专利名称：用于交替地在多条放电路径的每条路径中建立和熄灭放电的电路装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于以频率f交替地在多条放电路径的每条路径中建立和熄灭放电的电路装置，每条路径和装在放电路径的第一端的第一电极以及装在放电路径的第二端的第二电极有关，该装置包括用于由电源电压产生工作电压的装置，所述工作电压在工作期间呈现在各自的放电路径上，它是频率为f的周期性电压。
本发明也涉及包括多条放电路径的照明装置。
在公开文章中所阐述的电路装置可从日本专利申请JP-A-03222290中获知。该已知电路装置结合两个荧光灯一起使用。这两个荧光灯装有不同的发光层。每个荧光灯与双极型晶体管相串联连接到直流电压电源。在荧光灯工作期间，每个双极型晶体管通过由信号发生器产生的信号以频率f交替地导通和截止，该信号发生器和双极型晶体管一起构成用于由电源电压产生工作电压的装置的一部分。当一个双极型晶体管导通时，另一个双极型晶体管就截止。两个双极型晶体管的占空因数之和等于1。藉助于调整其中一个双极型晶体管的占空因数(并藉此相应地调整另一个晶体管的占空因数)，可调整直流电压加到每个灯管上的时间份额。直流电压加到其中一个灯管上的时间份额决定了加到该灯管的工作电压的波形，它又影响了该灯管的光输出，因此藉调整其中一个晶体管的占空因数，两个灯管所发的光的颜色一起被调整。在频率f足够高的情况下，两个灯管发出的光被人眼感觉为一个恒定的颜色。在与频率f有关的每个周期内，出现以下顺序在周期的第一时间间隔内，与一个灯管串联的晶体管截止，而与另一个灯管串联的晶体管导通。与导通的晶体管串联的灯管在直流电压的影响下点火，所建立的放电使该灯管发出具有第一彩色点的光。在第一时间间隔的末尾，导通的晶体管变为截止，这样，与该晶体管串联的灯管中的放电熄灭。该晶体管在第二时间间隔，也就是周期的其余部分时间内，保持为截止。在第一时间间隔内为截止的晶体管在第二时间间隔内变成导通，这样，和它串联的灯管在直流电压影响下点火，所建立的放电使灯管发出具有第二彩色点的光。由于两个灯管的工作电压在已知电路装置中互不相同，所以需要晶体管和每个灯管串联。因而，已知的电路装置比较复杂和昂贵。
本发明的目的是提供比较简单和便宜的电路装置。
因此，在公开文章中所描述的电路装置，按照本发明，其特点为同样的工作电压呈现在每条放电路径，在工作期间每条放电路径和沿放电路径放置的辅助电极相联合，以及电路装置进一步包括开关装置，用来把每个辅助电极以频率f连接和断开到电路装置的端子，以便在每个周期的一部分间隔内在一个电极和与该相同的放电路径有关的辅助电极之间建立点火电压。
电极可被合并在灯管中，适合于通过按照本发明的电路装置进行工作。电极也可以是电路装置的一部分。电极可以出现在工作期间的放电中，但电极也可能是电容性地耦合到放电中。辅助电极可以是灯管的一部分，通过电路装置进行工作，但它也可以是电路装置的一部分。每条放电路径可被合并在一个单独的灯管壳中，但也可能是两条或多条放电路径被合并在一个灯管壳中。
在工作电压周期的一部分间隔内，加在放电路径上的和在每对电极之间的工作电压具有的电压值高到足以维持在一条或多条放电路径中呈现的放电，但不够高到足以建立放电(使放电路径点火)。在该周期的第二部分间隔内，工作电压达到这样一个值，使得呈现在一条放电路径中的任何放电都熄灭。在该周期的第三部分间隔内，当工作电压再次达到高到足以维持放电的值时，开关装置把一个或多个辅助电极连接到电路装置的终端。被加在这样的连接的辅助电极和一个与该相同的放电路径有关的电极之间的点火电压造成了点火，以及接着建立了该放电路径中的放电。这样，开关装置就和辅助电极一起构成了用于选择放电路径的简单装置，在该放电路径中，在工作电压幅度具有高到足以维持放电的电压值的时间间隔内呈现放电。由于在按照本发明的电路装置中，把同样的工作电压加到每个放电路径上，放电装置相当简单，因而也相当便宜。除了这个优点以外，在使用按照本发明的电路装置来建立和熄灭放电路径中的放电时，只消耗相当少量的功率。
