專(zhuān)利名稱(chēng)：用于驅(qū)動(dòng)高壓放電燈的電路裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明基于一種根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求和從屬權(quán)利要求的類(lèi)型的、用于驅(qū)動(dòng)高壓放電燈的方法和電路裝置，其中高壓放電燈由逆變器以矩形燈電流來(lái)驅(qū)動(dòng)，所述燈電流具有帶有正電流流動(dòng)的正相和帶有負(fù)電流流動(dòng)的負(fù)相，并且逆變器被調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)。
背景技術(shù)：
高壓放電燈通常借助低頻率的矩形電流來(lái)驅(qū)動(dòng)，以便模擬直流電流驅(qū)動(dòng)。該驅(qū)動(dòng)模式也稱(chēng)為“搖擺式直流電流驅(qū)動(dòng)”。在此，低頻率的矩形電流的頻率比輸入電源頻率大最多一個(gè)倍率(Potenz)。于是，基本上進(jìn)行高壓放電燈的直流驅(qū)動(dòng)，燈電流被有規(guī)律地反轉(zhuǎn)極性，以將燈電極均勻地負(fù)載。在此，通常實(shí)施功率調(diào)節(jié)，以驅(qū)動(dòng)高壓放電燈。在舊燈的情況下，有時(shí)在燈電壓中出現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)，這會(huì)導(dǎo)致不希望的功率波動(dòng)。該波動(dòng)可以通過(guò)相應(yīng)地快速的調(diào)節(jié)來(lái)抑制。然而，帶有小的時(shí)間常數(shù)的快速調(diào)節(jié)在驅(qū)動(dòng)高壓放電燈的情況下具有提高的閃爍傾向性的缺點(diǎn)。如果調(diào)節(jié)具有非常大的時(shí)間常數(shù)，則閃爍傾向性小，然而非對(duì)稱(chēng)性會(huì)由于調(diào)節(jié)的大的時(shí)間常數(shù)而未被補(bǔ)償。在此，調(diào)節(jié)的大的時(shí)間常數(shù)理解為如下值，該值例如比矩形燈電流的基礎(chǔ)工作頻率的時(shí)間常數(shù)大一個(gè)倍率。任務(wù)本發(fā)明的任務(wù)是，提出一種用于驅(qū)動(dòng)高壓放電燈的方法，其中高壓放電燈由逆變器以矩形燈電流來(lái)驅(qū)動(dòng)，該燈電流具有帶有正電流的正相和帶有負(fù)電流的負(fù)相，并且逆變器被調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)，該調(diào)節(jié)裝置以具有大的時(shí)間常數(shù)的非常緩慢的調(diào)節(jié)來(lái)工作，并且補(bǔ)償在燈電壓中可能出現(xiàn)的非對(duì)稱(chēng)性。

發(fā)明內(nèi)容
該任務(wù)的關(guān)于方法的解決方案通過(guò)一種用于驅(qū)動(dòng)高壓放電燈的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中高壓放電燈由逆變器以矩形燈電流來(lái)驅(qū)動(dòng)，該燈電流具有帶有正電流流動(dòng)的正相和帶有負(fù)電流流動(dòng)的負(fù)相，并且逆變器被調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)，所述方法的特征在于以下步驟-針對(duì)正電流流動(dòng)測(cè)量表示燈功率或者矩形燈電流的值，-針對(duì)負(fù)電流流動(dòng)測(cè)量表示燈功率或者矩形燈電流的值，-針對(duì)具有正電流流動(dòng)的相，分別從燈功率的參考量或矩形燈電流的參考量以及所測(cè)量的值的參考量計(jì)算預(yù)給定的設(shè)定值，-針對(duì)具有負(fù)電流流動(dòng)的相，分別從燈功率的參考量或矩形燈電流的參考量以及所測(cè)量的值的參考量計(jì)算預(yù)給定的設(shè)定值，-將兩個(gè)預(yù)給定的設(shè)定值輸出給逆變器。在此，矩形燈電流優(yōu)選具有小于500Hz的頻率，尤其是小于IlOHz的頻率。由此， 燈在一定程度上以直流電流來(lái)驅(qū)動(dòng)，并且電極負(fù)荷均勻且最小。
