專利名稱：放電燈系統(tǒng)及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種放電燈系統(tǒng)，尤其涉及一種對放電燈進行恒功率控制的放電燈系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術：
高強度氣體放電燈(high intensity discharge (HID) lamps)由于具有較高的效率、良好的顯色性(color rendering)與較長的使用壽命,而被廣泛應用于許多方面。然而，高強度氣體放電燈是個復雜的負載，在其工作期間，放電燈的參數(shù)(電壓、電流與功率)經常改變。圖I所示為該類放電燈中一個典型控制策略的波形圖。在放電燈被點燃后，當其處于上升階段時，該放電燈通常運行在一個恒電流的工作模式下，且該放電燈的功率隨著放電燈電壓(Vlamp)的增加而逐漸增加(恒流階段)。為了獲得較佳的放電燈性能，當放電燈電壓大于第一預定值Vl時，則進入了恒功率控制階段，放電燈的燈電壓繼續(xù)上升至燈阻 抗為一穩(wěn)態(tài)值，此時采用了將放電燈的功率調節(jié)在一固定值的工作模式。在放電燈的整個壽命周期內，放電燈的燈阻抗會隨著燈使用時間的增加而增加，因此放電燈的燈電壓也會隨著燈使用時間的增加而升高，而放電燈的功率則控制在一恒定值。當前，對于放電燈處于恒功率階段的控制，一般采用直接檢測放電燈電壓(Vlamp)與放電燈電流(Ilamp),進行一定運算處理來對放電燈進行恒功率控制，但是，在實際應用中，在一些應用場合直接檢測Vlamp與Ilamp較為困難，從而使得直接通過檢測Vlamp與Ilamp來對放電燈進行恒功率控制也較為困難。另，在放電燈的一些應用中，如在投影系統(tǒng)中，對于放電燈，其發(fā)出不同顏色的光，所需的燈電流也各不相同，如圖2，繪示了在一定時間內放電燈電壓(Vlamp)與放電燈電流(Iiamp)的波形圖，由圖可知，放電燈電壓與放電燈電流總是在跳變，而并未維持在一恒定值，則如果直接進行對放電燈功率進行恒功率控制，將帶來準確性問題。

發(fā)明內容
為了解決上述技術問題，本發(fā)明提出了一種放電燈系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種放電燈系統(tǒng)，包括一放電燈；一供電裝置，用以提供一直流輸入電壓及一直流輸入電流；一轉換器，連接于所述供電裝置及所述放電燈，用以給所述放電燈提供能量；一直流輸入電壓檢測單元，連接于所述供電裝置，用以檢測直流輸入電壓；一直流輸入電流檢測單元，連接于供電裝置，用以檢測直流輸入電流；一燈狀態(tài)檢測單元，用以檢測反映燈狀態(tài)的信號；以及一控制器，連接于轉換器、直流輸入電壓檢測單元、直流輸入電流檢測單元及燈狀態(tài)檢測單元，該控制器用以根據(jù)直流輸入電壓、直流輸入電流及反映燈狀態(tài)的信號以透過轉換器對放電燈進行控制。優(yōu)選地，上述控制器透過上述轉換器對上述放電燈進行控制為恒功率控制。優(yōu)選地，上述恒功率控制包括對上述直流輸入電壓，上述直流輸入電流以及上述燈狀態(tài)進行補償。
優(yōu)選地，上述直流輸入電壓，上述直流輸入電流以及上述燈狀態(tài)的補償為線性補償或非線性補償。優(yōu)選地，上述燈狀態(tài)檢測單元檢測上述控制器產生的占空比信號，或者檢測反映燈電壓的信號。優(yōu)選地，上述轉換器為一半橋逆變器，該半橋逆變器包含兩個切換開關。優(yōu)選地，上述控制器還包含一微處理器，用以將上述直流輸入電壓、上述直流輸入電流及上述反映燈狀態(tài)的信號進行處理，并產生一處理信號；一控制單元，用以根據(jù)上述處理信號產生一控制信號；以及，一驅動器，用以根據(jù)上述控制信號產生一驅動信號，上述驅動信號用以驅動上述兩個切換開關。優(yōu)選地，上述燈狀態(tài)檢測單元為一占空比檢測單元，用以檢測上述控制信號以獲得對于上述兩個切換開關的上述驅動信號的占空比，并根據(jù)上述驅動信號的占空比提供上述反映燈狀態(tài)的信號。 