燈內(nèi)耗用的平均功率；比較器，用于將所述或每個(gè)燈的平均功率與所需的燈功 率作比較，所述控制器調(diào)節(jié)恒流源提供的電流的大小以實(shí)現(xiàn)所需的燈功率。
15.如權(quán)利要求10-14中任意一項(xiàng)所述的電子鎮(zhèn)流器，其中控制器包括頻率控制器，以 控制開關(guān)在正極性和負(fù)極性之間轉(zhuǎn)換的頻率。
16.如權(quán)利要求15所述的電子鎮(zhèn)流器，其中頻率控制器使得開關(guān)以落在5Hz-300Hz范 圍內(nèi)的頻率轉(zhuǎn)換。
17.如權(quán)利要求15或16所述的電子鎮(zhèn)流器，其中頻率控制器使得開關(guān)以第一較低頻率和第二較高頻率轉(zhuǎn)換。
18.如權(quán)利要求17所述的電子鎮(zhèn)流器，其中所述較低的頻率在5-6Hz的范圍內(nèi)，所述較 高的頻率在20-300Hz的范圍內(nèi)。
19.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電子鎮(zhèn)流器，包括指示器以指示所述鎮(zhèn)流器的工作 狀態(tài)。
20.如權(quán)利要求19所述的電子鎮(zhèn)流器，其中所述指示器包括視覺指示器。
21.一種在用于氣體放電燈的點(diǎn)火器中使用的變壓器，包括 具有互聯(lián)的芯柱的磁芯，每個(gè)芯柱包含磁電路；圍繞第一芯柱的第一次級(jí)繞組； 圍繞第二芯柱的第二次級(jí)繞組；以及 圍繞第三芯柱的初級(jí)繞組，所述初級(jí)繞組相對(duì)于所述第一和第二次級(jí)繞組設(shè)置為，使得來(lái)自初級(jí)繞組的磁通量在 第一和第二芯柱之間劃分并且在第一和第二芯柱的每一個(gè)中流向某一方向，從而在第一和 第二次級(jí)繞組經(jīng)串聯(lián)接頭而串聯(lián)連接時(shí)，最終的次級(jí)電壓是增加的，而當(dāng)電流從外部提供 給所述串聯(lián)接頭時(shí)，第一和第二芯柱內(nèi)的磁通量是抵消的，因而相對(duì)于單獨(dú)提取的每個(gè)次 級(jí)繞組的有效電感而言，降低了第一和第二次級(jí)繞組的有效電感。
22.如權(quán)利要求21所述的變壓器，其中第一次級(jí)繞組沿著與第二次級(jí)繞組相反的方向 纏繞。
23.如權(quán)利要求21或22所述的變壓器，包含構(gòu)成多層PCB的印制繞組，多層PCB的每 層具有第一、第二和第三孔，磁芯的第一、第二和第三芯柱分別通過第一、第二和第三孔。
24.一種用于氣體放電燈的點(diǎn)火器，包含如權(quán)利要求21-23中任意一項(xiàng)所述的變壓器 和用于驅(qū)動(dòng)初級(jí)繞組的驅(qū)動(dòng)電路，變壓器的第一和第二次級(jí)繞組可與放電燈串聯(lián)地電耦合。
25.一種氣體放電燈組件，包含如權(quán)利要求1-20中任意一項(xiàng)所述的電子鎮(zhèn)流器，所述 電子鎮(zhèn)流器與至少一個(gè)放電燈直接地電耦合，所述或每個(gè)放電燈具有相應(yīng)的與其電耦合的 點(diǎn)火器。
26.如權(quán)利要求25所述的氣體放電燈組件，其中電子鎮(zhèn)流器與多個(gè)串聯(lián)的放電燈電耦合。
27.如權(quán)利要求25或26所述的氣體放電燈組件，其中電子鎮(zhèn)流器和所述或每個(gè)放電燈 相互緊鄰設(shè)置。
28.如權(quán)利要求25或26所述的氣體放電燈組件，其中電子鎮(zhèn)流器和所述或每個(gè)放電燈相互隔開。
29.如權(quán)利要求28所述的氣體放電燈組件，進(jìn)一步包括鑒頻器，用于檢測(cè)開關(guān)正在轉(zhuǎn) 換恒流源提供的電流的頻率并且僅在檢測(cè)到所需的轉(zhuǎn)換頻率時(shí)，激活所述或每個(gè)點(diǎn)火器。
30.如權(quán)利要求25-29中任意一項(xiàng)所述的氣體放電燈組件，進(jìn)一步包括點(diǎn)火器控制器， 用于在放電燈前次熄滅之后阻止放電燈的點(diǎn)火直到經(jīng)過預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔。
31.如權(quán)利要求25-30中任意一項(xiàng)所述的氣體放電燈組件，其中所述或每個(gè)點(diǎn)火器為 如權(quán)利要求24所述的點(diǎn)火器。
32.一種用于氣體放電燈的模塊化控制裝置，包括多個(gè)單元，每個(gè)單元被容納在單獨(dú)的具有至少一個(gè)連接器的外殼內(nèi)，一個(gè)外殼的所述或每個(gè)連接器與另一個(gè)外殼的相應(yīng)的連接 器可相互接合，由此一個(gè)單元可與另一個(gè)單元電耦合，以構(gòu)成用于控制氣體放電燈的所需 的控制裝置。
33.如權(quán)利要求32所述的模塊化控制裝置，其中每個(gè)外殼包括指示器以指示容納在其 中的單元的工作狀態(tài)。
34.如權(quán)利要求32所述的模塊化控制裝置，其中每個(gè)指示器包括視覺指示器。
全文摘要
一種用于氣體放電燈(18)的電子鎮(zhèn)流器(10)，包括恒流源(14)和開關(guān)(16)。一種在用于氣體放電燈(18，40)的點(diǎn)火器(90)中使用的變壓器(60)，包含具有互聯(lián)的芯柱(64，66，68)的磁芯(62)、圍繞第一芯柱(64)的第一次級(jí)繞組(70)、圍繞第二芯柱(66)的第二次級(jí)繞組(72)以及圍繞第三芯柱(68)的初級(jí)繞組(74)。一種用于氣體放電燈(18，40)的點(diǎn)火器(90)，包含如上所述的變壓器(60)和用于驅(qū)動(dòng)初級(jí)繞組(74)的驅(qū)動(dòng)電路(92)。變壓器(60)的第一和第二次級(jí)繞組(70，72)可與放電燈(18，40)串聯(lián)地電耦合。
文檔編號(hào)H05B41/288GK101855942SQ200880106164
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2008年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月9日
發(fā)明者B·普菲菲爾, E·莫雷爾, G·海勒曼斯, J·-P·孔茨曼, M·麥根, P·克拉克, P·?？怂估?申請(qǐng)人:泰科電子雷伊化學(xué)有限責(zé)任公司