在此，用于調(diào)節(jié)裝置的、燈功率的參考量或者矩形燈電流的參考量?jī)?yōu)選對(duì)于兩個(gè)相是相同的。由此，燈在每個(gè)相中被調(diào)節(jié)到相同的功率，這得到均勻的電極負(fù)荷。如果用于調(diào)節(jié)裝置的、表示燈功率或者矩形燈電流的值由逆變器的輸入電壓、逆變器的輸入電流、高壓放電燈的電壓以及校正因子來(lái)計(jì)算，則可以省去費(fèi)事的燈電流測(cè)量， 并且盡管如此可以以足夠的精度來(lái)計(jì)算燈功率。在此，在兩個(gè)相的相繼的預(yù)給定的設(shè)定值之間優(yōu)選地有時(shí)間間隔，該時(shí)間間隔的長(zhǎng)度在Ims到數(shù)秒之間，尤其是在5ms到50ms之間。由此，可以實(shí)現(xiàn)緩慢并且成本低廉的調(diào)節(jié)，該調(diào)節(jié)在工作中表現(xiàn)出小的閃爍傾向性。該任務(wù)的關(guān)于電路裝置的解決方案通過(guò)用于驅(qū)動(dòng)高壓放電燈的電路裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)， 該電路裝置具有用于驅(qū)動(dòng)高壓放電燈的逆變器，其產(chǎn)生低頻的矩形燈電流，其中矩形燈電流具有帶有正電流流動(dòng)的正相和帶有負(fù)電流流動(dòng)的負(fù)相，并且逆變器被調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)，其中調(diào)節(jié)裝置將正相和負(fù)相彼此分離地調(diào)節(jié)。在此，用于調(diào)節(jié)裝置的、燈功率的參考量或矩形燈電流的參考量?jī)?yōu)選對(duì)于兩個(gè)相是相同的。由此，燈在每個(gè)相中被調(diào)節(jié)到相同的功率上，這得到均勻的電極負(fù)荷。在此優(yōu)選的是，調(diào)節(jié)裝置在此測(cè)量逆變器的輸入電壓、逆變器的輸入電流和高壓放電燈的電壓，并且從這些量中借助于校正因數(shù)和參考量來(lái)計(jì)算表示燈功率或者矩形燈電流的值。通過(guò)該措施，可以省去費(fèi)事的燈電流測(cè)量，并且盡管如此仍然以足夠的精度來(lái)計(jì)算燈功率。優(yōu)選的是，調(diào)節(jié)裝置在每個(gè)相中單獨(dú)地確定表示燈功率或者矩形燈電流的值，并且基于所測(cè)量的值針對(duì)每個(gè)相產(chǎn)生預(yù)給定的設(shè)定值。由此，調(diào)節(jié)裝置可以以較少的開(kāi)銷(xiāo)針對(duì)每個(gè)相產(chǎn)生足夠精確的預(yù)給定的設(shè)定值。為了簡(jiǎn)化處理，調(diào)節(jié)裝置在此優(yōu)選地將表示燈功率或者矩形燈電流的值分別存儲(chǔ)在彼此分離的、與兩個(gè)相有關(guān)的存儲(chǔ)單元中?，F(xiàn)在，調(diào)節(jié)裝置優(yōu)選地借助于所存儲(chǔ)的值針對(duì)每個(gè)相單獨(dú)地產(chǎn)生預(yù)給定的設(shè)定值，該預(yù)給定的設(shè)定值隨后輸出給逆變器。調(diào)節(jié)裝置優(yōu)選地在如下間隔中產(chǎn)生預(yù)給定的設(shè)定值，該間隔的長(zhǎng)度在Ims到數(shù)秒之間、尤其在5ms到50ms之間。由此，可以實(shí)現(xiàn)緩慢并且成本低廉的調(diào)節(jié)，該調(diào)節(jié)在工作中表現(xiàn)少的閃爍傾向性。在此，預(yù)給定的設(shè)定值的頻率優(yōu)選比矩形燈電流的頻率小至少一個(gè)倍率。在此，調(diào)節(jié)裝置優(yōu)選具有數(shù)字調(diào)節(jié)器，該數(shù)字調(diào)節(jié)器帶有微控制器。因?yàn)樵谠S多現(xiàn)代的用于驅(qū)動(dòng)放電燈的電路裝置中實(shí)現(xiàn)有微控制器，所以根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)裝置可以實(shí)現(xiàn)為純軟件，這節(jié)省成本。根據(jù)本發(fā)明的用于驅(qū)動(dòng)高壓放電燈的方法和根據(jù)本發(fā)明的用于驅(qū)動(dòng)高壓放電燈的電路裝置的其他有利的改進(jìn)方案和擴(kuò)展方案從其他從屬權(quán)利要求和以下的描述中得到。


本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、特征和細(xì)節(jié)借助以下對(duì)實(shí)施例的描述以及借助附圖來(lái)得到， 在附圖中相同或者功能相同的元件設(shè)置有相同的附圖標(biāo)記。其中圖1示出了實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的電路裝置的示意圖。圖2示出了由控制單元激勵(lì)的全橋開(kāi)關(guān)晶體管的示意性激勵(lì)電壓。