優(yōu)選地，上述轉換器為一全橋逆變器，該全橋逆變器包括兩個高頻切換開關和兩個低頻切換開關。優(yōu)選地，上述控制器還包含一微處理器，用以將上述直流輸入電壓、上述直流輸入電流及上述反映燈狀態(tài)信號進行處理，并產生一處理信號；一控制單元，用以根據(jù)上述處理信號分別產生一第一控制信號及一第二控制信號；以及一第一驅動器和一第二驅動器，上述第一驅動器接收上述第一控制信號并產生與該第一控制信號相對應的一第一驅動信號以驅動上述兩個高頻切換開關，上述第二驅動器接收上述第二控制信號并產生與該第二控制信號相對應的一第二驅動信號以驅動上述兩個低頻切換開關。優(yōu)選地，上述燈狀態(tài)檢測單元為一占空比檢測單元，用以檢測上述第一控制信號從而獲得與上述兩個高頻切換開關相對應的第一驅動信號的占空比，并根據(jù)上述第一驅動信號的占空比提供反映燈狀態(tài)的信號。優(yōu)選地，上述轉換器包含一直流-直流轉換器。優(yōu)選地，上述直流-直流轉換器為降壓型轉換器。優(yōu)選地，上述燈狀態(tài)檢測單元為一輸出電壓檢測單元，用以檢測上述降壓型轉換器的輸出電壓，并根據(jù)該輸出電壓提供反映燈狀態(tài)的信號。優(yōu)選地，上述供電裝置包含一交流電壓源，提供一交流電；一整流器，連接于該交流電壓源，用以將上述交流電轉化為一直流電。優(yōu)選地，上述供電裝置還包含一功率因數(shù)校正電路，連接于上述整流器，用以提供上述直流輸入電壓。優(yōu)選地，上述供電裝置為一直流電壓源。優(yōu)選地，上述反映燈狀態(tài)的信號為電壓信號或電流信號。優(yōu)選地，上述放電燈為高強度氣體放電燈。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提出了一種用于控制放電燈系統(tǒng)的方法，該放電燈系統(tǒng)為上述本發(fā)明一個方面的放電燈系統(tǒng)。優(yōu)選地，上述對放電燈進行控制為恒功率控制。進一步，恒功率控制包括對上述直流輸入電壓，上述直流輸入電流以及上述燈狀態(tài)進行補償。優(yōu)選地，上述反映燈狀態(tài)的信號為占空比。
優(yōu)選地，上述反映燈狀態(tài)的信號為一反映燈電壓信號。采用本發(fā)明的放電燈系統(tǒng)及其控制方法，對直流輸入電壓、直流輸入電流和反映燈狀態(tài)的信號進行補償以便對輸入功率進行控制，從而間接實現(xiàn)對放電燈進行恒功率控制，并從實驗數(shù)據(jù)驗證，本發(fā)明對放電燈的控制具有很好的穩(wěn)定性。


圖I繪示依照現(xiàn)有技術中放電燈的一個典型控制策略的波形圖；圖2繪示現(xiàn)有技術的投影系統(tǒng)的放電燈的電壓與電流的波形圖；圖3繪示本發(fā)明的放電燈系統(tǒng)的結構示意圖；圖4繪示本發(fā)明一實施例的放電燈系統(tǒng)的控制器的結構示意
圖5繪示了本發(fā)明一實施方式的放電燈系統(tǒng)的電路結構示意圖；圖6繪示本發(fā)明另一實施方式的放電燈系統(tǒng)的電路結構示意圖；圖7繪示本發(fā)明又一實施方式的放電燈系統(tǒng)的電路結構示意圖；圖8繪示本發(fā)明的再一實施方式的放電燈系統(tǒng)的電路結構示意圖；以及圖9繪示本發(fā)明的一實施方式的放電燈系統(tǒng)控制方法的流程圖。
具體實施例方式以下將以附圖及詳細說明來清楚闡釋本發(fā)明的實施方式，為簡化附圖起見，一些已知慣用的結構與組件在附圖中將以簡單示意的方式繪示。參見圖3，圖3繪示了本發(fā)明的放電燈系統(tǒng)的結構示意圖，如圖3所示，放電燈系統(tǒng)300包括一供電裝置310、一轉換器320、一直流輸入電壓檢測單兀330、一直流輸入電流檢測單元340、一燈狀態(tài)檢測單元350、一控制器360及一放電燈370。其中，供電裝置310用以提供一直流輸入電壓及一直流輸入電流。