专利名称：改进的高频电子镇流器的制作方法
技术领域：
本发明一般来说涉及控制各种类型的气体放电灯的操作。本发明具体来说涉及在气体放电灯的高频范围内电子镇流器的操作性能的改进。
背景技术：
当高强度放电的(HID)气体放电灯在几个千赫兹和几百千赫兹之间的高频(HF)操作范围内操作时，这种现有技术中公知的高强度放电的(HID)气体放电灯将遭遇声共振，与灯的类型有关。然而，当气体放电灯在超过最高的声共振频率的极高的频率范围内操作时(例如，对于400W MH灯，操作频率为150千赫兹)，在气体放电灯中的声共振明显削弱，因此声共振不会对气体放电灯的性能有负面的影响。在VHF(甚高频)范围操作气体放电灯的结果是产生电磁干扰。此外，当气体放电灯在高频灯电流下工作时，电极的温度调制(即，阳极和阴极的温度差)将要消失。这将导致不同的操作状态，可能引起电极上的电弧连接(arc attachment)的变化。当400W MH灯在高达500千赫兹的高频下操作时，就已经发现了与电极的电弧连接有关的电弧不稳定性。还有，当灯在高频下操作时，还发现有各个灯之间的大的绕组之差。
气体放电灯的反向电弧(back-arcing)涉及在灯的电极绕组的后面形成电弧连接，这与在电极的尖端形成的理想的电弧连接相反。这种情况可能影响弧光管端部的热平衡，进而可能影响蒸气压力。因此，灯的彩色特性要受到影响。当前，相关的现有技术还不能解决反向电弧的问题。
本发明旨在解决现有技术的缺点。
发明内容
本发明涉及一种改进的高频镇流器。本发明的各个方面都是新颖的和非显而易见的，并且提供各种优点。虽然这里覆盖的本发明的实际本质只能参照所附的权利要求书确定，但下面还要简洁地描述一下某些特征，这些特征是这里公开的实施例的特征。
本发明的一种形式是操作耦合到气体放电灯的一个半桥的第一种方法。首先，操作半桥以建立灯电流的操作频率，这个操作频率高于所有声共振频率，在气体放电灯的高频操作范围内。然后，操作半桥以向操作频率施加一个频率调制。
本发明的第二种形式是操作耦合到气体放电灯的一个半桥的第二种方法。首先，操作半桥以建立灯电流的操作频率。然后，操作半桥以便响应半桥接收的具有一定波形的驱动电压而向灯电流施加一个幅度调制。
本发明的第三种形式是操作耦合到气体放电灯的一个半桥的第三种方法。首先，操作半桥以建立灯电流的操作频率，这个操作频率高于所有声共振频率，在气体放电灯的高频操作范围内。然后，操作半桥以向操作频率施加一个频率调制。最后，操作半桥以便响应半桥接收的具有一定波形的驱动电压而向灯电流施加一个幅度调制。
本发明的第四种形式是操作耦合到气体放电灯的一个半桥的第四种方法。首先，操作半桥以便在气体放电灯启动操作期间向灯提供灯电流。然后，操作半桥以便在气体放电灯的电弧加热阶段期间建立在操作安培水平(operating ampere level)的灯电流。所说的操作安培水平等于或大于最小运行安培水平，因此可以阻止在气体放电灯内的任何反向电弧的产生，因此气体放电灯基本上可达到气体放电灯的彩色性能规定。
本发明的上述形式和其它形式、特征、和优点从下面结合附图的当前优选的实施例的详细描述中将变得更加显而易见。这些详细描述和附图只是对本发明的说明而不是限制，本发明的范围只由所附的权利要求书及其等效物限定。
图1表示按照本发明的镇流器的一个实施例；图2表示按照本发明的半桥的一个实施例；图3表示灯电压随时间变化的典型曲线；图4表示反向电弧危险性相对于灯电流的典型曲线；图5表示驱动电压、调制电压、和灯电流的第一组典型曲线；
图6表示驱动电压、调制电压、和灯电流的第二组典型曲线；图7表示驱动电压、调制电压、和灯电流的第三组典型曲线；图8表示驱动电压、调制电压、和灯电流的第四组典型曲线；图9表示驱动电压、调制电压、和灯电流的第五组典型曲线。
具体实施例方式
图1表示本发明的镇流器20，用于向常规的灯10提供灯电流IL。镇流器20包括电磁干扰滤波器30、主电源(MAINS)整流器40、升压变换器50、能量缓冲器60、和耦合在常规设备中的半桥70，由此可将驱动电压VD加到半桥70。