具體實(shí)施例方式圖1示出了實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的電路裝置的示意性電路圖。該電路裝置具有逆變器30，該逆變器帶有對(duì)于正常工作所需的所有部分。對(duì)于啟動(dòng)高壓放電燈5和可想象的其他工作狀態(tài)必需的附加部件如點(diǎn)燃電感線(xiàn)圈、點(diǎn)燃電容器、驅(qū)動(dòng)電路等等出于清楚的原因而被省去。逆變器30由具有兩個(gè)并聯(lián)連接的半橋33和35的全橋構(gòu)成，半橋分別具有兩個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管Ql、Q2以及Q3、Q4。開(kāi)關(guān)晶體管Q1-Q4具有反并聯(lián)的續(xù)流二極管D1-D4。 在兩個(gè)半橋33、35的中點(diǎn)之間連接有高壓放電燈5和燈電感線(xiàn)圈Ll的串聯(lián)電路。在高壓放電燈5和燈電感線(xiàn)圈Ll的連接點(diǎn)與下部的全橋晶體管Q2和Q4的連接點(diǎn)(其以下稱(chēng)為點(diǎn)7)之間連接有電容器C2。在與點(diǎn)6位于相同電勢(shì)上的上部輸入端El和與點(diǎn)8位于相同電勢(shì)上的下部輸入端E2之間連接有輸入電容器Cl。在點(diǎn)8和點(diǎn)7之間連接有電流測(cè)量電阻器&。在執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的情況下，逆變器30由控制單元20控制?？刂茊卧?0 測(cè)量逆變器30的輸入電壓，即點(diǎn)6和點(diǎn)7之間的電壓。在此，使用強(qiáng)的RC濾波，以便減弱逆變器30的輸入電壓的短時(shí)間波動(dòng)和擾動(dòng)?？刂茊卧?0同樣測(cè)量電流測(cè)量電阻器&上的電壓，其等價(jià)于流過(guò)逆變器30的電流。該值在矩形燈電流的正相中以及在矩形燈電流的負(fù)相中被單獨(dú)測(cè)量。因?yàn)槟孀兤?0的全橋如后面還將闡述的那樣具有降壓特性，所以矩形燈電流是流過(guò)全橋的電流的因子。對(duì)于每次測(cè)量，控制單元20將電流值存儲(chǔ)在彼此分離的、與各相有關(guān)的存儲(chǔ)單元210、211中。現(xiàn)在，控制單元20借助于所存儲(chǔ)的電流值針對(duì)每個(gè)相單獨(dú)地計(jì)算出逆變器30的功率并且分別輸出用于Ql和Q2的設(shè)定值。由此，燈的非對(duì)稱(chēng)性或者不同的相中的不同阻抗或者不同驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行時(shí)間現(xiàn)在無(wú)關(guān)緊要，因?yàn)殡娏鞯恼嗪拓?fù)相分別得到“自己的”設(shè)定值。在此，并不針對(duì)每個(gè)低頻全波重新計(jì)算設(shè)定值，而是僅僅在每第η個(gè)低頻全波時(shí)重新計(jì)算設(shè)定值。在此，η可以采用5到數(shù)百之間的值。預(yù)給定的設(shè)定值于是以Ims直到數(shù)秒的間隔輸出給逆變器。于是，預(yù)給定的設(shè)定值可能也可以?xún)H僅每隔2-3秒輸出。通過(guò)在正半波和負(fù)半波之間對(duì)調(diào)節(jié)進(jìn)行區(qū)分并且對(duì)這些半波分離地調(diào)節(jié)，可以使用非常緩慢并且由此成本低廉的調(diào)節(jié)裝置，而并不非對(duì)稱(chēng)地驅(qū)動(dòng)燈。于是，可靠地避免了燈電流中的直流部分。在此，對(duì)逆變器30進(jìn)行激勵(lì)使得全橋的晶體管以低頻矩形電壓來(lái)激勵(lì)。在此，在第一半橋33中，晶體管Ql和Q2的低頻激勵(lì)電壓疊加有高頻激勵(lì)電壓。在此，僅以低的矩形電壓激勵(lì)全橋30的第二半橋35。在此，高頻的疊加可以是脈寬調(diào)制或者其他合適的激勵(lì)。在此，將具有通常最大比輸入電源頻率大一個(gè)倍率的頻率的工作視為低頻工作。低頻工作的頻率優(yōu)選在50Hz到900Hz之間。因此，具有比低頻工作的頻率高至少一個(gè)倍率的頻率的工作視為高頻工作。高頻工作的頻率優(yōu)選在3kHz到120kHz之間。用于上面的晶體管Ql和Q3的驅(qū)動(dòng)器以及用于半橋33的高頻激勵(lì)裝置出于清楚的原因而在圖1的示意圖中未示出。圖2示出了逆變器30的被控制單元20激勵(lì)的開(kāi)關(guān)晶體管Q1-Q4的示意性激勵(lì)電壓。