專利名稱：具有內(nèi)在壽終保護(hù)的熒光燈鎮(zhèn)流器的制作方法
具有內(nèi)在壽終保護(hù)的熒光燈鎮(zhèn)流器背景技術(shù)
熒光燈的燈絲覆蓋有發(fā)射混合物以便于電子穿過氣體用于產(chǎn)生光。隨著時間推移，在正常操作中，發(fā)射混合物飛濺出燈絲，但當(dāng)用冷陰極點亮燈時更大量的發(fā)射混合物飛濺出。當(dāng)發(fā)射混合物變成耗盡時，燈接近壽終(“E0L”)。當(dāng)燈絲發(fā)射混合物變成耗盡時， 陰極需要更高的電壓來發(fā)射電子。燈中的其它燈絲可能沒有同等地耗盡發(fā)射混合物，因此， 來自良好陰極的電子將用電子轟擊耗盡的燈絲，但耗盡的燈絲將需要更高的電壓來迫使電子回到良好的燈絲。該更高的電壓導(dǎo)致溫度增加，這可使燈過熱并且在一些情況下如果沒有更換燈則使玻璃破裂。
程序啟動鎮(zhèn)流器系統(tǒng)在點亮燈之前通過在啟動時預(yù)熱燈的燈絲來向熒光燈提供較長的壽命，由此減輕發(fā)射混合物耗盡。對該問題的其它常規(guī)技術(shù)方案牽涉檢測燈何時整流(其指示陰極上發(fā)射混合物的耗盡)，并且切斷鎮(zhèn)流器逆變器以從該燈移除電力并且從而防止該燈過熱。然而，該方法也使并聯(lián)鎮(zhèn)流器配置中所有非整流燈熄滅，由于用戶不知道是哪個燈達(dá)到EOL狀態(tài)因而這是不可取的。例如，一個技術(shù)方案增加鎮(zhèn)流器中逆變器的數(shù)量，其中一半的燈由一個逆變器供電并且另一半由另一個逆變器供電。當(dāng)燈在整流時，該方法使連接到鎮(zhèn)流器的一半的燈熄滅，從而使另一個逆變器供電以在識別并且更換EOL燈時提供照明，但對于增加的每一個逆變器增加了成本和復(fù)雜性。從而，對于具有改進(jìn)的壽終保護(hù)的成本有效的鎮(zhèn)流器具有持續(xù)的需求。發(fā)明內(nèi)容
本公開提供具有改進(jìn)的壽終(“E0L”)保護(hù)和控制技術(shù)的簡單的低成本鎮(zhèn)流器設(shè)備，該技術(shù)可用于防止接近EOL的燈過熱而不用熄滅鎮(zhèn)流器中的非整流燈并且不需要多個逆變器。公開的鎮(zhèn)流技術(shù)可有利地在并聯(lián)系統(tǒng)或其它多燈的配置中被采用以便于識別EOL 燈，同時向非整流(非E0L)燈持續(xù)提供電力來幫助用戶在視覺上識別哪個或哪些燈需要更換。
公開了具有EOL保護(hù)的鎮(zhèn)流器，其包括驅(qū)動逆變器的DC電力電路，該逆變器產(chǎn)生電壓以經(jīng)由對應(yīng)的鎮(zhèn)流電容器對一個或多個熒光燈供電，其中具有電壓調(diào)節(jié)器用于控制高頻總線(HFB)處的逆變器輸出以允許非整流燈在它們的額定電流操作，并且燈的整流使對應(yīng)的鎮(zhèn)流電容器充電達(dá)到其中電容器無法維持足夠的電流來使整流燈保持發(fā)光以及使整流燈進(jìn)入輝光狀態(tài)的點。逆變器調(diào)節(jié)從而限制逆變器輸出使得整流燈的傳導(dǎo)無法由鎮(zhèn)流電容器維持但維持非整流燈的傳導(dǎo)從而使非整流燈持續(xù)產(chǎn)生光，同時整流燈處于輝光狀態(tài)。 在該狀況下，輝光的EOL燈能簡單地與非整流燈區(qū)分，并且用戶可以在發(fā)光的環(huán)境中進(jìn)行重裝燈(relamping)而不必循環(huán)供電。
在某些實施例中，調(diào)節(jié)器在點亮狀態(tài)下操作以控制逆變器輸出電壓使得跨非整流燈的電壓處于或者高于燈的點亮電壓，并且鎮(zhèn)流器可包括暖啟動電路，其檢測是否已經(jīng)增加了燈、使調(diào)節(jié)器切換到點亮狀態(tài)并且在預(yù)定一段時間后使調(diào)節(jié)器返回正常操作狀態(tài)使得在不需要用戶給鎮(zhèn)流器循環(huán)供電的情況下點亮新增加的燈。該暖啟動電路允許在鎮(zhèn)流器運行來點亮?xí)r增加燈到鎮(zhèn)流器而無需在整流器上循環(huán)供電。當(dāng)用戶在整流器電路中安裝燈時，該鎮(zhèn)流器檢測到重裝燈并且暖啟動電路控制電壓調(diào)節(jié)器進(jìn)入點亮狀態(tài)并且使跨這些燈的電壓上升到點亮新增加燈所需要的水平。在預(yù)定一段時間過去后，暖啟動電路使調(diào)節(jié)器返回到正常操作狀態(tài)，從而允許燈返回到他們的正常操作電流。某些實施例還可包括程序起動電路來預(yù)熱燈的陰極并且然后應(yīng)用逆變器輸出電壓來點亮燈。


在下列詳細(xì)說明和圖中闡述一個或多個示范性實施例，其中
圖1是圖示具有壽終(“E0L”)保護(hù)的示范性鎮(zhèn)流器的示意圖，該鎮(zhèn)流器具有帶調(diào)節(jié)器的自激振蕩逆變器，以及暖啟動電路用于在重裝燈時進(jìn)行更換燈點亮，該調(diào)節(jié)器提供先進(jìn)的陰極熱和電壓調(diào)節(jié)用于在維持足夠電流供應(yīng)給非整流燈時使整流燈轉(zhuǎn)為輝光狀態(tài)；