图2表示半桥70，半桥70包括微控制器71、电压控制振荡器72(VC072)、半桥驱动器73、晶体管T1、晶体管T2、变压器TF、电感器L、电容器C1、电容器C2、和阻抗元件Z。微控制器71和晶体管T1的漏极耦合到节点N1，以接收驱动电压VD。晶体管T1的源极、晶体管T2的漏极、和变压器TF耦合到节点N2。微控制器71、晶体管T2的源极、和阻抗元件Z耦合到节点N3，由此可使微控制器71接收驱动电流ID。微控制器71还耦合到变压器TF，以接收反馈电流IF。变压器TF、电感器L、和电容器C1串联连接。电容器C1、电容器C2、和灯10耦合到节点N4，电容器C2和灯10并联耦合在节点N4和节点N5之间。
电压控制振荡器72按常规方式建立灯电流IL的操作频率，操作频率高于所有声共振频率，在高频操作范围内。微控制器71包括模拟电路、数字电路、或者模拟电路和数字电路的组合，用于响应驱动电压VD、驱动电流ID、和反馈电流IP的接收产生调制电压VFMS。电压控制振荡器72响应频率调制电压VFMS向灯电流IL的操作频率施加一个相应的频率调制。电压控制振荡器72提供一个控制电压VC，用作向灯电流IL的操作频率施加频率调制的指示。半桥驱动器73响应控制电压VC来操作晶体管T1和晶体管T2，借此向灯10提供灯电流IL。
微控制器71通过测量所说的驱动电压VD并且平均所说的驱动电流ID就可以确定输入到半桥70的输入功率PIN。在一个实施例中，通过驱动电压VD和平均驱动电流ID二者相乘来确定输入功率PIN。在下面的公式[1]中，从计算的输入功率PIN中扣除半桥70的功率损耗PLOSS并且将这个相减的结果除以灯电流IL，就可以导出灯电压VL(PIN-PLOSS)/IL[1]图3表示灯电压VL随时间的变化。气体放电灯10的启动操作包括滞后时间阶段、击穿(BD)阶段、电极加热阶段、和弧光管加热阶段。在弧光管加热阶段，关键的是要使气体放电灯10中任何反向电弧减至最小(如果不是完全消除的话)，借此有利于气体放电灯基本上实现与气体放电灯10有关的彩色性能指标。照这样，微控制器71可以建立灯电流IL的操作安培水平，这个操作安培水平等于或大于如图4所示的运行安培水平I运行。在一个实施例中，运行安培水平I运行是灯电流IL的最大安培水平I最大的85％，这是对于气体放电灯10确定的。
图5表示在所得到的灯电流IL中的驱动电压VD和调制电压VFMS的一个实施例，调制电压VFMS具有频率调制Δf(例如5千赫兹)和频率扫描F扫描(如200赫兹)。这个结果是在灯10的弧光稳定的情况下得到的(未示出)。
图6表示在所得到的灯电流IL中的驱动电压VD和调制电压VFMS的第二个实施例，调制电压VFMS具有频率调制Δf(例如5千赫兹)和频率扫描F扫描(如200赫兹)。
图7表示在所得到的灯电流IL中的驱动电压VD和调制电压VFMS的第三个实施例，驱动电压VD具有幅度调制和一个频率(如120赫兹)。本领域的普通技术人员应该认识到，镇流器20根据河谷堆积(valleyfill)技术提供驱动电压VD。
图8表示在所得到的灯电流IL中的驱动电压VD和调制电压VFMS的第三个实施例，驱动电压VD具有幅度调制和一个频率(如120赫兹)。本领域的普通技术人员应该认识到，镇流器20根据跟随器升压(follower boost)技术提供驱动电压VD。
图9表示在所得到的灯电流IL中的驱动电压VD和调制电压VFMS的第五个实施例，驱动电压VD具有幅度调制和一个频率(如120赫兹)，调制电压VFMS具有频率调制Δf(例如5千赫兹)和频率扫描F扫描(如200赫兹)。
虽然这里公开的本发明的实施例当前被认为是优选的，然而在不偏离本发明的构思和范围的情况下还可以进行各种变化和改进。本发明的范围由所附的权利要求书表示，期望落在等效物的含义和范围内的所有变化都包括在权利要求书中。
权利要求
1.一种操作耦合到气体放电灯(10)的半桥(70)的方法，所说方法包括操作半桥(70)以建立灯电流(IL)的操作频率，这个操作频率高于所有声共振频率，并在气体放电灯(10)的高频操作范围内；操作半桥(70)以向操作频率施加频率调制。
