用来在电子调光镇流器中控制灯丝电压的设备和方法

专利名称：用来在电子调光镇流器中控制灯丝电压的设备和方法
技术领域：
本发明涉及电子镇流器，并且更具体地，涉及用于例如荧光灯的气体放 电灯的电子调光镇流器。
背景技术：
典型的荧光灯是密封玻璃管，该密封玻璃管具有稀土气体并且在每端具 有电极，用来通过该气体启动并维持电弧。电极通常构造为灯丝，灯丝电压 施加到该灯丝上以加热电极，由此提高它们发出电子的能力。这导致了改善 的电弧稳定性和较长的灯寿命。典型的现有技术镇流器在启动电弧之前施加灯丝电压到灯丝，并在灯的 整个调光范围内维持灯丝电压。在低端，当亮度水平为最低，并且因此电弧 处于其最低水平时，灯丝电压对于维持稳定的电弧电流是必要的。然而，在 高端点，当亮度水平为最高，并且电弧电流处于其最高水平时，电弧电流有 助于加热灯丝。因此，灯丝电压对于灯在高端点的正常工作是不必要的，并 且可以省略。在高端点，灯丝电压在维持电弧中不提供任何好处，并且导致 过度的功率消耗和不需要的热。图1中示出了用于并行驱动三个荧光灯L1、 L2、 L3的现有技术电子调 光镇流器100的例子。电子镇流器典型地可分解为包括前端110和后端120。前端110典型地包括整流器130，用来从交流(AC)主线电压产生整流电 压；和滤波电路，例如填谷电路40，用来过滤所述整流电压以产生直流(DC) 总线电压。填谷电路140通过二极管142连接到整流器130并且包括一个或 更多能量存储装置，该能量存储装置选择性地充电和放电，从而填充连续的 整流电压波峰之间的波谷以产生大体上的直流总线电压。直流总线电压是整 流电压或填谷电路140中的能量存储装置两端的电压的较大者。后端120典型地包括逆变器150，用来将直流总线电压转换为高频交 流电压；和输出电路160,该输出电路160包括谐振电路(resonnant tank circuit),用来连接高频交流电压到灯电极。平衡电路170与三个灯L1、 L2、 L3串联设置，用于平衡通过灯的电流并防止任何灯比其它灯更亮或更暗。 控制电路180产生驱动信号以控制逆变器150的工作，从而提供期望的负载 电流到灯L1、 L2、 L3。电源182连接在整流器130的输出端以提供直流供 给电压Vcc,该直流供给电压用于对控制电路180提供电能。图2示出了用来并行驱动灯L1、 L2、 L3的现有技术调光镇流器的后端 120的简化示意图。如前面提到的，后端120包括逆变器150和输出电路160。 逆变器输入端子A、 B连接到填谷电路140的输出端。逆变器150提供高频 交流电压用来驱动灯Ll、 L2、 L3，并包括串联连接的第一和第二开关装置 252、 254，例如两个场效应晶体管(FET)。控制电路170使用互补占空比来 驱动逆变器的FET 252、 254，切换工作模式。这意味着在给定时间，FET 252、 254中的一个且仅仅一个导通。当FET252导通时，则逆变器150的输出被 向上拉向直流总线电压。当FET254导通时，则逆变器150的输出被向下拉 向电路公共端。逆变器150的输出端连接到包括谐振感应器262和谐振电容器264的输 出电路160。输出电路160对逆变器150的输出进行滤波以提供必要的正弦 电压到并联连接的灯L1、 L2、 L3。直流阻隔电容器266防止直流电流流过灯L1、 L2、 L3。灯丝绕组Wl、 W2、 W3、 W4磁性耦合到输出电路160的谐振感应器 262并直接连接到灯L1、 L2、 L3的灯丝。因为在图2中灯被并行驱动，故 绕组W1、 W2、 W3各布置到不同灯的灯丝，并且绕组W4布置到所有三个 灯L1、 L2、 L3的灯丝。在整个调光范围内，灯丝绕组提供近似3-5Vrms量 值的交流灯丝电压到灯丝以保持灯丝温暖。当镇流器将灯调光到低端时，并 且在启动灯之前灯丝的预热期间，灯丝特别需要加热。然而，现有技术镇流 器100不变地提供灯丝电压到灯丝，这增加镇流器的功率消耗。一些现有技术镇流器在启动灯之前提供灯丝电压到灯的灯丝，并且然后 在正常工作期间切断灯丝电压以便减小镇流器的功率消耗。在1999年10月 26日颁发的、标题为ELECTRONIC BALLAST WITH FILAMENT CUT-OUT 的、授予Mirskiy等人的美国专利No.5，973,455中更详细地描述了这种镇流 器的例子，该专利的全部公开内容以参考的方式在此并入。该镇流器包括交 流开关，该交流开关具有限定了两个交流端子和两个直流端子的二极管桥， 并且具有连接在所述直流端子上的晶体管。灯丝变压器的主绕组连接在所述 桥的交流端子上。晶体管连接到微处理器，以便控制通过灯丝变压器的主绕 组的电流。微处理器被编程成在灯启动时闭合交流开关并在灯启动后断开该 开关，由此从灯切断灯丝电压。然而，为了控制灯丝电压，Mirskiy等人的镇流器需要两个磁性元件 用来连接到交流电源的第一磁性元件和用来连接到灯丝的第二磁性元件。