圖2是圖示具有圖1的鎮(zhèn)流器中的整流器和升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器的示范性DC電力電路的詳細(xì)示意圖3是圖示具有圖1和圖2的鎮(zhèn)流器中的重裝燈感測電路、驅(qū)動四個并聯(lián)熒光燈的示范性自激振蕩逆變器的詳細(xì)示意圖4是圖示圖1-3的鎮(zhèn)流器中的示范性暖啟動電路和電壓調(diào)節(jié)器電路的詳細(xì)示意圖；以及
圖5是圖示圖1-4的鎮(zhèn)流器中的整流和非整流燈的電壓波形和重裝燈檢測信號的曲線圖。
具體實施方式
現(xiàn)在參照圖(其中類似的標(biāo)號用于通篇指示類似的元件，并且其中各種特征不必按比例繪制)，本公開涉及電子照明并且更具體地涉及用于連同并聯(lián)熒光燈一起使用的具有壽終(“E0L”)保護(hù)的鎮(zhèn)流器，并且將特別參考該鎮(zhèn)流器進(jìn)行描述(盡管本文描述的示范性鎮(zhèn)流器也可以在其它照明應(yīng)用和配置中使用并且不限于前面提到的應(yīng)用)。例如，各種公開的進(jìn)展可以在單燈鎮(zhèn)流器、串聯(lián)耦合的多燈鎮(zhèn)流器等中采用。
圖1圖示具有EOL保護(hù)的示范性程序啟動的非調(diào)光(non-dimming)鎮(zhèn)流器102，其中供應(yīng)給整流燈108r的電流通過鎮(zhèn)流器電容器充電而減少來迫使整流燈進(jìn)入輝光狀態(tài)， 而非整流燈108η繼續(xù)在正常操作水平操作。當(dāng)對應(yīng)的鎮(zhèn)流器電容器106c充電到其中沒有足夠的電流供應(yīng)給燈108來維持正常操作的點時，燈108進(jìn)入輝光狀態(tài)。鎮(zhèn)流器102包括具有整流器110的DC電力電路109，該整流器110從AC輸入104接收輸入電力，其中該整流器可以是有源的或無源的，或鎮(zhèn)流器102可以備選地供應(yīng)有DC輸入電力，其中省略電路 109。在圖示實施例中的整流器110具有輸出112，其提供整流的DC電壓給開關(guān)型DC-DC轉(zhuǎn)換器120，該轉(zhuǎn)換器120包括由合適的控制信號(未示出)操作來產(chǎn)生DC輸出122的各種開關(guān)裝置。在一個實施例中，在下文連同圖2進(jìn)一步圖示和描述的，轉(zhuǎn)換器120是具有控制器130的升壓轉(zhuǎn)換器，該控制器130可包括功率因數(shù)控制(“PFC”)部件136來控制鎮(zhèn)流器 102的功率因數(shù)。
鎮(zhèn)流器102進(jìn)一步包括逆變器140，其接收DC電壓122并且提供AC輸出106以通過對應(yīng)的鎮(zhèn)流器電容106c來驅(qū)動一個或多個并聯(lián)的燈負(fù)載108。逆變器140在電壓調(diào)節(jié)器 150和程序啟動電路180的控制下操作。盡管自激振蕩不是本公開的必要條件并且可以使用其它形式的電力轉(zhuǎn)換電路(通過其產(chǎn)生高頻總線(HFB)用于驅(qū)動一個或多個燈108)，如在下文的圖3中進(jìn)一步圖示的，示范性逆變器140是自激振蕩。在操作中，處于或者接近壽終狀況的一個或多個燈108i 中的整流對對應(yīng)的鎮(zhèn)流器電容106c充電(該鎮(zhèn)流器電容106c 然后無法維持正常操作電流)，并且整流燈進(jìn)入輝光狀態(tài)。如在下文連同圖3進(jìn)一步圖示并且描述的，這防止整流燈108r在非整流燈108n(圖幻繼續(xù)正常操作時過熱。
在一些實施例中，示范性鎮(zhèn)流器102包括具有重裝燈檢測器電路162的暖啟動電路160，在對鎮(zhèn)流器102供電時該重裝燈檢測器電路162檢測燈108a(圖幻何時增加到鎮(zhèn)流器102。暖啟動電路160控制電壓調(diào)節(jié)器150使得當(dāng)由電路162檢測到安裝了新的燈108a 時提供燈點亮電壓給燈108，其中示范性暖啟動電路160在下文的圖4中更詳細(xì)地圖示并且圖5圖示燈108和重裝燈感測電路170在所有各種操作狀況的示范性電壓水平。
圖2圖示包括可在示范性鎮(zhèn)流器102中使用的整流器110和升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器120 的DC電力電路109的一個合適的實施例。整流器110分別從輸入104的線路連接和中性連接L和N接收輸入AC電力104，并且包括用于連接到地面EGND的接地連接G和線路-地面電容器C113，并且輸入104可包括例如電容器ClOl和電感器Ll等各種附加部件。整流器110提供全波二極管橋，其包括二極管D7-D10和輸出濾波器電容器C8以提供初始DC輸出112，該初始DC輸出112作為到DC-DC轉(zhuǎn)換器120的輸入被接收。在該實施例中，經(jīng)由分路調(diào)節(jié)器電路(其包括15伏齊納二極管Z108、雙極晶體管Q103和電阻器R104、R105、 Rl 14、Rl 15、R120和R121，以及輸出電容器C104和Cl 11)相對于電路接地ICGND提供集成電路DC電壓VCC。經(jīng)由電容器C108，變壓器繞組T5B的中心電容性地耦合于VCC供應(yīng)的中心(使用二極管DlUa和D112b)。示范性DC-DC轉(zhuǎn)換器120是升壓轉(zhuǎn)換器，其接收初始DC 輸出并且根據(jù)來自控制器130的信號選擇性地切換FET QlOl以在終端12 和122b處提供第二 DC輸出用于驅(qū)動逆變器140。轉(zhuǎn)換器120包括升壓轉(zhuǎn)換器電感T5A，其具有連接到控制器130的二次控制繞組T5B。