在按照本发明的电路装置的相当简单的结构中。端子的电位在工作时和每条放电路径的电极的电位相同。由于开关装置把辅助电极连接到该终端，所以加到与该同一个放电路径有关的另一个电极和辅助电极之间的点火电压等于工作电压。
直流电压可被用作为工作电压。然而，由于取决于包含在放电路径中的等离子体，使用交流电压作为工作电压是更合乎需要的。这样的交流电压可以是低频交流电压，例如频率为50或60Hz的市电供电电压。交流电压也可以是高频交流电压。例如，众所周知，低压水银灯可藉助于高频交流电压作为工作电压而高效率地工作。
由于每条放电路径在每个工作电压周期的一部分间隔内并不维持着放电，因此如果电路装置装备有用于把加热电流提供到电极上的装置，这样常常是更有利的。在这种情况下，可以避免电极的温度降低到这样一个值，在这个值时，它们的寿命非常短。
已经发现，在工作电压幅度几乎是方波调制时造成非常有效的工作。放电的熄灭和点火都是在方波分别从高到低或从低到高改变以后立刻发生。另外，由放电路径发出的光的颜色在几乎是方波调制的幅度为高电平的时间间隔为可调整的情况下可很容易地被调整。
现在将利用附图进一步说明本发明的实施例。在附图中
图1是包含于按照本发明的电路装置中的按照本发明的照明装置的一个实施例的图示性说明；图2显示了包含于按照本发明的电路装置中的按照本发明的照明装置的另一个实施例的图示性说明；图3a显示了包含于在图1和图2中所示的实施例中的电路装置的一部分的一个实施例的图示性说明；图3b显示了包含于在图1和图2中所示的实施例中的电路装置的一部分的另一个实施例的图示性说明；图4显示了合并在图1所示照明装置中的放电灯管上所呈现的工作电压的波形；以及图5显示了合并在图2所示照明装置中的放电灯管上所呈现的工作电压的波形。
在图1中，L1和L2是放电灯管。放电灯管装有不同的发光层。放电灯管L1装有电极El1和El2，及放电灯管L2装有电极El3和El4。放电路径存在在每个放电灯管中的它们的电极之间。放电灯管L1还装有辅助电极AE1，它是由放电灯管L1的灯管壳外层上贴敷的导电材料条带组成。同样地，放电灯管L2装有辅助电极AE2。开关单元S1把辅助电极AE1连接到电极El2。另一个开关单元S2把辅助电极连接到电极El4。电路部件I和II一起构成用于加热电极的装置。为此目的，电路部件I的输出端被连接到电极El1和El3，而电路部件II的输出端被连接到电极El2和El3。电路部件III构成用于由电源电压产生工作电压的装置。电路部件III和电源电压源之间的连接在图1中未示出。电路部件III的第一输出端被连接到电极El1和El3。电路部件III的第二输出端被连接到电极El2和El4。在工作期间，工作电压呈现在第一和第二输出端之间，因而也就是在电极El1和El2之间以及在电极El3和El4之间。电路部件III进一步包括镇流装置(图1中未示出)，例如电感，以限制通过放电灯管L1和L2的电流。连接到电路部件III的电路部件IV构成用于产生控制信号的控制电路，该控制信号使开关单元S1和开关单元S2导通和截止。因此电路部分IV的输出端被连接来控制开关单元S1和S2的电极。在图1中，该连接由虚线表示。电路部件IV和开关单元S1与S2一起在本实施例中形成开关装置，用来把每个辅助电极以频率f连接和断开到电路装置的一个端子，以便在每个周期的一部分间隔内在一个电极和与同一个放电路径有关的辅助电极之间建立点火电压。在本实施例中，该端子是电路部件III的第二输出端。因此，呈现在辅助电极和放电灯管的一个电极之间的点火电压，在其相关的开关单元为导通时等于工作电压。