对 两个磁性元件的需要增加了成本并在镇流器内需要控制空间。此外，Mirskiy 等人的镇流器仅仅可用于在灯已经启动后关闭灯丝电压，并且不允许在镇流 器的整个调光范围内控制灯丝电压。因为这个，在镇流器的整个调光范围内， 镇流器不允许减小的功率耗散。因此，需要一种镇流器后端电路，该后端电路可用于控制提供到灯的灯丝的灯丝电压，并且需要较少零件，特别地较少磁性元件。而且，需要一种 方法，该方法控制镇流器的后端以便在镇流器的整个调光范围内控制提供到 灯的灯丝的灯丝电压的量值。发明内容根据本发明，用来驱动具有多个灯丝的气体放电灯的电子调光镇流器包 括可用于接收高频交流电压的输出电路。该镇流器还包括磁性耦合到输出电 路的感应器的多个灯丝绕组。每个灯丝绕组可连接到灯的灯丝中的一个灯 丝，并可用于供给小的交流灯丝电压到多个灯丝中的一个灯丝。镇流器还包 括磁性耦合到感应器的控制绕组。具有控制输入端的可控传导装置被连接成 使得可控传导装置可用于控制控制绕组两端的电压。控制电路连接到可控传 导装置的控制输入端，并且可用于致使可控传导装置导通和不导通。当可控 传导装置不导通时，多个交流灯丝电压各具有第一量值。当可控传导装置导 通时，多个交流灯丝电压各具有第二量值。在本发明的优选实施例中，可控 传导装置包括连接在控制绕组两端的半导体开关。此外，第二量值优选地小于第一量值并且基本上为零伏。而且，控制电路可用于以脉宽调制(PWM) 信号驱动可控传导装置的控制输入端以控制灯丝电压的量值。根据本发明的另一实施例，用来驱动具有多个灯丝的气体放电灯的电子 镇流器包括输出电路，可用于接收高频交流电压；多个灯丝绕组；灯丝关 闭电路；和控制电路。多个灯丝绕组的每一个可连接到灯的多个灯丝中的一 个灯丝，并可用于供给小的交流灯丝电压到多个灯丝中的一个灯丝。控制电 路可用于以具有可变占空比的脉宽调制信号驱动灯丝关闭电路，从而控制多 个交流灯丝电压的每一个的量值。此外，本发明提供一种用于电子镇流器的电路，用来控制提供到气体放 电灯的多个灯丝的多个交流灯丝电压。该电路包括多个灯丝绕组、控制绕组、可控传导装置和控制电路。多个灯丝绕组和控制绕组磁性耦合到镇流器的谐 振感应器。多个灯丝绕组的每一个可用于连接到灯的多个灯丝中的一个灯丝 并提供灯丝电压到所述一个灯丝。可控传导装置具有控制输入端并且被连接 成使得可控传导装置可用于控制所述控制绕组两端的电压。控制电路连接到 可控传导装置的控制输入端，并且可用于致使可控传导装置导通和不导通。因此，当可控传导装置不导通时，多个交流灯丝电压各具有标称量值(nominal magnitude),并且当可控传导装置导通时，多个交流灯丝电压各具有远小于 标称量值的量值。本发明还提供一种方法，用来在包括输出电路的电子镇流器中控制提供 到气体放电灯的多个灯丝的多个交流灯丝电压，该输出电路包括感应器。所 述方法包括以下步骤将多个灯丝绕组磁性耦合到感应器；连接灯丝绕组的 每一个到灯的多个灯丝的一个灯丝；提供多个交流灯丝电压的每一个到多个 灯丝的一个灯丝；将控制绕组磁性耦合到感应器；和控制所述控制绕组两端的电压以控制多个交流灯丝电压的每一个的量值。在优选实施例中，控制所 述控制绕组两端的电压的步骤包括以下步骤将具有控制输入端的可控传导 装置连接在控制绕组的两端，使得可控传导装置可用于控制所述控制绕组两 端的电压；和控制可控传导装置，使得当可控传导装置不导通时，多个交流 灯丝电压的每一个具有第一量值，并且当可控传导装置导通时，多个交流灯 丝电压的每一个具有第二量值。根据本发明的另一方面， 一种用来在包括具有感应器的输出电路的电子 镇流器中控制提供到气体放电灯的多个灯丝的多个交流灯丝电压的方法包 括以下步骤连接灯丝绕组的每一个到灯的多个灯丝的一个灯丝；提供多个 交流灯丝电压的每一个到多个灯丝的一个灯丝；将包括可控传导装置的灯丝 关闭电路连接到输出电路；和以脉宽调制信号驱动可控传导装置，从而控制 多个交流灯丝电压的每一个的量值。20从本发明的参考附图的以下描述，本发明的其它特征和优点将变得显然。


图1是现有技术调光镇流器的简化框图；图2是用来并行驱动多个灯的图1的现有技术调光镇流器的后端的简化 示意图；图3是根据本发明的镇流器的简化框图；图4是根据本^;明的第一实施例的包括灯丝关闭电路的镇流器后端的简 化示意图；图5A是安装有铁氧体芯的图4的镇流器后端的线轴的顶视图；图5B是没有安装铁氧体芯的图5A的线轴的顶视图；图5C是没有安装铁氧体芯的图5A的线轴的透视图；图5D是灯丝电压的量值相对镇流器的调光水平的图表，演示用来线性控制图4的灯丝关闭电路的控制方案；图5E是灯丝电压的量值相对镇流器的调光水平的图表，演示用来控制图4的灯丝关闭电路的简单控制方案；图6是根据本发明的第二实施例的灯丝关闭电路的简化示意图； 图7是图6的灯丝关闭电路的各种电压波形的简化图表；和 图8是根据本发明的第三实施例的包括灯丝关闭电路的镇流器后端的简化示意图。
具体实施方式