轉換器320，其一端連接于供電裝置310，用以接收供電裝置310所提供的直流輸入電壓，另一端連接于放電燈370，該轉換器320可以用于將供電裝置310所提供的直流輸入電壓轉換為放電燈370所需電壓，并給放電燈370提供所需能量。直流輸入電壓檢測單元330，連接于供電裝置310，用以檢測直流輸入電壓，以及直流輸入電流檢測單元340，連接于供電裝置，用以檢測直流輸入電流。燈狀態(tài)檢測單元350，用以檢測反映燈狀態(tài)的信號?？刂破?60，連接于轉換器320、直流輸入電壓檢測單元330、直流輸入電流檢測單元340及燈狀態(tài)檢測單元350，用以根據(jù)直流輸入電壓檢測單元330所提供的直流輸入電壓、直流輸入電流檢測單元340所提供的直流輸入電流及與放電燈狀態(tài)相對應的一燈狀態(tài)信號產生一控制信號，并通過該控制信號以透過轉換器320對放電燈370進行控制，例如，對放電燈的控制為恒功率控制。特別地，該恒功率控制是對直流輸入電壓、直流輸入電流以及燈狀態(tài)進行補償。放電燈370包括但不只局限于高強度氣體放電燈。再參考圖4，圖4繪示了本發(fā)明一實施方式的放電燈系統(tǒng)中的控制器的結構示意圖。如圖4所示，控制器360包含一微處理器3610、一控制單元3620及一驅動器3630。微處理器3610，連接至直流輸入電壓檢測單元330、直流輸入電流檢測單元340和燈狀態(tài)檢測單元350，用以將直流輸入電壓、直流輸入電流及反映燈狀態(tài)的信號進行處理，并產生一處理信號?？刂茊卧?620，連接至微處理器3610，用以根據(jù)處理信號產生一控制信號。驅動器3630，連接至控制單元3620，用以根據(jù)該控制信號產生與該控制信號相對應的一驅動信號。例如，該驅動信號可用于驅動所述轉換器320中的切換開關元件。下面，請參考圖5，圖5繪示了本發(fā)明一實施方式的放電燈系統(tǒng)的電路結構示意圖。如圖5所不,該放電燈系統(tǒng)500包含一供電裝置510、一轉換器520、一直流輸入電壓檢測單兀530、一直流輸入電流檢測單兀540、一燈狀態(tài)檢測單兀550、一控制器560及一放電燈570。供電裝置510包含一交流電源AC、一電磁干擾濾波器5110、一整流器5120、一功率因數(shù)校正電路(PFC, Power Factor Correction) 5130,其中，交流電源AC可以為交流電壓源。電磁干擾濾波器5110，其一端連接于交流電壓源，用以濾除對電源的干擾信號。整流器5120，其一端連接于電磁干擾濾波器5110的另一端，該整流器5120可用于將交流電壓源所提供的交流電轉化為直流電。PFC電路5130，包含一電感LI、一二極管D1、一第一金屬氧化物半導體場效晶體管SI，PFC電路5130可以用于將其輸入電壓進行一定的升壓，進而輸出前述之直流輸入電壓，在本實施方式中，直流輸入電壓較佳地為400V，其范圍值約為380V-420V。在一具體實施例中，轉換器520可以為一半橋逆變器，該半橋逆變器連接于PFC電路5130，用于將PFC電路5130所輸出的直流輸入電壓轉換為放電燈570所需電壓， 其中，半橋逆變器包括兩個串聯(lián)的電解電容Cl與C2、一與放電燈570串聯(lián)的點火器5210、一與放電燈570串聯(lián)的電感L2、一與放電燈570并聯(lián)的電容C3、一第二金屬氧化物半導體場效晶體管S2 (或稱為切換開關S2)及一第三金屬氧化物半導體場效晶體管S3 (或稱為切換開關S3)。此外，直流輸入電壓檢測單元530及直流輸入電流檢測單元540，分別用于檢測供電裝置510所提供的直流輸入電流及直流輸出電流，在本實施方式中，即檢測PFC電路5130的輸出電壓及其輸出電流。對于控制器560，如前述，可以包括微處理器5610、控制單兀5620及驅動器5630。需要說明的是,在本實施方式中，基于電感伏秒均衡原理(inductorvoltage-second balance theory),可以通過切換開關S2與S3的驅動信號的占空比來間接得到放電燈的電壓值，因此，在本實施方式中，燈狀態(tài)檢測單元550可以是與切換開關S2和S3的驅動信號的占空比相對應的占空比檢測單元，即，該燈狀態(tài)檢測單元550檢測的是切換開關S2、S3的驅動信號的占空比，在本實施方式中，可以通過檢測控制單元5620所產生的控制信號以獲得切換開關S2、S3的驅動信號的占空比。