图1所示照明装置工作方式如下。在工作期间，电路部件III产生如图4所示波形的工作电压。在图4中沿垂直轴电压以任意单位画出。沿水平轴时间以任意单位画出。图4显示了工作电压的一个周期。正如所看到的那样，图1所示实施例中使用的工作电压是几乎方波调制的高频电压。工作电压的每个周期由四个接续的时间间隔组成Δt1，Δt2，Δt3和Δt4。这些时间间隔被表示在图4中。在第一时间间隔Δt1内，工作电压的幅度几乎是零，因而两个放电灯管都没有电流。在第一时间间隔内电路部分IV使开关单元S1导通和使开关单元S2截止。在第二时间间隔Δt2内，工作电压是高频交流电压。该高频电压呈现在电极El1和El2之间，在电极El3和El4之间以及也在辅助电极AE1和电极El1之间。高频电压的幅度不足以建立在放电灯管L2中的放电。在辅助电极AE1和电极El1之间的距离比较小，因而一个比较强的电场存在于放电灯管L1的等离子体中。由于该比较强的电场，放电灯管L1点火，且在电极El1和El2之间建立了放电。该放电在第二时间间隔内被保持。因此，在第二时间间隔内，照明装置发出和放电灯管L1中发光层的组合有关的颜色的光。在第三时间间隔Δt3开始时，由于工作电压的幅度几乎是零，放电灯管L1中的放电熄灭。在第三时间间隔内，电路部件IV使开关单元S2导通，和使开关单元S1截止。在第四时间间隔内，工作电压又呈现在辅助电极AE2和电极El3之间。结果，放电灯管L2点火，且在电极El3和El4之间建立了放电。该放电在第四时间间隔内被保持。在第四时间间隔内，放电灯管L1未被点火，因此在第四时间间隔内，照明装置发出和放电灯管L2中发光层的组合有关的颜色的光。由照明装置发出的光的总和的颜色取决于第二和第四时间间隔的持续时间。优选地使这些持续时间是可调节的，这样光的颜色可通过它们被调节。
已经提到，图1所示的照明装置也可用，例如，几乎是方波调制的直流电压的工作电压来进行工作，而不用几乎方波调制的高频电压。
在图2中，LV是一个管形的透明灯管壳。在每一端，该管壳以一个金属帽被封闭El1和El2。在照明装置工作期间，这些金属帽起到电极的作用。灯管壳被填充以惰性气体，例如Ar(氩)，以及少量的汞。围绕灯管壳的轴线，装有三个管形的放电管壳DV1，DV2和DV3。每个放电管壳在其两端都是开放的，并装有由导电材料的条带所组成的辅助电极。每个放电管壳的内壁涂敷以发光层。每个放电管壳具有不同的放光层。优选地放光层被选成这样，即在工作期间，在放电管壳内建立了放电的情形中，各个放电管壳发出蓝色，绿色和红色光。在图2中，辅助电极被表示为AE1，AE2和AE3。通过开关S1，S2和S3，这些辅助电极和电路部件III的第二输出端相连接。电路部件III形成用于由电源电压产生工作电压的装置。在工作期间，该工作电压呈现在电路部件III的第一输出端和第二输出端之间。第一输出端被连接到电极El1，及第二输出端被连接到电极El2。电路部件III进一步包括镇流装置(图1中未示出)，例如电感，以限制通过放电管壳的电流。被连接到电路部件III的电路部件IV构成用于产生控制信号的控制电路，该控制信号使开关单元S1，S2和S3导通与截止。因此电路部件IV的输出端被连接来控制开关单元S1，S2和S3的电极。在图2中，该连接由虚线表示。电路部件IV和开关单元S1，S2与S3一起在本实施例中形成开关装置，用来把每个辅助电极以频率f连接和断开到电路装置的一个端子，以便在每个周期的一部分间隔内在一个电极和与同一个放电路径有关的辅助电极之间建立点火电压。在本实施例中，电极El1和电极El2和由三个放电管壳限定的三条放电路径中的每一条有关。而且该端子是电路部件III的第二输出端。因此，呈现在辅助电极和电极El1之间的点火电压，在其相关的开关单元为导通时等于工作电压。