当结合附图阅读时，将更好地理解前面的总结以及下面优选实施例的详 细描述。出于说明本发明的目的，在附图中示出当前优选的实施例，其中，相同的附图标记代表多个附图视图中的类似部分，但应当理解，本发明不限 于所公开的具体方法和手段。首先参考图3，图中示出根据本发明的电子调光镇流器300的简化框图。 镇流器300包括许多与如图1的现有技术镇流器IOO相类似的块，这些块具 有与前述相同的功能。然而，镇流器300的不同于现有技术镇流器100的那 些部件在下面将被更详细地描述。镇流器300包括后端320，该后端320包括根据本发明的输出级360。 控制电路380提供控制信号到灯丝关闭电路390，用来控制灯丝电压何时被 提供到灯L1、 L2、 L3，并用来控制灯丝电压的量值。灯丝关闭电路390响 应于来自控制电路380的控制信号而相应地控制输出电路360。控制电路380 可包括模拟电路或任何合适的处理装置，例如可编程逻辑装置(PLD)、微 控制器、微处理器、或专用集成电路(ASIC)。参考图4，图中示出根据本发明的第一实施例的镇流器300的后端320 的简化示意图。输出电路360包括谐振感应器462、谐振电容器464和直流 阻隔电容器466。灯L1、 L2、 L3和平衡电路170连接在谐振电容器464两 端。灯丝绕组W1、 W2、 W3、 W4磁性耦合到谐振感应器462，并直接连接 到灯Ll、 L2、 L3以提供灯丝电压到灯(以与图2所示相同的方式)。控制 绕组W5也磁性耦合到谐振感应器462。注意到，所有的绕组W1、 W2、 W3、 W4、 W5均松散地耦合到谐振感 应器462，使得如果任何绕组电短路，则谐振感应器的电感不大大地受到影 响。例如，如果谐振感应器462的标称电感是470 pH，则当控制绕组W5 短路时，所述电感优选地改变不超过近似30nH到440pH。电感的这种近似 6.4%的变化不会显著地改变谐振感应器462的电感或输出电路360的工作。优选地，谐振感应器462、灯丝绕组W1、 W2、 W3、 W4、以及控制绕 组W5均缠绕在单个线轴560上。图5A是安装有铁氧体芯562的线轴560的顶视图。图5B是顶视图，且图5C是没有安装铁氧体芯562的线轴560 的透视图。线轴560包括第一凹部(bay) 564，谐振感应器462的导线(未 示出)缠绕在第一凹部周围。绕组W1、 W2、 W3、 W4、 W5 (图5A-5C中 未示出)都缠绕在第二凹部566中。线轴560在第一凹部564和第二凹部566 之间包括间隔568。间隔568允许绕组Wl、 W2、 W3、 W4、 W5松散地磁 性耦合到谐振感应器462。回头参考图4，灯丝电压关闭电路390连接在控制绕组W5两端，并且 包括可控传导装置，例如全波整流器电桥(fUll-wave rectifier bridge) 494中 中的FET492，该全波整流器电桥包括四个二极管。可选地，灯丝电压关闭 电路可以是继电器或任何类型的双向半导体开关，例如反相串联的两个 FET。同样可选地，可控传导装置可以是双极型结式晶体管(BJT)、绝缘栅 双极晶体管(IGBT)或一些这种类似的可控开关装置。FET492具有控制输 入端，该控制输入端连接到控制电路380并用于使得FET导通或者不导通。 当FET 492不导通时，电流不能流过控制绕组W5。这使得灯丝绕组W1、 W2、 W3、 W4正常工作，并按照和现有技术镇流器IOO相同的方式提供灯 丝电压到灯L1、 L2、 L3的灯丝。然而，当FET492导通时，灯丝电压关闭 电路390基本上使控制绕组W5电短路，即控制绕组W5两端的电压基本上 为零伏。而这使绕组Wl、 W2、 W3、 W4两端的灯丝电压基本上缩减到低压， 例如，优选地基本上为零伏。由于绕组松散地耦合到谐振感应器462，此操 作不会显著影响谐振感应器462的电感和镇流器300的工作。如前面提到的，在启动灯之前和当调光到低的光亮度时，需要加热灯 Ll、 L2、 L3的灯丝。为了启动灯L1、 L2、 L3，控制电路380首先通过以很 高的频率(例如，近似100kHz)驱动逆变器150的FET252、 254而预热灯 的灯丝。这使得谐振感应器462两端形成很大的电压，而谐振电容器494两 端形成不足以启动灯L1、 L2、 L3的较小的电压。此时，控制电路380驱动FET492使其不导通，使得灯丝电压被提供到灯L1、 L2、 L3的灯丝。在预定时间段后，控制电路380将FET 252、 254的工作频率减小到接 近输出电路360的谐振频率(例如70kHz)，这增大了谐振电容器464两端 的电压以启动灯L1、 L2、 L3。由于谐振感应器462两端仍然产生电压，故 灯丝电压将继续被提供到灯。在灯L1、 L2、 L3正常工作后，控制电路380 可用于使FET492导通，这从灯的灯丝去除(或减小)灯丝电压。此夕卜，控制电路380可用于借助脉宽调制(PWM)信号来驱动FET492， 以便在灯丝绕组Wl、 W2、 W3、 W4上获得不同量值的灯丝电压。