以下將詳述本實施方式中對放電燈進行恒功率控制的所依據(jù)的理論及實際控制過程。因為直接對放電燈進行放電燈功率Plamp控制較為困難，所以在本實施方式中，使用的是對PFC電路的輸出功率PPFC(半橋逆變器的輸入功率)進行恒功率控制，從而間接地放電燈進行恒功率控制，由電路可知，PFC的輸出功率PPF。與放電燈功率Plamp的關系式如下Piamp = Ppfc* n = VDC*Idc* η (I)其中，Vdc為PFC電路的輸出電壓(DC輸入電壓)，在本實施方式中，也可稱之為BUS電壓，IdcSPFC電路的輸出電流(DC輸入電流)，η為半橋逆變器的效率值。在本實施方式中，半橋逆變器效率值H主要受電感L2與切換開關S2及切換開關S3影響，因為在該半橋逆變器中，其損耗主要在電感L2與切換開關S2及切換開關S3上。另，上式可以表達為下式n = Ji1*η2 = (1-δ n^^d-Δ η2) ⑵其中，ηι、Λ Il1與放電燈電流所流過的元件所產生的損耗有關，即與L2所帶來的損耗有關，η2、Δ II2與BUS電壓(VD。)兩端的元件所帶來的損耗有關，即與切換開關S2與S3所帶來的損耗有關。因此，由上可得下式Plamp = VDC*IDC* Il1* n2 = VDC*Idc* (I- Δ η 丄)* (I- Λ η2) (3)這里，為了便于計算，可以選擇Λ Il1與燈電壓Vlamp成線性關系，Λ 112與&成線性關系，如式⑷及式(5)Λ Ill = -KfU ⑷Δ η2 = K2*VDC+b2 (5)從上面的表達式(3)、⑷及(5)可以得到下式·
Plamp ^ VDC*IDC* (l+W^-K^Dc-VbJ(6)= VDC*IDC* (l+K1*Vlamp-K2*VDC-b3)其中，KpK2為常數(shù)，分別為的Vlamp補償系數(shù)與VD。的補償系數(shù)，即，對Vlamp作K1系數(shù)補償，對VDC作K2系數(shù)補償，bl、b2及b3為常數(shù)，且b3 = bl+b2。當然，也可以選擇Λ H1與燈電壓Vlamp成非線性關系，Δ Jl2與^成非線性關系，也可以得到相應的補償計算。在本實施方式中，基于電感伏秒均衡原理，可得如下等式(VDC/2-Vlamp) * 占空比=(VDC/2+Vlamp* (I-占空比) (7) 這里，需說明的是，對于等式(7)，在本實施方式中，占空比可以是切換開關S2/S3的驅動信號的占空比，在本實施方式中，S2和S3的驅動信號的占空比可以通過燈狀態(tài)檢測單元來檢測控制單元所產生的控制信號所獲得，因為控制單元所產生的控制信號與切換開關S2和S3的驅動信號的占空比是相同的。對等式(7)作進一步簡化，可得到等式(8)、(9)占空比=0.5+Vlamp/VDC(8)Vlamp=(占空比-0.5) *VDC (9)之后，將等式(9)代入等式(6)就可得到Plamp與VDC、占空比的關系，由此可知，對放電燈進行功率控制，可以通過對VD。和占空比作補償對PFC電路的輸出功率進行恒功率控制，從而間接實現(xiàn)對放電燈進行恒功率控制。對于本實施方式，直流輸入電壓檢測單元530與直流輸入電流檢測單元540分別對PFC電路5130的輸出電壓與輸出電流進行檢測，并將其值傳輸給微處理器5610，燈狀態(tài)檢測單元550對切換開關S2和S3的驅動信號進行檢測，并將其所檢測到的值(如，切換開關S2和S3的驅動信號的占空比)反饋于微處理器5610，然后微處理器5610對其所收到的直流輸入電壓、直流輸入電流及切換開關S2和S3的驅動信號的占空比根據(jù)等式(6)及等式(9)進行一定處理，即計算放電燈功率，進而根據(jù)此放電燈功率產生處理信號?？刂茊卧?620,其根據(jù)微處理器5610所提供的處理信號產生控制信號。驅動器5630,其根據(jù)控制單元5620所提供的控制信號產生驅動信號，并且該驅動信號用于驅動切換開關S2與S3。