圖3圖示經(jīng)由終端12 和122b從升壓轉(zhuǎn)換器120接收DC電力的示范性自激振蕩逆變器140的另外的細(xì)節(jié)。該逆變器140包括諧振電路213和一對受控開關(guān)裝置Ql和 Q2，盡管可采用任何合適的開關(guān)裝置，在一個示例中該開關(guān)裝置是η型M0SFET。在終端12 和122b處接收的輸入DC 122由在正電壓節(jié)點DC+和耦合于第一電路接地GNDl的負(fù)節(jié)點之間串聯(lián)耦合的Ql和Q2選擇性地切換，其中Ql和Q2的選擇性切換操作以在逆變器輸出節(jié)點211處產(chǎn)生方波，這進(jìn)而激發(fā)諧振電路213以由此在節(jié)點212處驅(qū)動高頻總線(HFB)。
逆變器140包括變壓器T2-T3用于電力輸出感測和控制來用能調(diào)節(jié)的逆變器操作頻率自激振蕩，以及變壓器Tl用于陰極加熱操作。變壓器T2具有在逆變器輸出211和 HFB212之間串聯(lián)的第一繞組T2A，連同分別與開關(guān)裝置Ql和Q2關(guān)聯(lián)的開關(guān)驅(qū)動控制電路 221和222中的繞組T2B和T2C。在逆變器140的操作中，繞組T2A在諧振電路213充當(dāng)一次繞組并且二次繞組T2B和T2C分別連接在對于Ql和Q2的柵極驅(qū)動電路中，以便根據(jù)電路213的諧振用于開關(guān)的振蕩致動。變壓器T3具有作為在調(diào)節(jié)器150中的頻率控制電感操作的第一繞組T3A以及開關(guān)控制電路221和222中的繞組T!3B和T3C，其中每個驅(qū)動控制電路221、222包括來自T2和T3的繞組的串聯(lián)組合。第三變壓器T3由電壓調(diào)節(jié)器150使用以用于選擇性地控制柵極驅(qū)動電路221和222的電感并且從而控制逆變器140的閉環(huán)操作的逆變器操作頻率來控制在輸出106處輸送給燈108的電力量。
來自高頻總線212的AC電力經(jīng)由對應(yīng)的鎮(zhèn)流電容器C205-C208提供用于驅(qū)動一個或多個燈負(fù)載108(在圖3的圖示示例中示出的四個燈108)的AC輸出106，其中任何數(shù)量的燈108可以從而與高頻總線212耦合。
提供變壓器Tl來實現(xiàn)對燈陰極的選擇性加熱，該變壓器Tl包括經(jīng)由電容器C233 耦合于逆變器輸出211并且經(jīng)由節(jié)點FT耦合于程序啟動電路180(下文的圖4)用于選擇性致動的一次繞組T1A。節(jié)點FT也經(jīng)由二極管D118耦合于DC+電壓。變壓器Tl包括 二次繞組TIC、T1D、TlE和T1F，用于加熱單獨的上部燈陰極；以及公共二次繞組T1B，所有下部陰極耦合于該公共二次繞組TlB用于加熱。下部公共燈終端通過極間耦合電容器 (blocking capacitor) 210耦合于GNDl并且耦合于繞組T1B，該極間耦合電容器提供輝紋控制(striation control)。
由逆變器140和諧振電路213(其包括諧振電感T2A)以及等效諧振電容在節(jié)點 212產(chǎn)生高頻總線，該等效諧振電容包括在DC+和GNDl節(jié)點之間串聯(lián)連接的電容器Cl和 C2(其中中心節(jié)點經(jīng)由電容213耦合于總線212)的等效值。通過分別與電容Cl和C2單獨并聯(lián)耦合的二極管Dl和D2形成鉗位電路。交替地激活開關(guān)Ql和Q2以在公共逆變器輸出節(jié)點211處提供DC+Λ幅度的方波(例如，跨終端12 和122b的DC總線電壓的一半)，并且該方波逆變器輸出激發(fā)諧振電路213。柵極或控制線214和216包括電阻Rl和R2以分別提供控制信號給Ql和Q2的控制終端。
使用驅(qū)動電路221和222產(chǎn)生開關(guān)選通信號，其中第一驅(qū)動電路221耦合于逆變器輸出節(jié)點211和第一電路節(jié)點218之間，并且第二驅(qū)動電路222耦合于電路接地GNDl和節(jié)點216之間。驅(qū)動電路221和222包括變壓器T2的第一和第二驅(qū)動電感器T2B和T2C， 該第一和第二驅(qū)動電感器T2B和T2C是手動耦合于諧振電路213的諧振電感器T2A以在驅(qū)動電感器T2B和T2C中感生與諧振電路213中的電流瞬時變化率成比例的電壓以用于逆變器140的自激振蕩操作的二次繞組。另外，驅(qū)動電路221和222包括串聯(lián)連接到相應(yīng)的第一和第二驅(qū)動電感器T2B和T2C以及柵極控制線214和216的二次電感器BB和T3C。繞組BB和T3C作為電壓調(diào)節(jié)器150的驅(qū)動控制電感操作，該電壓調(diào)節(jié)器150具有第三頻率控制電感繞組T3A，通過該繞組T3A，電壓調(diào)節(jié)器150(圖4)可以通過控制通過頻率控制電感T3A的電流改變繞組BB和T3C的電感來改變逆變器140的振蕩頻率。