2.一种操作耦合到气体放电灯(10)的半桥(70)的方法，所说的方法包括操作半桥(70)以建立灯电流(IL)的操作频率；操作半桥(70)以便响应半桥(70)接收的具有一定波形的驱动电压而向灯电流(IL)施加幅度调制。
3.一种操作耦合到气体放电灯(10)的半桥(70)的方法，所说方法包括操作半桥(70)以建立灯电流(IL)的操作频率，这个操作频率高于所有声共振频率，在气体放电灯的高频操作范围内；操作半桥(70)以向操作频率施加一个频率调制；操作半桥(70)以便响应半桥(70)接收的具有一定波形的驱动电压(VD)而向灯电流(IL)施加一个幅度调制。
4.一种操作耦合到气体放电灯(10)的半桥(70)的方法，所说方法包括操作半桥(70)以便在气体放电灯(10)的启动操作期间向灯(10)提供灯电流(IL)；操作半桥(70)以便在气体放电灯(10)的电弧加热阶段期间建立在操作安培水平的灯电流(IL)，所说的操作安培水平等于或大于最小运行安培水平，因此可以阻止在气体放电灯(10)内的任何反向电弧，因此气体放电灯(10)实原质上可达到气体放电灯(10)的彩色性能规定。
5.权利要求4的方法，进一步还包括如下步骤操作半桥(70)，以便在气体放电灯(10)的稳定操作阶段期间建立灯电流(IL)的操作频率，所说的操作频率高于所有声共振频率，在气体放电灯(10)的高频操作范围内；操作半桥(70)以便向操作频率施加频率调制。
6.权利要求4的方法，进一步还包括如下步骤操作半桥(70)，以便建立灯电流(IL)的操作频率；操作半桥(70)以便响应半桥(70)接收的具有一定波形的驱动电压(VD)而向灯电流(IL)施加幅度调制。
7.权利要求4的方法，进一步还包括如下步骤操作半桥(70)，以便在气体放电灯(10)的稳定操作期间建立灯电流(IL)的操作频率，所说的操作频率高于所有声共振频率，并在气体放电灯(10)的高频操作范围内；操作半桥(70)以便向操作频率施加频率调制；和操作半桥(70)以便响应半桥(70)接收的具有一定波形的驱动电压(VD)而向灯电流(IL)施加幅度调制。
8.权利要求4的方法，其中在气体放电灯(10)的电弧加热阶段期间灯电流(IL)的操作安培水平至少是灯电流(IL)的最大安培水平的85％。
9.一种耦合到气体放电灯(10)的半桥(70)，所说半桥(70)包括建立灯电流(IL)的操作频率的装置，所说的这个操作频率高于所有声共振频率，在气体放电灯(10)的高频操作范围内；向操作频率施加频率调制的装置。
10.一种耦合到气体放电灯(10)的半桥(70)，所说的半桥(70)包括建立灯电流(IL)的操作频率的装置；响应半桥(70)接收的具有一定波形的驱动电压(VD)而向灯电流(IL)施加幅度调制的装置。
11.一种耦合到气体放电灯(10)的半桥(70)，所说半桥(70)包括建立灯电流(IL)的操作频率的装置，所说的这个操作频率高于所有声共振频率，在气体放电灯高频操作范围内；向操作频率施加一个频率调制的装置；响应半桥(70)接收的具有一定波形的驱动电压(VD)而向灯电流(IL)施加一个幅度调制的装置。
12.一种耦合到气体放电灯(10)的半桥(70)，所说半桥(70)包括在气体放电灯(10)的启动操作期间向灯(10)提供灯电流(IL)的装置；在气体放电灯(10)的电弧加热阶段期间建立在操作安培水平的灯电流(IL)的装置，所说的操作安培水平等于或大于最小运行安培水平，因此可以阻止在气体放电灯(10)内的任何反向电弧，因此气体放电灯(10)实质上可达到气体放电灯(10)的彩色性能规定。
全文摘要
公开了一种改进的高频镇流器。高频镇流器在气体放电灯(10)启动操作期间为气体放电灯(10)建立灯电流(I
文档编号H05B41/292GK1613276SQ03802050
公开日2005年5月4日 申请日期2003年1月10日 优先权日2002年1月10日
发明者R·埃尔哈德特, O·多伊尔罗, J·扬查克, H·A·范埃斯费尔德, W·D·库文伯格, R·H·范德沃尔特 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司