这允许控 制电路380减小灯丝电压的量值，以及镇流器的功率消耗，而不需要从灯的 灯丝完全去除灯丝电压。例如，当将灯调光到调光范围的中点时，灯丝需要 一些加热。然而，在这一点上，可能不必要提供最大灯丝电压到灯丝，因此 量值小于最大灯丝电压的灯丝电压可被提供到灯丝。灯丝电压的量值取决于PWM信号的占空比，例如，与占空比成反比。 控制电路380可用于控制PWM信号的占空比，以便在最大灯丝电压(典型 地大约3-5Vrms)和零伏之间改变灯丝电压的量值。PWM信号的频率优选 地大约为高于声频范围的25kHz。然而，PWM信号的频率不限于25kHz， 而可以是达到或大于镇流器300的后端320的工作频率。因此，在镇流器300的整个调光范围内，可以控制灯丝电压的量值。图 5D示出灯丝电压的量值相对镇流器的调光水平的图表，它演示了用来控制 灯丝电压的可能的控制方案。灯丝电压的量值当调光水平低于第一阈值TH, (例如，图5D中的30y。)时保持恒定在5伏，并且当调光水平高于第二阈 值TH2 (例如，图5D中的80。/。)时保持恒定在零伏。在第一和第二阈值之 间，灯丝电压的量值从近似5伏到近似零伏线性地变化。然而，本发明不限 于使用线性函数。可选地，可以使用分段阶梯函数或复数曲线来在调光水平 增加时减小灯丝电压的量值。图5E示出了灯丝电压的量值相对镇流器的调光水平的图表，示出了灯丝电压的简单控制方案。仅仅在镇流器的调光范围的高端点附近时关闭灯丝电压。当调光水平低于阈值TH3 (例如，图5E中的80。/。)时，灯丝电压保 持恒定在近似5伏RMS的开量值(on-magnitude)，并且当调光水平大于该 阈值时，灯丝电压保持恒定在近似零伏的关量值(off-magnitiide)。当改变调 光水平使得调光水平经过所述阈值时，灯丝电压的量值从开量值阶跃到关量 值，或者相反。优选地，灯丝电压"渐减(fade)"，即在一时间段上从开量 值连续改变到关量值(以及相反)，以避免通过灯的灯电流的阶跃响应，该 阶跃响应可引起灯的可见闪烁。所述渐减在适当的时间量期间发生，这使得 控制电路的控制系统(control loop)将电流适当调节到照明负载而不引起可 见闪烁。例如，如果控制系统具有2毫秒的响应时间，则渐减优选地在大约 500毫秒的时间段上发生。图6示出根据本发明的第二实施例的灯丝关闭电路690的简化示意图。 再一次，灯丝关闭电路690连接在输出电路360的附加绕组W5两端，并且 可用于将控制绕组两端的电压基本上控制到零伏。灯丝关闭电路690包括整 流器电桥694中的FET 692。锯齿波形发生器695以PWM信号的频率，即 优选地以25kHz，产生三角波V頂，如图7 (a)所示。对于这个实施例，控 制电路380可用于将图7 (a)示出的直流控制电压VDc提供到灯丝关闭电路 690。三角波Vto!被提供到比狡器696的负输入，并且直流控制电压VDc被提供到正输入。当三角波VTR!小于直流控制电压VDc时，比较器696的输出将被拉"高"，即近似达到电源182的直流供给电压Vcc的量值。当三角波 VTw大于直流控制电压Voc时，比较器696的输出将被拉"低"，即近似达 到零伏。这样，比较器696产生图7(b)中示出的PWM信号VpwM，该PWM 信号具有取决于直流控制电压VDC的量值的占空比。因此，比较器696可用于响应于直流控制电压VDC以PWM信号Vpwm驱动FET 692。然而，PWM信号的频率(例如，25kHz)和当FET导通时 流过FET692的电流的频率(例如，在镇流器300的正常工作期间为70kHz) 通常不一样。因此，当PWM信号从高态跃迁到低态时，通过FET692的电 流很可能不接近零安培。不希望在通过FET的电流具有很大的量值时使FET 692停止导通，因为这可引起控制绕组W5两端产生很大的电压尖峰并损坏 FET692和灯L1、 L2、 L3的灯丝。这样，灯丝关闭电路690包括附加电路系统，用来当通过FET的电流 基本上为零安培时使FET 692停止导通。电阻器697与整流器电桥694中的 FET 692串联连接。零交叉检测电路698连接到电阻器697，并且可用于确 定电阻器697两端的电压何时基本上为零伏，即通过FET692的电流何时基 本上为零安培。零交叉检测电路698提供图7 (c)中示出的零交叉信号Vzc， 该零交叉信号具有与通过FET692的电流的零交叉相对应的负脉冲。比较器696的输出，即PWM信号Vpwm，被提供到触发器699的有效 高态数据输入D和有效低态复位输入RST。零交叉信号Vzc被提供到触发器 699的有效低态时钟输入CLK。图6 (d)中示出的FET驱动信号VoR!ve产 生于触发器699的负输出g并且被连接到FET692的栅极。当复位输入RST 为低态时，触发器699将在负输出5提供高态电压。为了触发器699将负输 出^驱动为低态，当时钟输入CLK接收高态到低态跃迁时，数据输入D和 复位输入RST都必须为高态。