在操作中，柵極驅(qū)動電路221和222在前半個循環(huán)使Ql維持在“接通”狀態(tài)并且在后半個循環(huán)使開關(guān)Q2維持在“接通”以在輸出節(jié)點211產(chǎn)生大體上方波用于諧振電路213 的激發(fā)。在一個實施例中開關(guān)裝置Ql和Q2的柵極-源極電壓Vgs受到耦合于相應(yīng)的開關(guān)源和柵極控制線214和216之間的雙向電壓鉗Zl、Z2和Z3、Z4(例如背對背齊納二極管) 的限制。在該實施例中，單獨的雙向電壓鉗Zl、Z2和Z3、Z4與相應(yīng)的電感器BB和T3C配合來控制跨諧振電路213的電壓的基頻分量和諧振電感器T2A中的AC電流之間的相角。在一些實施例中，齊納二極管Z3和Z4之間的節(jié)點SO連接到暖啟動電路160用于選擇切換到接地，這在圖4中更詳細(xì)地圖示。
為了啟動逆變器140，跨輸入終端12 和122b串聯(lián)耦合的電阻器R3和R4與電阻器RllO (其耦合于逆變器輸出節(jié)點211和電路GNDl之間)配合來發(fā)起柵極驅(qū)動電路221和222的再生操作。逆變器開關(guān)控制電路進(jìn)一步包括分別與繞組BB和T3C串聯(lián)耦合的電容器C3和C4。當(dāng)DC電力開始提供給逆變器140時，經(jīng)由R3、R4和RllO從正極DC輸入12 對C3充電，而電阻器R5使驅(qū)動電路222中的電容器C4分路來防止對C4充電并且由此防止Ql和Q2同時激活。因為跨C3的電壓初始是零，T2B和T3B的串聯(lián)組合由于用于對電容器C3充電的相對長的時間常數(shù)而起到短路的作用。一旦C3充電達(dá)到Ql的Vgs的閾值電壓(例如，在一個實施例中是2-3伏)，Ql接通并且小的偏置電流流過Q1。該電流將公共漏極中的Ql偏置，即A級放大器配置具有足夠的增益來允許諧振電路213和柵極控制電路 221的組合產(chǎn)生再生動作以使逆變器140以處于或者接近網(wǎng)絡(luò)(其包括C3、T!3B和T2B)的諧振頻率開始振蕩，該諧振頻率高于諧振電路213的自然諧振頻率。因此，在高頻總線節(jié)點 212處看到的諧振電壓使在節(jié)點211處的逆變器輸出電壓的基頻滯后，由此便于逆變器140 的軟開關(guān)操作。因此，逆變器140在啟動時以線性模式開始操作并且轉(zhuǎn)變?yōu)殚_關(guān)D級模式。 逆變器將不啟動直到5V電力供應(yīng)至少達(dá)到耗盡模式MOSFET Q106的閾值。當(dāng)這發(fā)生時，Q2 柵極處的電壓上升并且允許逆變器140開始振蕩。
在鎮(zhèn)流器102的穩(wěn)態(tài)操作中，逆變器輸出節(jié)點211處的方波電壓具有大約正極端子12 電壓的二分之一的幅度(例如DC+/2)，并且跨C3的初始偏置電壓下降。在圖示的逆變器140中，包括電容器C3和電感器T3B的第一網(wǎng)絡(luò)224以及包括電容器C4和電感器 T3C的第二網(wǎng)絡(luò)2 等效地為電感的，其操作頻率高于該第一和第二網(wǎng)絡(luò)224、2沈的諧振頻率。在穩(wěn)態(tài)振蕩操作中，這導(dǎo)致柵極電路的相移以允許流過電感器T2A的電流使在逆變器輸出節(jié)點211處產(chǎn)生的電壓基頻滯后，從而便于逆變器140的穩(wěn)態(tài)軟切換。在一個實施例中，逆變器140的輸出電壓由串聯(lián)連接的鉗位二極管Dl和D2鉗制以限制通過諧振電路電容器Cl和C2看到的高電壓。當(dāng)節(jié)點211處的逆變器輸出電壓增加時，鉗位二極管Dl、D2 開始鉗制，從而防止跨電容器Cl和C2的電壓改變符號并且將輸出電壓限制為防止逆變器 140的部件熱損壞的值。
在圖示的逆變器140中，當(dāng)操作頻率降低時，輸出電流增加，反之亦然。此外，逆變器頻率隨著頻率控制電感T3A的加載降低而降低。從而，電壓調(diào)節(jié)器150(下文的圖4)使 T3A上的加載增加或減少以分別降低或提高燈的功率。從而，逆變器140在HFB 212處產(chǎn)生輸出106來向多個并聯(lián)燈108供電，并且調(diào)節(jié)器150限制逆變器輸出電壓106使得整流燈 108r的傳導(dǎo)無法由對應(yīng)的鎮(zhèn)流電容器維持，但維持非整流燈108η的傳導(dǎo)。