图2所示的照明装置工作方式如下。在工作期间，电路部件III产生如图5所示波形的工作电压。在图5中沿垂直轴电压以任意单位画出。沿水平轴时间以任意单位画出。图5显示了工作电压的一个周期。正如所看到的那样，图2所示实施例中使用的工作电压是几乎方波调制的高频电压。工作电压的每个周期由六个接续的时间间隔组成Δt1，Δt2，Δt3，Δt4，Δt5和Δt6。这些时间间隔被表示在图5中。在时间间隔Δt1，Δt3和Δt5内，分别使开关单元S1，S2和S3导通，并在下一个时间间隔内保持为导通。当使一个开关单元导通时，其它的开关单元就被截止。结果，在时间间隔Δt2内在放电管壳DC1中出现放电，在时间间隔Δt4内在放电管壳DC2中出现放电以及在时间间隔Δt6内在放电管壳DC3中出现放电。这些时间间隔的持续时间决定了在工作电压的一个周期内蓝色，绿色和红色光的输出，因而也就是人眼所感觉到的由照明装置发出的光的颜色。藉助于调节这些时间间隔的持续时间，就能够调节照明装置发出的光的颜色。
在图3a中，电路部件III由端子K3和K4，整流器电桥DB，电容器C1，C2和C3，控制电路SC，与门N1和N2，开关单元S4和S5，镇流装置BM以及输出端子K1和K2等构成。电路部件IV由控制脉冲发生器CPG，装置P1和装置P2以及多路转接开关MS等构成。K3和K4是用来连接到低频电源电压SV的端子。端子K3和K4分别被连接到整流器电桥DB的输入端。整流器电桥的第一输出端通过电容器C1被连接到整流器电桥的DB的第二输出端，电容器C1在工作期间起到缓冲电容器的作用。电容器C1被开关单元S4和S5的串联装置以及电容器C2和电容器C3的串联装置分路。开关单元S4和开关单元S5的公开端被连接到输出端K1。电容器C2和电容器C3的公共端通过镇流装置BM被连接到输出端K2。在工作期间，输出端K1和K2被连接到与放电路径有关的电极。控制电路SC的第一输出端和与门N1的第一输入端相连接。控制电路SC的第二输出端和与门N2的第一输入端相连接。与门N1的输出端被连接到开关单元S4的控制电极。与门N2的输出端被连接到开关单元S5的控制电极。与门N1的第二输入端和与门N2的第二输入端被连接到控制脉冲发生器CPG的输出端。控制脉冲发生器CPG的两个输入端被分别连到装置P1和装置P2。控制脉冲发生器CPG的输出端被连接到多路转接开关MS的输入端。多路转接开关MS的输出端分别在图1所示实施例的情况下被连接到开关单元S1和S2，以及在图2所示实施例的情况下被连接到开关单元S1，S2和S3。该连接在图3中以虚线表示。
图3a中的电路部件III和IV的工作方式如下。在工作期间，由低频电源电压源传送的低频电源电压被整流器电桥DB整流。结果，直流电压呈现在电容器C1上。控制电路SC在工作期间产生控制信号，它使开关单元S4和S5交替地导通和截止。当控制脉冲发生器CPG的输出端为高电平时，这些控制信号通过与门N1和N2被连接到开关单元S4和S5的控制电极，使开关单元S4和S5交替地导通和截止。结果，产生放电电流，流过镇流装置BM和藉辅助电极建立放电的放电路径。当控制脉冲发生器CPG的输出端是低电平时，在开关单元S4和S5的控制电极处的电压也是低电平，因此两个开关单元都截止，且无放电电流产生。控制脉冲发生器CPG在它的输出端处产生具有与工作电压同样频率的几乎是方波的周期信号。在图1所示照明装置的情况下，几乎方波信号的每个周期包括宽度分别等于时间间隔Δt2和Δt4的持续时间的两个矩形脉冲。在图2所示照明装置的情况下，几乎方波信号的每个周期包括宽度分别等时间间隔Δt2，Δt4和Δt6的持续时间的三个矩形脉冲。装置P1为照明装置的用户提供了人工调节包含于一个周期内的矩形脉冲的宽度的比值的可能性。装置P2为照明装置的用户提供了调节包含于一个周期内的矩形脉冲宽度的总和的可能性。在图1所示的照明装置中，多路转接开关使开关单元S1在每个周期的第一矩形脉冲期间导通，并使开关单元S2在每个周期的第二矩形脉冲期间导通。在图2所示的照明装置中，由多路转接开关MS使开关单元S1，S2和S3分别在每个周期的第一，第二和第三矩形脉冲期间内导通。