參照圖6，圖6繪示了本發(fā)明的另一實施方式的放電燈系統(tǒng)的電路結構示意圖。不同于圖5,本實施方式的放電燈系統(tǒng)600包括轉換器620和控制器660,而供電裝置610、直流輸入電壓檢測單元630、直流輸入電流檢測單元640、燈狀態(tài)檢測單元650及放電燈670，分別與圖5中的供電裝置510、直流輸入電壓檢測單元530、直流輸入電流檢測單元540、燈狀態(tài)檢測單元550及放電燈570相同或相似，為描述簡便起見，此處不再贅述。在本實施方式中，轉換器620為一全橋逆變器，即，用兩個金屬氧化物半導體場效晶體管(或稱為切換開關)S4與S5分別取代電解電容Cl與C2。其中，切換開關S2與S3工作于高頻模式，一般為幾十KHz-幾百KHz，其工作過程與圖5中S2、S3相同，而切換開關S4與S5工作于低頻模式，一般為100_400Hz?？刂破?60包含一微控制器6610、一控制單兀6620、一第一驅動器6630及一第二驅動器6632。類似地，直流輸入電壓檢測單元630與直流輸入電流檢測單元640分別對PFC電路6130的輸出電壓與輸出電流進行檢測，并將其值傳輸給微處理器6610，燈狀態(tài)檢測單元650，為一占空比檢測單元，用以檢測控制單元6620所輸出的控制信號以獲得對于切換開關S2、S3的驅動信號的占空比，并將其所檢測到的值(兩個切換開關驅動信號的占空比)反饋于微處理器6610 ;微處理器6610對其所收到的直流輸入電壓、直流輸入電流及切換開關S2、S3驅動信號的占空比根據(jù)等式(6)及等式(9)進行一定處理，即計算放電燈功率，并根據(jù)此放電燈功率產生處理信號；控制單元6620其根據(jù)微處理器6610所提供的處理信號分別產生第一控制信號及第二控制信號；第一驅動器6630及第二驅動器6632,其中，第一驅動器6630接收控制單兀6610所提供的第一控制信號并產生第一驅動信號，以驅動兩個高頻切換開關S2及S3，而第二驅動器6632接收控制單元6610所提供的第二控制信號并產生第二驅動信號，以驅動兩個低頻切換開關S4及S5。 參照圖7，圖7繪示了本發(fā)明的又一實施方式的放電燈系統(tǒng)的電路結構示意圖。如圖7所示，該放電燈系統(tǒng)700包含供電裝置710、一轉換器720、一直流輸入電壓檢測單元730、一直流輸入電流檢測單元740、一燈狀態(tài)檢測單元750、一控制器760及一放電燈770。在本實施方式中，供電裝置710為一直流電源，該直流電源用以提供直流輸入電壓及直流輸入電流，該直流輸入電壓的范圍值為380V-420V，較佳地為400V。對于轉換器720，在本實施方式中，為一直流-直流轉換電路，較佳地，為一降壓型電路(或稱為BUCK電路)，其一端連接于直流電源的輸出端，用以將直流輸入電壓轉換為放電燈所需電壓，該BUCK電路包含一金屬氧化物半導體場效晶體管(即，切換開關)S I、一二極管D1、一電感LI及一電容Cl。在本實施方式中，點火器7210與放電燈770并聯(lián)，且，該放電燈系統(tǒng)700還可包含一第二二極管D2，與放電燈770串聯(lián)，用于在點燈過程中，避免點火器7210產生的高壓對其它電路產生影響。在本實施方式中，對于控制器760，如前述，包含微處理器7610、控制單元7620及驅動器7630。需要說明的是，在本實施方式中，燈狀態(tài)檢測單元750，所檢測的是BUCK電路的輸出電壓，也即放電燈的燈電壓Vlanip。在本實施方式中，同理，沒有直接對放電燈進行放電燈功率Plamp控制，而是對BUCK電路的輸入功率進行控制，其依據(jù)如下Plamp = Vin*Iin* η3 (10)其中，Plamp為放電燈功率，Vin為直流輸入電壓(BUCK電路的輸入電壓)，也即直流電源的輸出電壓，IinS直流輸入電流(BUCK電路的輸入電流)，也即直流電源的輸出電流。n3SBUCK電路的效率值。上式(10)可以表示為下式Planp = Vin*lin* η4*(11)η4為放電燈電壓相關的效率值，η5為Vin(BUS電壓)相關的效率值。同理，根據(jù)圖5所示實施方式中的推理方法可得如下等式Plamp ^ Vin*Iin* (l+K4*Vlamp-K3*Vin-b4) (12)