半橋35的晶體管Q3和Q4借助低頻電壓來(lái)激勵(lì)，使得其在每個(gè)半波中分別被完全接通。 晶體管被互補(bǔ)地切換，以便產(chǎn)生通過(guò)高壓放電燈的正電流相和負(fù)電流相。半橋33的晶體管 Ql和Q2同樣由低頻電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)。該低頻電壓附加地疊加有高頻矩形電壓，如從圖2中可看到的那樣。高頻的疊加電壓或者激勵(lì)電壓可以通過(guò)脈寬調(diào)制或者其他合適的方法來(lái)產(chǎn)生。 于是，在Q3接通期間，Q2以高頻電壓來(lái)激勵(lì)。Ql和Q4關(guān)斷。在Q4接通期間，Ql以高頻電壓來(lái)激勵(lì)。在該時(shí)間期間，Q2和Q3關(guān)斷。 通過(guò)該高頻激勵(lì)電壓，可以將矩形燈電流與可能存在的高壓放電燈5的非對(duì)稱(chēng)性適配。通過(guò)在每個(gè)相中單獨(dú)地調(diào)節(jié)燈電流，也可以區(qū)分正相與負(fù)相的疊加電壓的頻率或激勵(lì)電壓的頻率或者該電壓的占空比，這引起在正相與負(fù)相中不同的燈電流。由此，在非對(duì)稱(chēng)的燈電壓的情況下得到在兩個(gè)相中的完全對(duì)稱(chēng)的功率消耗，其引起對(duì)高壓放電燈5均勻的電極負(fù)荷，并且由此延長(zhǎng)了高壓放電燈的壽命。
權(quán)利要求
1.一種用于驅(qū)動(dòng)高壓放電燈的方法，其中高壓放電燈由逆變器以矩形燈電流來(lái)驅(qū)動(dòng)， 該燈電流具有帶有正電流流動(dòng)的正相和帶有負(fù)電流流動(dòng)的負(fù)相，并且逆變器被調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)，該方法的特征在于以下步驟-針對(duì)正電流流動(dòng)，測(cè)量表示燈功率或者矩形燈電流的值，-針對(duì)負(fù)電流流動(dòng)，測(cè)量表示燈功率或者矩形燈電流的值，-針對(duì)具有正電流流動(dòng)的相，分別從燈功率的參考量或矩形燈電流的參考量以及所測(cè)量的值的參考量計(jì)算預(yù)給定的設(shè)定值，-針對(duì)具有負(fù)電流流動(dòng)的相，分別從燈功率的參考量或矩形燈電流的參考量以及所測(cè)量的值的參考量計(jì)算預(yù)給定的設(shè)定值，-將兩個(gè)預(yù)給定的設(shè)定值輸出給逆變器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于驅(qū)動(dòng)高壓放電燈的方法，其特征在于，矩形燈電流具有小于500Hz的頻率，尤其是小于IlOHz的頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于驅(qū)動(dòng)高壓放電燈的方法，其特征在于，用于調(diào)節(jié)裝置的燈功率的參考量或矩形燈電流的參考量對(duì)于兩個(gè)相是相同的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于驅(qū)動(dòng)高壓放電燈的方法，其特征在于，用于調(diào)節(jié)裝置的、 表示燈功率或者矩形燈電流的值從逆變器的輸入電壓、逆變器的輸入電流、高壓放電燈的電壓以及校正因數(shù)來(lái)計(jì)算。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的用于驅(qū)動(dòng)高壓放電燈的方法，其特征在于，在兩個(gè)相的相繼的預(yù)給定的設(shè)定值之間存在時(shí)間間隔，該時(shí)間間隔的長(zhǎng)度在Ims到數(shù)秒之間、尤其是在5ms至Ij 50ms之間。
6.—種用于驅(qū)動(dòng)高壓放電燈的電路裝置，其中高壓放電燈由逆變器以矩形燈電流來(lái)驅(qū)動(dòng)，該燈電流具有帶有正電流流動(dòng)的正相和帶有負(fù)電流流動(dòng)的負(fù)相，并且逆變器被調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)，其特征在于，調(diào)節(jié)裝置將正相和負(fù)相彼此分離地調(diào)節(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于驅(qū)動(dòng)高壓放電燈的電路裝置，其特征在于，調(diào)節(jié)裝置的針對(duì)正相的以及針對(duì)負(fù)相的參考量是相同的。