當(dāng)燈108的給定燈絲處的發(fā)射混合物開始耗盡時，燈108開始整流施加的AC電壓 (例如，整流燈在本文中稱為108r，其具有在下文的圖5中示出的電壓行為)，并且需要額外的能量來使電子在燈108r中從耗盡的燈絲傳遞到良好的燈絲。所得的跨整流燈108r的 DC電壓對對應(yīng)的串聯(lián)連接的鎮(zhèn)流電容C205-C208充電?？缯鳠?08r的電壓由此被抵消并且充電的鎮(zhèn)流電容器使燈電流驟降至其中整流(EOL)燈108r進(jìn)入輝光狀態(tài)的點。在一個示例中，調(diào)節(jié)器150將HFB對于額定值為大約140伏的燈108調(diào)節(jié)到大約225伏特，其中鎮(zhèn)流電容器106c (例如，C205-C208中對應(yīng)的一個)具有4700pF的電容值。在該情況下， 將HFB 212調(diào)節(jié)到相對低的值允許逆變器140的持續(xù)調(diào)節(jié)操作以足夠地向非整流(例如非 E0L)燈108η供電用于正常光輸出，同時對整流燈108r的鎮(zhèn)流電容106c充電以足以將整流燈的電流驟降，由此迫使整流(例如，E0L)燈108r進(jìn)入輝光狀態(tài)。
要注意的是，常規(guī)的非調(diào)光程序啟動鎮(zhèn)流器相反沒有提供逆變器電壓調(diào)節(jié)或未將高頻總線調(diào)節(jié)到高電平(例如，400伏)，并且從而不允許EOL燈的選擇性電流驟降，并且相反必須提供昂貴的EOL檢測電路并且當(dāng)感測到EOL狀況時必須切斷逆變器。另一方面，目前公開的實施例允許逆變器140繼續(xù)正常的調(diào)節(jié)操作以維持非整流燈108η的傳導(dǎo)，同時整流燈或多個整流燈108r被安全地帶入輝光狀態(tài)。從而，由電壓調(diào)節(jié)器150對逆變器140的調(diào)節(jié)的正常操作電壓的仔細(xì)細(xì)調(diào)連同鎮(zhèn)流電容器106c的定尺寸一起可以成功地用于任何尺寸的燈108。
繼續(xù)參照圖3，重裝燈感測電路170包括鎮(zhèn)流器102中的用于每個燈108的感測電路170a-170d。該感測電路170a包括將燈108的上部燈絲(陰極)耦合于GNDl的串聯(lián)電阻器R302和R312。這兩個電阻器R302和R312的連接在節(jié)點171a處，并且電路170a包括從節(jié)點171a耦合于GNDl的感測電容器C312。圖3的圖示實施例包括與其他三個燈108單獨關(guān)聯(lián)的重裝燈感測電路170b-170d，其具有對應(yīng)的分壓器電阻器R304、R306、R308、R314、 R316和R318，以及感測電容C314、C316和C318。其它重裝燈感測電路170b_170d采用與電路170a相似的方式操作來感測鎮(zhèn)流器102中燈108的存在或不存在以及產(chǎn)生指示燈108 存在或不存在的重裝燈檢測信號171。
在對于圖3中示范性第一燈108的鎮(zhèn)流器電路中，通過電阻器R303、燈108的上部燈絲和對應(yīng)的重裝燈感測電路170a的電阻器R302供應(yīng)15V DC。用于第一燈108的鎮(zhèn)流電容器C205防止DC信號傳播到逆變器140，同時與電感器繞組TlC串聯(lián)的電容器C302迫使信號穿過燈108的陰極到電阻器R302。當(dāng)燈108存在時，DC信號傳播通過燈108的陰極到達(dá)重裝燈感測電路節(jié)點171a來指示燈108的存在。相反地，當(dāng)鎮(zhèn)流器102中不存在燈時， 信號在斷路處停止并且感測電路節(jié)點171a處的電壓指示燈108的不存在。信號171a-171d 被饋送到暖啟動電路160(圖4)，其對如下文詳述的信號做出響應(yīng)。電路170感測燈的燈絲的存在(或不存在)，并且當(dāng)有缺陷的燈1081 從它的插座移除時(例如當(dāng)用戶注意到在鎮(zhèn)流器102中的輝光燈108r時)，例如C312的DC電壓因為被移除的燈絲將DC源連接中斷而轉(zhuǎn)到零。在這樣的情況下，感測電路170a產(chǎn)生重裝燈檢測信號171a(在該示例中具有低電平，如在圖5中示出的)，其指示燈108的不存在，并且電路170提供對應(yīng)的重裝燈檢測信號 171a-171d給暖啟動電路160的重裝燈檢測器162。
在一個實施例中，對重裝燈檢測器162 (圖4)的處理器U300編程來記錄低電平， 但通過持續(xù)電壓調(diào)節(jié)器150的正常操作模式來維持鎮(zhèn)流器102中的正常操作。因此，所有剩余的良好燈108η因為調(diào)節(jié)了高頻總線HFB而保持發(fā)光。當(dāng)安裝了新的燈108a時，感測電路171a的DC連接恢復(fù)，并且檢測信號171a再次變高。處理器記錄C312的電壓中的該變化(信號171a中的走高轉(zhuǎn)變)并且導(dǎo)通調(diào)節(jié)器150(圖4)的Q320。當(dāng)Q320導(dǎo)通時，它移除HFB總線反饋信號并且使HFB增長到點亮電壓水平，由此重新啟動新插入的燈108a而其它燈108η保持發(fā)光。當(dāng)新的燈108a啟動時，觀察者將看到已經(jīng)操作的燈108η的亮度水平瞬間輕微增加，但該亮度水平短時間(例如在一個示例中是大約100ms)后回到正常。從而已經(jīng)發(fā)光的燈108中沒有一個熄滅，并且重新啟動新的燈108a。