其中，K4、K3為常數(shù)，分別為Vlamp的補償系數(shù)與Vin的補償系數(shù)，即，對Vlamp作K4系數(shù)補償，對UtK3系數(shù)補償，b4為一常數(shù)。由此可知，對放電燈進行恒功率控制，可以通過對Vlamp、VD。作補償對放電燈進行恒功率控制。當然，也可以選擇η4與燈電SVlamp成非線性關系，H5與Vin成非線性關系，也可以得到相應的補償計算。對于本實施方式，直流輸入電壓檢測單元730與直流輸入電流檢測單元740分別對BUCK電路的輸入電壓Vin與輸入電流Iin進行檢測，并將其值傳輸給微處理器7610，燈狀態(tài)檢測單元750，即輸出電壓檢測單元，對BUCK電路的輸出電壓(約為燈電壓Vlamp)進行檢測，并將其所檢測到的值反饋于微處理器7610 ;微處理器7610對其所收到的直流輸入電壓、直流輸入電流及BUCK電路的輸出電壓根據(jù)等式(12)進行一定處理，即計算放電燈功率，并根據(jù)此放電燈功率產生處理信號；控制單元7620，其根據(jù)微處理器7610所提供的處理信號產生控制信號；驅動器7630，其根據(jù)控制單元7620所提供的控制信號產生驅動信號，該驅動信號用于驅動切換開關SI。

在本實施方式中，采用對Vin作補償對放電燈進行恒功率控制，可以得到如下實驗數(shù)據(jù)，如表I所示表I
\ Plamp 對Vln作相嘗對Vln未作才H嘗
Vlamp \Vin=380VV11HOOVVin=380VVilHOOV 80V227.4W227.3W228.3W241.3 W 90V227.2W227.3W228.5W241.5W 100V227.3W227.4W229.4W241.2W根據(jù)表I可知，采用對Vin作補償對放電燈進行功率控制相較于對Vin未作補償對放電燈進行功率控制具有更好的準確性，據(jù)此可體現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)越性。參照圖8，圖8繪示了本發(fā)明的再一實施方式的放電燈系統(tǒng)的電路結構示意圖。不同于圖7，本實施方式的放電燈系統(tǒng)800還包括轉換器820，該轉換器820不僅包含一 BUCK電路，還包含與其相連接的一全橋逆變器。即，轉換器820為一 BUCK電路與一全橋逆變器的組合。在本實施方式中，全橋逆變器包括一點火器8210，該點火器8210與放電燈870相串聯(lián)，不同于圖7所繪示的實施方式中點火器8210與放電燈870相并聯(lián)。本領域技術人員應當理解，供電裝置810、直流輸入電壓檢測單元830、直流輸入電流檢測單元840、燈狀態(tài)檢測單元850及放電燈870，分別與圖7中的供電裝置710、直流輸入電壓檢測單元730、直流輸入電流檢測單元740、燈狀態(tài)檢測單元750及放電燈770相同或相似，為描述簡便起見，在此不再贅述。由上可知，本發(fā)明所提出的放電燈系統(tǒng)，對于供電裝置，可以是交流電源與其他電路組合，也可以直接是一直流電源，并不以此為限，僅需符合能夠提供所需直流輸入電壓、直流輸入電流的要求即可。另，對于轉換器，可以是一半橋逆變器、一全橋逆變器、一 BUCK電路、BUCK電路與全橋逆變器的組合以及BUCK電路與半橋逆變器的組合等多種電路結構，并不以此為限。參照圖9，圖9繪示了本發(fā)明的一實施方式的放電燈系統(tǒng)控制方法的流程圖。如圖9所示，在步驟900中，檢測直流輸入電壓；在步驟902中，檢測直流輸入電流；在步驟904中，檢測反映燈狀態(tài)的信號；在步驟906中，根據(jù)直流輸入電壓、直流輸入電流及反映燈狀態(tài)的信號對放電燈進行控制，這里的控制為恒功率控制，特別地，對直流輸入電壓、直流輸入電流以及燈狀態(tài)進行補償。對于反映燈狀態(tài)的信號，可以是前述之切換開關的驅動信號的占空比，也可以是前述之BUCK電路的輸出電壓，即可以是反映燈電壓的信號。