这样，在PWM信号VpwM从低态跃迁到高态 后，触发器699"保持"负输出端^为高态直到负脉冲出现在零交叉波形Vzc 上。当负脉冲出现在零交叉波形Vzc上时，触发器699驱动负输出5为低态。 因此，FET驱动信号VDR!ve不从高态跃迁到低态，即不会使FET停止导通， 直到通过FET 692的电流基本上为零安培。图8示出根据本发明的第三实施例的后端820的简化示意图。输出电路 860包括多轴头绕组W6，该多轴头绕组连接到灯丝电压关闭电路890。灯丝电压关闭电路890包括FET 892， FET 892具有漏端子，连接到电路公共 端和多轴头绕组W6的分接头；和源端子，通过第一二极管894A连接多轴 头绕组的第一端且通过第二二极管894B连接到多轴头绕组的第二端。FET 892的控制输入端连接到控制电路380。当FET 892不导通时，灯丝绕组Wl、 W2、 W3、 W4正常工作并且提供灯丝电压到灯L1、 L2、 L3的灯丝。当FET 892导通时，电流在正半周期期间流过多轴头绕组的第一端和第一二极管 894A，并且在负半周期期间流过多轴头绕组的第二端和第二二极管894B。 多轴头绕组两端，即从第一端到第二端的总的最终电压基本上为零伏。因此， 当FET892导通时，绕组Wl、 W2、 W3、 W4两端的灯丝电压基本上为零伏。 虽然已经结合本发明的具体实施例描述了本发明，许多其它变化和修改 以及其它用途对于本领域技术人员将变得显然。因此，优选的是，本发明不 由这里的具体公开内容限制，而是仅由所附权利要求限制。
权利要求
1.一种用来驱动具有多个灯丝的气体放电灯的电子镇流器，所述镇流器包括输出电路，用于接收高频交流电压并包括感应器；多个灯丝绕组，磁性耦合到所述感应器，所述多个灯丝绕组的每一个能连接到所述灯的所述多个灯丝的至少一个并用于供给交流灯丝电压到所述多个灯丝的一个；控制绕组，磁性耦合到所述感应器；可控传导装置，具有控制输入端和第一、第二端子，所述第一、第二端子被连接成使得所述可控传导装置用于控制所述控制绕组两端的电压；和控制电路，连接到所述可控传导装置的所述控制输入端，用于选择性地致使所述可控传导装置导通和不导通；其中，当所述可控传导装置不导通时，所述多个交流灯丝电压的每一个具有第一量值，并且当所述可控传导装置导通时，所述多个交流灯丝电压的每一个具有第二量值。
2. 根据权利要求1所述的镇流器，其中所述可控传导装置用于将所述控 制绕组两端的所述电压基本上控制到零伏。
3. 根据权利要求2所述的镇流器，其中所述可控传导装置连接在所述控 制绕组两端。
4. 根据权利要求3所述的镇流器，其中所述可控传导装置包括双向半导 体开关。
5. 根据权利要求4所述的镇流器,其中所述双向半导体开关包括场效应晶体管和全波整流器电桥，所述全波整流器电桥具有连接在所述控制绕组两 端的一对交流端子和连接在所述场效应晶体管两端的一对直流端子。
6. 根据权利要求5所述的镇流器，其中当通过所述场效应晶体管的电流 基本上为零安培时，致使所述场效应晶体管不导通。
7. 根据权利要求4所述的镇流器，其中所述双向半导体开关包括反相串 联的两个场效应晶体管。
8. 根据权利要求2所述的镇流器，其中所述控制绕组包括多轴头绕组， 所述多轴头绕组具有第一端、第二端和所述第一和第二端之间的分接头，并 且所述可控传导装置包括半导体开关，所述半导体开关被连接成使得当所述 半导体开关导通时，第一电流在所述高频交流电压的正半周期期间流过所述 第一端，并且第二电流在所述高频交流电压的负半周期期间流过所述第二 端。
9. 根据权利要求8所述的镇流器，其中所述半导体开关具有第一端子和 第二端子，所述第二端子连接到所述分接头，并且所述可控传导装置还包括: 第一二极管，串联电连接在所述多轴头绕组的所述第一端和所述半导体开关 的所述第一端子之间；和第二二极管，串联电连接在所述多轴头绕组的所述 第二端和所述半导体开关的所述第一端子之间，所述二极管被连接成使得电 流仅沿一个方向流过所述半导体开关。
10. 根据权利要求9所述的镇流器，其中所述半导体开关包括场效应晶 体管。
11. 根据权利要求1所述的镇流器，其中所述控制电路用于以具有可变 占空比的脉宽调制信号驱动所述可控传导装置；其中所述多个交流灯丝电压的每一个的所述量值根据所述脉宽调制信 号的所述占空比而变化。
12. 根据权利要求11所述的镇流器，其中所述控制电路用于当所述灯的 亮度低于第一预定阈值时致使所述可控传导装置不导通，当所述灯的所述亮 度高于第二预定阈值时致使所述可控传导装置导通，并且在所述第一预定阈 值和所述第二预定阈值之间时以所述脉宽调制信号驱动所述可控传导装置， 以便根据所述灯的所述亮度来改变所述多个灯丝电压的所述量值。
13. 根据权利要求12所述的镇流器，其中所述多个灯丝电压的所述量值 根据所述灯的亮度而线性地变化。