現(xiàn)在參照圖4，示范性電壓調(diào)節(jié)器150在正常操作狀態(tài)操作來選擇性地改變T3A的加載以控制逆變器操作頻率，以便將節(jié)點212處的AC總線電壓調(diào)節(jié)到使得跨非整流燈108η 的電壓處于或者高于正常燈操作電壓(例如在一個示例中是大約125伏AC)的值。調(diào)節(jié)器 150的調(diào)節(jié)點設(shè)置成將逆變器輸出電壓106控制在大體上恒定的調(diào)節(jié)輸出值使得一個或多個燈108r的整流使對應(yīng)的鎮(zhèn)流電容器106c充電而沒有維持足夠的電流來使燈108r保持發(fā)光并且使得整流燈1081 進(jìn)入輝光狀態(tài)。調(diào)節(jié)的輸出值也足以確保非整流燈108η在它們的額定電流操作。
在點亮模式下，調(diào)節(jié)器150由晶體管Q320的致動而被帶入非調(diào)節(jié)狀態(tài)，使得跨非整流燈108η的電壓處于或高于燈的點亮電壓。對于閉環(huán)調(diào)節(jié)模式，電壓調(diào)節(jié)器150經(jīng)由通過電容器C216而電容性地耦合于總線節(jié)點212的電阻器R212感測HFB電壓來控制η_溝道增強(qiáng)模式控制MOSFET Q203的柵極。在該調(diào)節(jié)模式中，MOSFET Q203控制第三繞組Τ3Α的加載以設(shè)置逆變器140的頻率，從而實際上增加或減少Τ3Α上的加載來以降低或提高HFB電壓。到Q203的柵極信號在啟動時以一時間常數(shù)而延遲(該時間常數(shù)由R206、R207和C203 設(shè)置)使得電壓調(diào)節(jié)器150直到完成初始預(yù)熱才開始控制逆變器140。齊納Z209和電容器 C225鉗制Q203相對于GNDl的漏極處的電壓并且另一個齊納Z208鉗制MOSFET源極。調(diào)節(jié)器150包括在Q203的柵極和源極之間串聯(lián)連接的電阻器R213和電容器C219。如下文描述的，頻率控制電感T3A連接到四個二極管的整流器并且也控制終端B和C來允許暖啟動電路160選擇性地避開調(diào)節(jié)(增加逆變器輸出電壓)。
電阻器R213和R207建立偏置點以用于操作電壓調(diào)節(jié)器150使得較高的總線電壓導(dǎo)致Q203增加T3A上的加載，由此增加逆變器頻率來降低輸出電力，借此節(jié)點212處的高頻總線電壓將不超過由該偏置點設(shè)置的預(yù)定閾值。
繼續(xù)參照圖4，當(dāng)鎮(zhèn)流器102啟動時，在暖啟動電路160的微處理器U300的控制下，程序啟動電路180操作以加熱燈的陰極。加熱晶體管Q330具有在節(jié)點FT(圖幻處耦合于陰極熱變壓器一次繞組TlA的集電極。在啟動時，Q330導(dǎo)通，由此使陰極熱控制一次繞組TlA通電。這使加熱電流在二次繞組TlB-TlF(圖3)中流動來加熱燈108的燈絲(陰極)。
在圖示實施例中的加熱模式持續(xù)預(yù)定時間段(其由微處理器U300設(shè)置)。微處理器U300的輸出耦合于MOSFET Q324的柵極以在該預(yù)定時間段終止后關(guān)斷Q330來結(jié)束Tl 的加熱激活。微處理器U300也激活MOSFET對和用于在加熱階段期間經(jīng)由終端 CT3和CT4選擇性使頻率控制電感T3A短路。采用這樣的方式，程序啟動電路180還改變 T3A的加載來使逆變器輸出的頻率減少到預(yù)定的低值。
圖4也圖示包括微處理器U300的示范性暖啟動電路160，該微處理器U300與驟降系統(tǒng)170操作性地耦合以接受燈存在信號171。當(dāng)微處理器U300檢測到鎮(zhèn)流器102的燈電路中的一個或多個的重裝燈時(例如，在燈108存在之后，指示該燈108不存在的信號171 的低-高轉(zhuǎn)變)，它將激活調(diào)節(jié)器器150中的MOSFET Q320的柵極，這使控制M0SFETQ203的偏置點(R203和R207的結(jié)點)到GNDl短路。當(dāng)偏置點到GNDl短路時，基本上要從反饋回路移除HFB，這樣電壓調(diào)節(jié)器150處于與當(dāng)鎮(zhèn)流器102首次啟動時相同的電壓。如上文描述的，到Q203的柵極信號在啟動時以一時間常數(shù)延遲，該時間常數(shù)由R206、R207和C203設(shè)置。在該時間期間，由逆變器140供應(yīng)的電壓處于或高于燈的點亮電壓水平并且點亮新增加的燈108a。
鎮(zhèn)流器102不需要用戶在重裝燈后循環(huán)供電來點亮新增加的燈108a。此外，如上文描述的，當(dāng)燈108r遭遇發(fā)射混合物耗盡時，示范性鎮(zhèn)流器102不切斷逆變器140，相反地使整流燈的電壓下降到安全的輝光狀態(tài)，而使非整流燈108η保持發(fā)光，由此便于在沒有使用戶處于黑暗的情況下容易地識別EOL燈。