本領域的普通技術人員應當理解，本方法中的步驟900、902及904的先后順序，并不只局限于上述圖9所列舉的順序，例如，直流輸入電壓、直流輸入電流以及反映燈狀態(tài)的信號的檢測動作可以是任意順序，也可以在同一步驟中完成。本發(fā)明所提供的放電燈系統(tǒng)，是對直流輸入電壓、直流輸入電流和反映燈狀態(tài)的 信號進行補償，從而對轉換器的輸入功率進行控制，從而間接實現(xiàn)對放電燈進行恒功率控制，并從實驗數(shù)據(jù)驗證，本發(fā)明對放電燈的控制具有很好的穩(wěn)定性。上文中，參照附圖描述了本發(fā)明的具體實施方式
。但是，本領域中的普通技術人員能夠理解，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以對本發(fā)明的具體實施方式
作各種變更和替換。這些變更和替換都落在本發(fā)明權利要求書所限定的范圍內。
權利要求
1.一種放電燈系統(tǒng)，其特征在于，所述放電燈系統(tǒng)包括 一放電燈； 一供電裝置，用以提供一直流輸入電壓及一直流輸入電流； 一轉換器，連接于所述供電裝置及所述放電燈，用以給所述放電燈提供能量； 一直流輸入電壓檢測單元，連接于所述供電裝置，用以檢測所述直流輸入電壓； 一直流輸入電流檢測單元，連接于所述供電裝置，用以檢測所述直流輸入電流； 一燈狀態(tài)檢測單元，用以檢測一反映燈狀態(tài)的信號；以及 一控制器，連接于所述轉換器、所述直流輸入電壓檢測單元、所述直流輸入電流檢測單元及所述燈狀態(tài)檢測單元，所述控制器用以根據(jù)所述直流輸入電壓、所述直流輸入電流及所述反映燈狀態(tài)的信號以透過所述轉換器對所述放電燈進行控制。
2.根據(jù)權利要求I所述的放電燈系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器產生一控制信號，以透過所述轉換器對所述放電燈進行恒功率控制。
3.根據(jù)權利要求2所述的放電燈系統(tǒng)，其特征在于，所述恒功率控制包括對所述直流輸入電壓、所述直流輸入電流及所述燈狀態(tài)進行補償。
4.根據(jù)權利要求3所述的放電燈系統(tǒng)，其特征在于，對所述直流輸入電壓、直流輸入電流以及所述燈狀態(tài)的補償為線性補償或非線性補償。
5.根據(jù)權利要求3所述的放電燈系統(tǒng)，其特征在于，所述燈狀態(tài)檢測單元檢測所述控制器產生的占空比信號或檢測反映燈電壓的信號。
6.根據(jù)權利要求4所述的放電燈系統(tǒng)，其特征在于，所述轉換器為一半橋逆變器，并且所述半橋逆變器包括兩個切換開關。
7.根據(jù)權利要求6所述的放電燈系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器還包括 一微處理器，連接至所述直流輸入電壓檢測單元、直流輸入電流檢測單元和所述燈狀態(tài)檢測單元，用于根據(jù)所述直流輸入電壓、所述直流輸入電流及所述反映燈狀態(tài)的信號，產生一處理信號； 一控制單元，連接至所述微處理器，用于根據(jù)所述處理信號產生一控制信號；以及一驅動器，連接至所述控制單元，用于根據(jù)所述控制信號產生一驅動信號，并且所述驅動信號用于驅動所述兩個切換開關。
8.根據(jù)權利要求7所述的放電燈系統(tǒng)，其特征在于，所述燈狀態(tài)檢測單元為一占空比檢測單元，用以檢測所述控制信號從而獲得與所述兩個切換開關相對應的驅動信號的占空t匕，并提供與所述驅動信號的占空比相對應的所述反映燈狀態(tài)的信號。
9.根據(jù)權利要求4所述的放電燈系統(tǒng)，其特征在于，所述轉換器為一全橋逆變器，并且所述全橋逆變器包括兩個高頻切換開關以及兩個低頻切換開關。