14. 根据权利要求1所述的镇流器，其中所述第二量值小于所述第一量值。
15. 根据权利要求14所述的镇流器，其中所述第二量值基本上为零伏。
16. 根据权利要求1所述的镇流器，其中所述控制电路用于以具有可变 占空比的脉宽调制信号驱动所述可控传导装置，从而控制所述多个交流灯丝 电压的所述量值；其中，当所述灯的亮度变得基本上小于预定阈值时，所述控制电路用于 将所述多个灯丝电压的所述量值从开量值渐减到关量值，并且当所述灯的所 述亮度变得基本上大于所述预定阈值时，将所述多个灯丝电压的所述量值从 所述关量值渐增到所述开量值。
17. 根据权利要求1所述的镇流器，其中所述控制电路用于当所述灯的 亮度低于预定阈值时致使所述可控传导装置不导通，并且当所述灯的所述亮 度大于所述预定阈值时致使所述可控传导装置导通。
18. 根据权利要求1所述的镇流器，其中当所述灯的亮度处于高端点或 在高端点附近时，所述控制电路用于致使所述可控传导装置导通。
19. 根据权利要求1所述的镇流器，其中在预热期间，所述控制电路用 于致使所述可控传导装置不导通。
20. —种用来驱动具有多个灯丝的气体放电灯的电子镇流器，所述镇流 器包括输出电路，用于接收高频交流电压；多个灯丝绕组，每一个灯丝绕组能连接到所述灯的所述多个灯丝中的一 个灯丝，并且每一个灯丝绕组用于供给交流灯丝电压到所述多个灯丝中的一 个灯丝；灯丝关闭电路，用于控制所述多个交流灯丝电压的每一个的量值；和 控制电路，用于以具有可变占空比的脉宽调制信号驱动所述灯丝关闭电 路，从而控制所述多个交流灯丝电压的每一个的所述量值。
21. 根据权利要求20所述的镇流器，其中所述输出电路包括感应器，且 所述灯丝关闭电路包括控制绕组，所述控制绕组磁性耦合到所述感应器和所 述多个灯丝绕组；所述灯丝关闭电路还包括具有控制输入端的可控传导装 置，所述可控传导装置与所述控制绕组串联电连接，使得当所述可控传导装 置导通时，所述多个交流灯丝电压基本上为零伏，所述控制输入端连接到所述控制电路，使得所述控制电路用于以所述脉宽调制信号驱动所述可控传导 装置。
22. 根据权利要求21所述的镇流器，其中所述控制电路用于当所述灯的 亮度低于第一预定阈值时致使所述可控传导装置不导通，当所述灯的所述亮 度大于第二预定阈值时致使所述可控传导装置导通，并且在所述第一预定阈 值和所述第二预定阈值之间时以所述脉宽调制信号驱动所述可控传导装置， 以便根据所述灯的所述亮度来改变所述多个灯丝电压的所述量值。
23. 根据权利要求22所述的镇流器，其中所述多个灯丝电压的所述量值 相对于所述灯的所述亮度而线性地变化。
24. 根据权利要求21所述的镇流器,其中所述控制电路用于当所述灯的 亮度低于预定阈值时致使所述可控传导装置不导通，并且当所述灯的所述亮 度大于所述预定阈值时致使所述可控传导装置导通。
25. 根据权利要求24所述的镇流器，其中，当所述灯的所述亮度跃迁经 过所述预定阈值时，所述控制电路用于渐减所述多个灯丝电压的所述量值。
26. 根据权利要求20所述的镇流器，其中所述输出电路包括感应器，所 述多个灯丝绕组磁性耦合到所述感应器，并且所述灯丝关闭电路包括可控传 导装置和磁性耦合到所述感应器的控制绕组，所述可控传导装置具有控制输 入端和第一、第二端子，所述第一、第二端子被连接成使得所述可控传导装 置用于控制所述控制绕组两端的电压，所述控制输入端被连接到所述控制电 路使得所述控制电路用于以所述脉宽调制信号驱动所述可控传导装置。
27. —种用于电子镇流器的电路，用来控制提供到气体放电灯的多个灯 丝的多个交流灯丝电压，所述电路包括多个灯丝绕组，磁性耦合到所述镇流器的输出电路的感应器，所述多个 灯丝绕组的每一个能连接到所述灯的所述多个灯丝的一个灯丝，并且每一个 灯丝绕组用于将所述多个交流灯丝电压的一个提供到所述多个灯丝的一个；控制绕组，磁性耦合到所述感应器；可控传导装置，具有控制输入端和第一、第二端子，所述第一、第二端 子被连接成使得所述可控传导装置用于控制所述控制绕组两端的电压；和控制电路，连接到所述可控传导装置的所述控制输入端，用于致使所述 可控传导装置导通和不导通；其中，当所述可控传导装置不导通时，所述多个交流灯丝电压的每一个具有第一量值，并且当所述可控传导装置导通时，所述多个交流灯丝电压的 每一个具有第二量值。
28. 根据权利要求27所述的电路，其中当所述灯的亮度大于预定阈值 时，所述可控传导装置用于将所述控制绕组两端的所述电压基本上控制到零 伏。
29. 根据权利要求28所述的电路，其中所述可控传导装置连接在所述控 制绕组的两端。
30. 根据权利要求29所述的电路，其中所述可控传导装置包括双向半导 体开关。
31. 根据权利要求30所述的电路，其中所述双向半导体开关包括场效应晶体管和全波整流器电桥，所述全波整流器电桥具有连接在所述控制绕组两 端的一对交流端子和连接在所述场效应晶体管两端的一对直流端子。