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的用于驅(qū)動(dòng)高壓放電燈的電路裝置，其特征在于，調(diào)節(jié)裝置測(cè)量逆變器的輸入電壓、逆變器的輸入電流和高壓放電燈的電壓，并且從這些量中借助于校正因數(shù)和參考量來(lái)計(jì)算用于調(diào)節(jié)裝置的、表示燈功率或者矩形燈電流的值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于驅(qū)動(dòng)高壓放電燈的電路裝置，其特征在于，調(diào)節(jié)裝置在每個(gè)相中單獨(dú)地確定表示燈功率或者矩形燈電流的值，并且基于所測(cè)量的值針對(duì)每個(gè)相產(chǎn)生預(yù)給定的設(shè)定值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于驅(qū)動(dòng)高壓放電燈的電路裝置，其特征在于，調(diào)節(jié)裝置將表示燈功率或者矩形燈電流的值分別存儲(chǔ)在彼此分離的、與兩個(gè)相有關(guān)的存儲(chǔ)單元中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于驅(qū)動(dòng)高壓放電燈的電路裝置，其特征在于，調(diào)節(jié)裝置借助存儲(chǔ)的值針對(duì)每個(gè)相單獨(dú)地產(chǎn)生預(yù)給定的設(shè)定值，該預(yù)給定的設(shè)定值隨后輸出給逆變
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于驅(qū)動(dòng)高壓放電燈的電路裝置，其特征在于，調(diào)節(jié)裝置以如下間隔產(chǎn)生預(yù)給定的設(shè)定值，該間隔的長(zhǎng)度在Ims到數(shù)秒之間、尤其是5ms到50ms之間。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求6至12之一所述的用于驅(qū)動(dòng)高壓放電燈的電路裝置，其特征在于，預(yù)給定的設(shè)定值的頻率比矩形燈電流的頻率低至少一個(gè)倍率。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求6至13之一所述的用于驅(qū)動(dòng)高壓放電燈的電路裝置，其特征在于，調(diào)節(jié)裝置具有數(shù)字調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器帶有微控制器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動(dòng)高壓放電燈的方法，其中高壓放電燈由逆變器以矩形燈電流來(lái)驅(qū)動(dòng)，該燈電流具有帶有正電流流動(dòng)的正相和帶有負(fù)電流流動(dòng)的負(fù)相，并且逆變器被調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)，并且其中進(jìn)行以下步驟針對(duì)正電流流動(dòng)，測(cè)量表示燈功率或者矩形燈電流的值，針對(duì)負(fù)電流流動(dòng)，測(cè)量表示燈功率或者矩形燈電流的值，針對(duì)具有正電流的相，分別從燈功率的參考量或者矩形燈電流的參考量以及所測(cè)量的值的參考量計(jì)算預(yù)給定的設(shè)定值，針對(duì)具有負(fù)電流的相，分別從燈功率的參考量或者矩形燈電流的參考量以及所測(cè)量的值的參考量計(jì)算預(yù)給定的設(shè)定值，以及將兩個(gè)預(yù)給定的設(shè)定值輸出給逆變器。本發(fā)明同樣涉及一種用于驅(qū)動(dòng)高壓放電燈的電路裝置，其中高壓放電燈由逆變器以矩形燈電流來(lái)驅(qū)動(dòng)，該燈電流具有帶有正電流流動(dòng)的正相和帶有負(fù)電流流動(dòng)的負(fù)相，并且逆變器被調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)，并且調(diào)節(jié)裝置將正相和負(fù)相彼此分離地調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)H05B41/292GK102197710SQ200880131657
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2008年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月23日
發(fā)明者沃爾特·利默, 阿洛伊斯·布朗恩, 馬克西米利安·施米德?tīng)?申請(qǐng)人:奧斯蘭姆有限公司