10.根據(jù)權利要求9所述的放電燈系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器還包括 一微處理器，連接至所述直流輸入電壓檢測單元、直流輸入電流檢測單元和所述燈狀態(tài)檢測單元，用以根據(jù)所述直流輸入電壓、所述直流輸入電流及所述反映燈狀態(tài)信號，產生一處理信號； 一控制單元，連接至所述微處理器，用以根據(jù)所述處理信號分別產生一第一控制信號及一第二控制信號；以及 一第一驅動器和一第二驅動器，均連接至所述控制單元，其中，所述第一驅動器接收所述第一控制信號并產生與所述第一控制信號相對應的一第一驅動信號以驅動所述兩個高頻切換開關，以及所述第二驅動器接收所述第二控制信號并產生與所述第二控制信號相對應的一第二驅動信號以驅動所述兩個低頻切換開關。
11.根據(jù)權利要求10所述的放電燈系統(tǒng)，其特征在于，所述燈狀態(tài)檢測單元為一占空比檢測單元，用以檢測所述第一控制信號從而獲得與所述兩個高頻切換開關相對應的所述第一驅動信號的占空比，并提供與所述第一驅動信號的占空比相對應的所述反映燈狀態(tài)的信號。
12.根據(jù)權利要求4所述的放電燈系統(tǒng)，其特征在于，所述轉換器包含一直流-直流轉換器。
13.根據(jù)權利要求12所述的放電燈系統(tǒng)，其特征在于，所述直流-直流轉換器為降壓型轉換器。
14.根據(jù)權利要求13所述的放電燈系統(tǒng)，其特征在于，所述燈狀態(tài)檢測單元為一輸出電壓檢測單元，用以檢測所述降壓型轉換器的輸出電壓，并根據(jù)所述輸出電壓提供所述反映燈狀態(tài)的信號。
15.根據(jù)權利要求I所述的放電燈系統(tǒng)，其特征在于，所述供電裝置包括 一交流電壓源，提供一交流電；以及 一整流器，耦接于所述交流電壓源，用以將所述交流電轉化為一直流電。
16.根據(jù)權利要求15所述的放電燈系統(tǒng)，其特征在于，所述供電裝置還包括 一功率因數(shù)校正電路，連接于所述整流器，用以提供所述直流輸入電壓。
17.根據(jù)權利要求I所述的放電燈系統(tǒng)，其特征在于，所述供電裝置為一直流電壓源。
18.—種控制如權利要求I所述放電燈系統(tǒng)的方法，其特征在于，該方法包括 檢測所述直流輸入電壓、所述直流輸入電流以及所述反映燈狀態(tài)的信號；以及 根據(jù)所述直流輸入電壓、所述直流輸入電流以及所述反映燈狀態(tài)的信號得到一控制信號，并且通過所述控制信號對所述放電燈進行控制。
19.根據(jù)權利要求18所述的方法，其特征在于，對所述放電燈進行控制的方式為恒功率控制。
20.根據(jù)權利要求19所述的方法，其特征在于，所述恒功率控制包括對所述直流輸入電壓，所述直流輸入電流以及所述燈狀態(tài)進行補償。
21.根據(jù)權利要求18所述的方法，其特征在于，所述反映燈狀態(tài)的信號為占空比。
22.根據(jù)權利要求18所述的方法，其特征在于，所述反映燈狀態(tài)的信號為一反映燈電壓的信號。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種放電燈系統(tǒng)，包括放電燈；供電裝置，用以提供直流輸入電壓及電流；轉換器，連接于供電裝置及放電燈，用以給放電燈提供能量；直流輸入電壓檢測單元，連接于供電裝置，用以檢測直流輸入電壓；直流輸入電流檢測單元，連接于供電裝置，用以檢測直流輸入電流；燈狀態(tài)檢測單元，用以檢測反映燈狀態(tài)的信號；以及控制器，連接于轉換器、直流輸入電壓檢測單元、直流輸入電流檢測單元及燈狀態(tài)檢測單元，根據(jù)直流輸入電壓、直流輸入電流及反映燈狀態(tài)的信號對放電燈進行控制。本發(fā)明也提供了上述放電燈系統(tǒng)的控制方法。采用本發(fā)明，對直流輸入電壓進行補償來對輸入功率進行控制，從而實現(xiàn)放電燈的恒功率控制，并具有較好的控制穩(wěn)定性。
文檔編號H05B41/36GK102892245SQ20111020114
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月18日 優(yōu)先權日2011年7月18日
發(fā)明者張琪, 張偉強, 應建平 申請人:臺達電子企業(yè)管理(上海)有限公司