32. 根据权利要求31所述的镇流器，其中，仅仅当通过所述场效应晶体 管的所述电流基本上为零安培时，致使所述场效应晶体管不导通。
33. 根据权利要求30所述的电路,其中所述双向半导体开关包括反相串 联的两个场效应晶体管。
34. 根据权利要求28所述的电路，其中所述控制绕组包括多轴头绕组， 所述多轴头绕组具有第一端、第二端和所述第一和第二端之间的分接头，并 且所述可控传导装置包括半导体开关，所述半导体开关被连接成使得当所述 半导体开关导通时，第一电流在正半周期期间流过所述第一端，并且第二电 流在负半周期期间流过所述第二端。
35. 根据权利要求34所述的电路，其中所述半导体开关具有第一端子和 第二端子，所述第二端子连接到所述分接头，并且所述可控传导装置还包括: 第一二极管，串联电连接在所述多轴头绕组的所述第一端和所述半导体开关 的所述第一端子之间；和第二二极管，串联电连接在所述多轴头绕组的所述 第二端和所述半导体开关的所述第一端子之间。
36. 根据权利要求35所述的电路,其中所述半导体开关包括场效应晶体管。
37. 根据权利要求27所述的电路，其中所述控制电路用于以具有可变占 空比的脉宽调制信号驱动所述可控传导装置；其中所述多个交流灯丝电压的每一个的量值根据所述脉宽调制信号的 所述占空比而变化。
38. 根据权利要求37所述的电路，其中所述控制电路用于当所述灯的亮 度低于第一预定阈值时致使所述可控传导装置不导通，当所述灯的所述亮度 大于第二预定阈值时致使所述可控传导装置导通，并且当所述灯的所述亮度 在所述第一预定阈值和所述第二预定阈值之间时以所述脉宽调制信号驱动 所述可控传导装置，以便根据所述灯的所述亮度来改变所述多个灯丝电压的 所述量值。
39. 根据权利要求38所述的电路，其中，当所述灯的所述亮度在所述第 一预定阈值和所述第二预定阈值之间时，所述多个灯丝电压的所述量值相对 于所述灯的所述亮度而线性地变化。
40. —种方法，用来在包括输出电路的电子镇流器中控制提供到气体放 电灯的多个灯丝的多个交流灯丝电压，所述输出电路包括感应器；所述方法 包括以下步骤将多个灯丝绕组磁性耦合到所述感应器；将所述灯的所述灯丝的每一个连接到所述多个灯丝绕组中的一个； 为所述多个灯丝的每一个提供所述多个交流灯丝电压的一个； 将控制绕组磁性耦合到所述感应器；和控制所述控制绕组两端的电压以控制提供到所述灯丝的所述多个交流 灯丝电压的每一个的量值。
41. 根据权利要求40所述的方法，其中，控制所述控制绕组两端的电压的所述步骤包括以下步骤将具有控制输入端的可控传导装置连接在所述控制绕组的两端，使得所 述可控传导装置用于控制所述控制绕组两端的所述电压；和控制所述可控传导装置，使得当所述可控传导装置不导通时，所述多个 交流灯丝电压的每一个具有第一量值，并且当所述可控传导装置导通时，所 述多个交流灯丝电压的每一个具有第二量值。
42. 根据权利要求41所述的方法，其中控制所述控制绕组两端的电压的 所述步骤包括当所述灯的亮度大于预定阈值时，将所述控制绕组两端的所 述电压基本上控制到零伏。
43. 根据权利要求42所述的方法，其中连接可控传导装置的所述步骤包 括将所述可控传导装置连接在所述控制绕组的两端。
44. 根据权利要求43所述的方法,其中所述可控传导装置包括双向半导 体开关。
45. 根据权利要求44所述的方法，其中所述双向半导体开关包括场效应 晶体管和全波整流器电桥，所述全波整流器电桥具有连接在所述控制绕组两 端的 一对交流端子和连接在所述场效应晶体管两端的一对直流端子。
46. 根据权利要求45所述的镇流器，其中仅仅当通过所述场效应晶体管 的所述电流基本上为零安培时，致使所述场效应晶体管不导通。
47. 根据权利要求44所述的方法，其中所述双向半导体开关包括反相串 联的两个场效应晶体管。
48. 根据权利要求42所述的方法，其中所述控制绕组包括多轴头绕组， 所述多轴头绕组具有第一端、第二端和所述第一和第二端之间的分接头，并 且所述可控传导装置包括半导体开关，所述半导体开关被连接成使得当所述 半导体开关导通时，第一电流在所述交流灯丝电压的正半周期期间流过所述 第一端，并且第二电流在所述交流灯丝电压的负半周期期间流过所述第二 端。
49. 根据权利要求48所述的方法，其中所述半导体开关具有第一端子和 第二端子，所述第二端子连接到所述分接头，并且所述可控传导装置还包括-第一二极管，串联电连接在所述多轴头绕组的所述第一端和所述半导体开关 的所述第一端子之间；和第二二极管，串联电连接在所述多轴头绕组的所述 第二端和所述半导体开关的所述第一端子之间。
50. 根据权利要求49所述的方法，其中所述半导体开关包括场效应晶体 管FET。
51. 根据权利要求41所述的方法，其中控制所述可控传导装置的所述步 骤包括以脉宽调制信号驱动所述可控传导装置，从而控制所述多个交流灯 丝电压的每一个的所述量值。