在图3b中，电路部件IV和图3a所示的电路部件相同。电路部件III由端子K3和K4，整流器电桥DB，电容器C1，开关单元S6以及镇流装置BM等构成。K3和K4是用来连接到低频电源电压SV的端子。端子K3和K4被分别连接到整流器电桥DB的各自的输入端。整流器电桥的第一输出端通过电容器C1被连接到整流器电桥DB的第二输出端，该电容器C1在工作期间起到缓冲电容器的作用。开关单元S6和镇流装置BM的串联装置把整流器电桥DB的第一输出端和输出端K2相连。整流器电路DB的第二输出端被连接到输出端K1。在工作期间，输出端K1和K2被连接到与放电路径有关的电极。开关单元S6的控制电极被连接到控制脉冲发生器CPG的输出端。
图3b所示电路部件III和电路部件IV的实施例的工作方式如下。
控制脉冲发生器CPG在它的输出端处产生具有与工作电压同样频率的几乎是方波的周期信号。该几乎方波信号使开关单元S6导通和截止。藉此，一个是几乎方波调制的直流电压的工作电压由呈现在电容器C1上的直流电压产生。电路部件III和电路部件IV的这个实施例相当简单，非常适合于结合可藉助于直流放电电流工作的放电灯管一起使用。图3b所示的电路部件III和IV的实施例的工作的其余情形，除了工作电压是直流电压以外，都类似于图3a所示的实施例。
权利要求
1.用于以频率f交替地在多条放电路径的每条路径中建立和熄灭放电的电路装置，每条路径和装在放电路径的第一端的第一电极以及装在放电路径的第二端的第二电极有关，包括用于由电源电压产生工作电压的装置，所述工作电压在工作期间呈现在各自的放电路径上，且它是频率为f的周期性的电压，其特点为，同样的工作电压呈现在每条放电路径上，在工作期间每条放电路径和沿放电路径放置的辅助电极相联合，以及电路装置进一步包括开关装置，用于把每个辅助电极以频率f连接和断开到电路装置的端子，以便在每个周期的一部分间隔内在一个电极和与该同一个放电路径有关的辅助电极之间建立点火电压。
2.按照权利要求1的电路装置，其中端子的电位在工作时和每条放电路径的电极的电位相同。
3.按照权利要求1或2的电路装置，其中工作电压是交流电压。
4.按照以上权利要求的一项或多项的电路装置，其中电路装置装有用于把加热电流提供给电极的装置。
5.按照以上权利要求的一项或多项的电路装置，其中交流电压幅度是几乎方波调制的。
6.按照权利要求5的电路装置，其中几乎方波调制的幅度为高电平的时间间隔是可调节的。
7.照明装置包括多条放电路径以及包括按照以上权利要求的一项或多项的电路装置。
全文摘要
本发明涉及用于以频率f交替地在多条放电路径的每条路径中建立和熄灭放电的电路装置，每条路径和装在放电路径的第一端的第一电极以及装在放电路径的第二端的第二电极有关，包括用于由电源电压产生工作电压的装置，所述工作电压在工作期间呈现在各自的放电路径上，且它是频率为f的周期性的电压。按照本发明，电路装置的特点为，同样的工作电压呈现在每条放电路径上，在工作期间每条放电路径和沿放电路径放置的辅助电极相联合，以及电路装置进一步包括开关装置，用来把每个辅助电极以频率f连接和断开到电路装置的端子，以便在每个周期的一部分间隔内在一个电极和与该同一个放电路径有关的辅助电极之间建立点火电压。因而，藉相当简单的装置确保放电只在恰当的放电路径中建立。
文档编号H05B37/02GK1142310SQ95191861
公开日1997年2月5日 申请日期1995年11月2日 优先权日1994年12月5日
发明者R·希尔比格, U·奇特卡, P·波斯特马 申请人:菲利浦电子有限公司