圖5圖示燈108的電壓幅度和由與進(jìn)入EOL狀況的對應(yīng)的燈108r —起操作的示范性第一重裝燈檢測電路170a產(chǎn)生的重裝燈檢測信號171。頂部曲線示整流燈108r 被替換后從啟動(t0)到重新點亮的電壓幅度。中部曲線示在不同的燈1081 被替換后非整流燈108η從啟動(t0)到重新點亮的電壓幅度。底部曲線示來自與整流燈108r 關(guān)聯(lián)的電路170的重裝燈檢測信號電壓171。
從t0到tl，程序啟動電路180加熱燈108的陰極。在tl，預(yù)定預(yù)熱時段結(jié)束并且對C203充電，同時逆變器140供應(yīng)燈點亮電壓362來點亮燈108。tl和t2之間的時段代表由R206、R207和C203設(shè)置的時間常數(shù)。在t2，電壓調(diào)節(jié)器150調(diào)節(jié)逆變器輸出電壓106 使得跨非整流燈108η的電壓處于或高于正常燈操作電壓364并且這些燈經(jīng)由對應(yīng)的鎮(zhèn)流電容器106c提供有它們的正常操作電流。在圖示實施例中，到達(dá)該點的時間間隔都是由時間常數(shù)或者微處理器U300預(yù)定。
在不確定的時間量(在圖5中示出為在t3)之后，燈108中一個的陰極中的一個可變成耗盡并且燈1081 將整流。在t3，對應(yīng)的鎮(zhèn)流電容器(例如，在一個示例中是C205)充電，這使跨整流燈1081 的電壓減少(被抵消)了一定量368，并且電容器C205可不再提供額定操作電流給整流燈108r。因此，跨整流燈108r的電壓處于輝光電壓366并且燈108r 至多維持在輝光狀態(tài)，其防止燈絲過熱。還在t3以及之后，跨非整流燈108η的電壓維持在正常燈操作電壓364。
在t4，整流燈108r已經(jīng)由用戶從鎮(zhèn)流器102移除，由此使重裝燈檢測電路電容器 C312放電。鎮(zhèn)流器102中燈108的移除不使鎮(zhèn)流器102中剩余的燈108η熄滅，這因此提供真正的并聯(lián)操作。在t5，增加新的燈108a到鎮(zhèn)流器102，同時保持對鎮(zhèn)流器供電(用戶無需循環(huán)供電來更換EOL燈108)。微處理器U300感測到新的燈108a已經(jīng)增加到鎮(zhèn)流器102 并且通過致動Q320將電壓調(diào)節(jié)器150中的偏置點接地。圖5中t5和t6之間的時間是微處理器U300將偏置點接地的預(yù)定時間加上由R206、R207和C203設(shè)置的時間常數(shù)。在t5， 跨燈108的電壓設(shè)置為燈的點亮電壓362并且點亮新增加的燈108a而無需循環(huán)供電給鎮(zhèn)流器102。最后在t6，電壓調(diào)節(jié)器150調(diào)節(jié)逆變器輸出電壓106來提供正常的燈操作電壓 364 給燈 108。
上文的示例僅僅說明本公開的各種方面的若干可能的實施例，其中當(dāng)本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員閱讀并且理解該說明書和附圖時其將想到等同的改動和/或修改。特別地，關(guān)于由上文描述的部件(組件、裝置、系統(tǒng)、電路等等)執(zhí)行的各種功能，用于描述這樣的部件的術(shù)語(包括提到“手段(means) ”)意在對應(yīng)于(除非另外指出)執(zhí)行描述的部件的指定功能的任何部件(即，其在功能上等同)，例如硬件、軟件或其的組合等(盡管在結(jié)構(gòu)上不等同于執(zhí)行本公開的圖示實現(xiàn)中的功能的公開結(jié)構(gòu))。另外，盡管本公開的特定特征可能已經(jīng)關(guān)于若干實現(xiàn)中的僅一個來說明和/或描述，這樣的特征可與其他實現(xiàn)中的一個或多個其他特征結(jié)合，如對于任何給定或特定應(yīng)用可能是期望和有利的。此外，對單數(shù)個部件或項的引用意在包含兩個或以上這樣的部件或項，除非另外指定。同樣，就術(shù)語“包括”、“具有”、“帶有” 或其的變化形式在詳細(xì)說明和/或在權(quán)利要求中使用來說，這樣的術(shù)語在某種意義上與術(shù)語“包括”相似地意在為包括性的。本發(fā)明已經(jīng)參照優(yōu)選實施例描述。顯然，當(dāng)其他人閱讀并且理解前面的詳細(xì)說明時其將想到修改和改動。規(guī)定本發(fā)明解釋為包括所有這樣的修改和改動。
權(quán)利要求