52. 根据权利要求51所述的方法，其中控制所述可控传导装置的所述步 骤还包括以下步骤当所述灯的亮度低于第一预定阈值时，致使所述可控传导装置不导通； 当所述灯的所述亮度大于第二预定阈值时，致使所述可控传导装置导通；禾口当所述灯的所述亮度在所述第一预定阈值和所述第二预定阈值之间时 以所述脉宽调制信号驱动所述可控传导装置，以便根据所述灯的所述亮度来 改变所述多个灯丝电压的所述量值。
53. 根据权利要求52所述的方法，其中当所述灯的所述亮度在所述第一 预定阈值和所述第二预定阈值之间时，所述多个灯丝电压的所述量值相对于 所述灯的所述亮度而线性地变化。
54. 根据权利要求41所述的方法，其中控制所述可控传导装置的所述步 骤包括以下步骤当所述灯的亮度低于预定阈值时，致使所述可控传导装置不导通；和 当所述灯的所述亮度大于所述预定阈值时，致使所述可控传导装置导通。
55. 根据权利要求54所述的方法，其中控制所述可控传导装置的所述步 骤还包括当所述灯的所述亮度跃迁经过所述预定阈值时，以具有可变占空 比的脉宽调制信号驱动所述可控传导装置，从而渐减所述多个灯丝电压的所 述量值。
56. 根据权利要求41所述的方法，其中所述第二量值小于所述第一量值。
57. 根据权利要求56所述的方法，其中所述第二量值基本上为零伏。
58. 根据权利要求41所述的方法，其中控制所述可控传导装置的所述步 骤包括当所述灯的亮度处于高端点或在高端点附近时，致使所述可控传导装置导通。
59. 根据权利要求41所述的方法，其中控制所述可控传导装置的所述步 骤包括在预热期间致使所述可控传导装置不导通。
60. —种方法，用来在包括输出电路的电子镇流器中控制提供到气体放 电灯的多个灯丝的多个交流灯丝电压，所述输出电路包括感应器和多个灯丝 绕组，所述方法包括以下步骤将所述灯的所述多个灯丝的每一个连接到所述多个灯丝绕组中的一个； 为所述多个灯丝的每一个提供所述多个交流灯丝电压的一个； 将包括可控传导装置的灯丝关闭电路连接到所述输出电路；和 以脉宽调制信号驱动所述可控传导装置，从而控制所述多个交流灯丝电 压的每一个的所述量值。
61. 根据权利要求60所述的方法，还包括以下步骤 将控制绕组磁性耦合到所述感应器和所述多个灯丝绕组；和 将所述可控传导开关与所述控制绕组串联电连接，使得当所述可控传导装置导通时，所述多个交流灯丝电压的所述量值基本上为零伏。
62. 根据权利要求61所述的方法，其中驱动所述可控传导装置的所述步 骤包括以下步骤当所述灯的亮度低于第一预定阈值时，致使所述可控传导装置不导通； 当所述灯的所述亮度大于第二预定阚值时，致使所述可控传导装置导 通；和当所述灯的所述亮度在所述第一预定阈值和所述第二预定阈值之间时以所述脉宽调制信号驱动所述可控传导装置，以便根据所述灯的所述亮度来 改变所述多个灯丝电压的所述量值。
63. 根据权利要求62所述的方法，其中所述多个灯丝电压的所述量值相 对于所述灯的所述亮度而线性地变化。
64. 根据权利要求61所述的方法，其中驱动所述可控传导装置的所述步 骤还包括以下步骤当所述灯的亮度变得基本上小于预定阈值时，通过以所述脉宽调制信号 驱动所述可控传导装置，将所述多个灯丝电压的所述量值从开量值渐减到关 量值；和随后致使所述可控传导装置不导通。
65. 根据权利要求64所述的方法，其中驱动所述可控传导装置的所述步 骤还包括以下步骤当所述灯的所述亮度变得基本上大于所述预定阈值时，通过以所述脉宽 调制信号驱动所述可控传导装置，将所述多个灯丝电压的所述量值从所述关 量值渐增到所述开量值；和随后致使所述可控传导装置导通。
66. 根据权利要求61所述的方法,其中驱动所述可控传导装置的所述步 骤还包括以下步骤-当所述灯的亮度低于预定阈值时，致使所述可控传导装置不导通；和 当所述灯的所述亮度大于所述预定阈值时，致使所述可控传导装置导通。
67.根据权利要求60所述的方法，还包括以下步骤将多个灯丝绕组磁性耦合到所述感应器； 将控制绕组磁性耦合到所述感应器；连接所述可控传导装置使得所述可控传导用于控制所述控制绕组两端的电压；和以所述脉宽调制信号驱动所述可控传导装置。
全文摘要
一种电子调光镇流器，包括灯丝关闭电路，该灯丝关闭电路用来控制供给到气体放电灯的灯丝的灯丝电压的量值。多个灯丝绕组的每一个直接连接到所述多个灯丝的一个灯丝并且可用于提供小的交流灯丝电压到该灯丝。多个灯丝绕组和控制绕组松散地磁性耦合到镇流器的输出电路的谐振感应器。可控传导装置连接在控制绕组两端。当可控传导装置导通时，所述控制绕组和灯丝绕组两端的电压降低到零伏。以脉宽调制(PWM)信号驱动可控传导装置，从而控制灯丝电压的量值。在启动灯之前，并且当在低端附近对灯进行调光时，灯丝电压被提供到灯丝。
文档编号H05B41/00GK101326861SQ200680046292
公开日2008年12月17日 申请日期2006年12月7日 优先权日2005年12月9日
发明者B·加夫雷希, D·韦斯科维奇, J·J·阿剌克, M·C·费希尔, M·S·泰帕莱 申请人:路创电子公司