1.一種用于操作至少一個熒光燈的鎮(zhèn)流器，所述鎮(zhèn)流器包括DC電力電路，其操作成接收AC輸入并且產(chǎn)生DC輸出；逆變器，其在操作上耦合于所述DC電力電路來轉(zhuǎn)換所述DC輸出以產(chǎn)生逆變器輸出電壓來對至少一個燈供電；在所述逆變器和所述至少一個燈之間串聯(lián)耦合的至少一個鎮(zhèn)流電容器；以及電壓調(diào)節(jié)器，其在正常操作狀態(tài)操作來將所述逆變器輸出電壓控制在大體上恒定的調(diào)節(jié)輸出值，使得非整流燈在其額定電流操作并且使得燈的整流導(dǎo)致對應(yīng)的鎮(zhèn)流電容器充電而不維持足夠電流來使該燈保持發(fā)光并且該整流燈進(jìn)入輝光狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其中所述逆變器產(chǎn)生所述逆變輸出電壓來對多個并聯(lián)的燈供電，所述鎮(zhèn)流器包括多個鎮(zhèn)流電容器，其單獨地在所述逆變器和所述多個燈中的對應(yīng)一個燈之間串聯(lián)連接。
3.如權(quán)利要求2所述的鎮(zhèn)流器，其中所述電壓調(diào)節(jié)器在點亮狀態(tài)下操作來控制所述逆變器輸出電壓使得跨任何非整流燈的電壓處于或高于燈點亮電壓，所述鎮(zhèn)流器進(jìn)一步包括暖啟動電路，其操作成在鎮(zhèn)流器操作時檢測是否已經(jīng)增加燈到所述鎮(zhèn)流器、將所述電壓調(diào)節(jié)器切換到點亮狀態(tài)來點亮新增加的燈，以及在預(yù)定一段時間后使所述電壓調(diào)節(jié)器返回到所述正常操作狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求3所述的鎮(zhèn)流器，其進(jìn)一步包括與所述燈中的至少一個燈耦合并且操作成產(chǎn)生指示所述鎮(zhèn)流器中所述至少一個燈的存在或不存在的重裝燈檢測信號的重裝燈感測電路，其中所述暖啟動電路包括重裝燈檢測電路，所述重裝燈檢測電路操作成接收所述重裝燈檢測信號并且檢測指示燈已經(jīng)增加到所述鎮(zhèn)流器的所述重裝燈檢測信號的變化、在檢測到所述變化時或之后將所述電壓調(diào)節(jié)器切換到所述點亮狀態(tài)來點亮所述新增加的燈， 以及在將所述電壓調(diào)節(jié)器切換到所述點亮狀態(tài)后的預(yù)定一段時間使所述電壓調(diào)節(jié)器返回到所述正常操作狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求2所述的鎮(zhèn)流器，其進(jìn)一步包括程序啟動電路，所述程序啟動電路在啟動時操作以預(yù)熱所述燈的陰極并且然后施加所述逆變器輸出電壓來點亮所述多個并聯(lián)的燈。
6.如權(quán)利要求5所述的鎮(zhèn)流器，其進(jìn)一步包括暖啟動電路，所述暖啟動電路操作成檢測在所述鎮(zhèn)流器操作時是否已經(jīng)增加燈到所述鎮(zhèn)流器、將所述電壓調(diào)節(jié)器切換到所述點亮狀態(tài)來點亮所述新增加的燈，以及在預(yù)定一段時間后使所述電壓調(diào)節(jié)器返回到所述正常操作狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求2所述的鎮(zhèn)流器，其中所述逆變器輸出電壓的所述大體上恒定的調(diào)節(jié)輸出值是225V。
8.一種用于操作至少一個熒光燈的非調(diào)光式程序啟動鎮(zhèn)流器，所述鎮(zhèn)流器包括DC電力電路，用于接收AC輸入并且產(chǎn)生DC輸出；逆變器，其在操作上耦合于所述DC電力電路來轉(zhuǎn)換將所述DC輸出以產(chǎn)生逆變器輸出電壓來對至少一個燈供電，所述逆變器被調(diào)節(jié)成限制所述逆變器輸出電壓使得無法維持整流燈的傳導(dǎo)但維持非整流燈的傳導(dǎo)；以及程序啟動電路，其在供應(yīng)所述逆變器輸出電壓給至少一個燈之前預(yù)熱所述至少一個燈的陰極。
9.如權(quán)利要求8所述的非調(diào)光式程序啟動鎮(zhèn)流器，其中所述逆變器產(chǎn)生所述逆變器輸出電壓來對多個并聯(lián)燈供電，并且其中所述程序啟動電路操作成在供應(yīng)所述逆變器輸出電壓給所述多個并聯(lián)燈之前預(yù)熱所述多個并聯(lián)燈的陰極。
10.如權(quán)利要求9所述的非調(diào)光式程序啟動鎮(zhèn)流器，其進(jìn)一步包括暖啟動電路，所述暖啟動電路操作成在所述鎮(zhèn)流器操作時檢測是否已經(jīng)增加燈到所述鎮(zhèn)流器、將逆變器切換到點亮狀態(tài)來點亮新增加的燈，以及在預(yù)定一段時間后使所述逆變器輸出電壓返回到所述正常操作狀態(tài)。
全文摘要
提出具有壽終(“EOL”)保護(hù)的鎮(zhèn)流器，其中控制跨處于EOL的燈的電壓以防止燈過熱，同時維持跨不處于EOL的燈的電壓以允許那些燈的正常操作，并且當(dāng)增加新的燈到該鎮(zhèn)流器時，控制跨所有燈的AC電壓以允許點亮新增加的燈而不循環(huán)鎮(zhèn)流器的電力。
文檔編號H05B41/298GK102498754SQ201080040827
公開日2012年6月13日 申請日期2010年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月9日
發(fā)明者L·R·內(nèi)羅涅 申請人:通用電氣公司