小型荧光灯的电子调光镇流器制造技术

镇流器的工作频率完全不足以谐振电路（４３０）的谐振，当小型荧光灯（５００）调光到大约１％的光输出水平时，镇流器在低于预定水平的开环增益下操作并以大于预定输出阻抗的输出阻抗进行操作，优选为大于灯的最大负递增阻抗的绝对值的两倍。通过例如将控制电路（４１８）的频率从８０Ｈｚ改变至８５Ｈｚ，无论光输出是在例如５％或１％上，增益保持大致相同。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及调光(dimming)气体放电灯，具体地说，涉及用于小型荧光灯调光的电子调光镇流器。
技术介绍
气体放电灯高效地将电能转换成可见光。气体放电灯通常是在各端具有电极的长的充气(一般是低压水银蒸汽)管。各个电极一般由涂覆有例如碱性金属氧化物的混合物的热电子发射材料的电阻丝(一般为钨)形成。一般的气体放电灯的稳态操作如下。在电阻丝上施加电压，将电极加热到足够使得电子的热电子发射到放电管的温度。在两电极之间施加的电压将电子加速朝向阳极。到阳极的路径中，电子与气体原子碰撞产生正离子和另外的电子，在管中形成正的气体等离子体和负的电荷载流子。电子继续涌向阳极而正离子涌向阴极，在管中持续放电并进一步加热电极。如果施加的电源是AC，电极每半个周期反转极性。放电造成一定波长的辐射发射，该波长取决于具体填充的气体和放电的电参数。因为每次碰撞产生另外的电子和离子，电弧电流的增加造成灯的阻抗的降低，典型的称为“负递增阻抗(negative incrementalimpedance)”。由于这个负递增阻抗的特性，灯的操作本质是不稳定的，因此，必须控制电极之间的电流，以提供稳定的灯操作。包括荧光灯的气体放电灯设计成以规定的RMS灯电流值释放它们的全额光输出，或“标定的(nominal)”光输出。在说明书和附加的权利要求书中，灯的全额光输出称为“标定光输出”。荧光气体放电灯包括在玻璃管壳体内表面的磷涂层，并通过从放电的辐射而激发该涂层来提供可见光输出。传统的荧光灯一般是基本上为圆形横截面的具有不同直径的长直管，直径的范围在大约5/8和1.5英寸之间。小型荧光灯不同于传统的荧光灯，其中它们由更小直径的灯管构成，一般外径小于大约5/8英寸。另外，灯小型的部分原因是灯管具有一个或多个小半径弯曲，使得灯管自身向后折叠，实现小型的形状。而且，在小型荧光灯中，灯管自身是向后折叠的，灯的末端一般是彼此非常靠近。参照图1，现有技术的灯系统10包括例如120V 60Hz的AC电源。正弦曲线电压100、相位控制调光器102、电子可调光荧光镇流器200和小型荧光灯300。镇流器200接收线202上的输入功率(或火线)，在线204上的可变输入调光信号(或调光的火线)，在线206上的中线。应该理解在线202上的电压被镇流器200内的全波桥式整流器209整流，以产生相对普通电路具有正DC平均值的电压。电子调光镇流器200设计成根据来自调光器102的在线204上的可变输入信号来提供输出功率量给灯300。调光器102是相位控制调光器，其通过改变它的相位触发角(firing angle)来提供在线204上的可变输入信号，相位触发角控制在线204上的可变输入信号的RMS值。如在本领域已知，镇流器200一般包括具有升压电路210的第一功率级，其中升压电路210从整流器209接收整流电压，并产生可以到达400VDC或更高的在线214上的高压DC。镇流器200一般还包括具有逆变器电路216的第二级功率级，其中逆变器电路216将在线214上的DC电压转换成高频转换电压，高频转换电压施加到谐振电路(resonant tank circuit)230，谐振电路230提供合适的AC电压来驱动灯300。高压能量存储电容器212设置在相对线214的分流结构中，以提供低阻抗电流源给逆变器电路216。控制电路220分别通过线221和222提供控制信号给升压电路210和逆变器电路216。控制电路220控制升压电路210来提供期望的DC总线电压，并控制逆变器电路216来提供高频转换电压给谐振电路230。结果，镇流器响应在线204上的可变电压输入信号而通过线208提供期望的电流和电压给灯300，从而灯300以合适的亮度照亮。控制电路220一般控制逆变器216，例如通过将在线204上的可变输入信号的整流形式与表示通过线208传送到灯的电流的信号比较，并(经过已知的误差信号技术)调整通过线222输入到逆变器216的控制信号，以控制传到灯300的合适电流。如在本领域已知，控制电路220还控制升压电路210来产生在线214上的合适DC输出电压。而且，控制电路220一般包括实现其它功能例如低压锁定(lockout)、过流保护、过压保护等的电路。在图1所示的实施例中，通过控制电路电源240提供功率来驱动控制电路220、升压电路210和逆变器电路216。应该理解，控制电路电源240可以使用许多电路结构来实现。图1的灯系统10在调光器102和镇流器200之间需要三根线，镇流器200本身可以位于光组件中。系统已经发展成在镇流器200上不需要第三终端来接收在线204上的可变输入信号。在这些系统中，在线202上接收可变输入信号。其它系统已经发展为在镇流器200上利用第三和第四终端来接收可变输入信号。通常，当对线性荧光灯调光降到低水平光输出(例如，大约1％的光输出水平)，需要增加电子调光镇流器的输出阻抗来保持稳定的灯工作和防止可见的闪动。一般，通过驱动镇流器的工作频率接近谐振电路的空载谐振频率来增加镇流器的输出阻抗。需要获得高镇流器输出阻抗的装置和方法在美国专利号B1 5,041,763中有教导，其全部内容在此一并作为参考。此外，专利技术人已经发现小型荧光灯，与一般的线性荧光灯相比较，在大约1％的标定光输出的低水平灯电流上，具有灯不稳定性的附加区域。这种不稳定性的附加区域表明它本身倾向于灯的光输出熄灭，或“熄火(drop out)”，与在线性荧光灯中所观察到的各种低光水平之间的闪动相反。尽管不能完全理解这种现象，应该相信它与小型荧光灯的物理特性有关，例如小的灯管直径和灯弯曲的小半径和小半径的数量。因此，本
需要一种在小型荧光灯的大约1％的全光输出以下能保持稳定、没有闪动调光范围的镇流器电路。
技术实现思路
为了克服现有技术镇流器电路的缺陷，本专利技术提供一种用于小型荧光灯的调光系统和方法，包括一种具有逆变器电路的这种类型的镇流器，逆变器电路具有驱动具有预定空载谐振频率的谐振输出电路的工作频率。选择逆变器电路的工作频率使得开环系统增益在第一预定水平以下(例如，低于15)，并且镇流器输出阻抗在第二预定水平以上(例如，在大约最大负递增灯阻抗的绝对值的两倍以上)。根据本专利技术的若干方面，逆变器电路的工作频率通过包括频率确定电阻器-电容器(RC)网络的控制电路来确定。在灯输出小于大约1％的标定光输出时，选择RC网络的元件值，使得逆变器电路的工作频率是空载谐振电路的谐振频率的预定函数。出于本文件和所附权利要求的目的，术语“DC”是指电压或电流波形是单向的，并且可以是有规律的脉动或无规律的脉动。术语“AC”是指电压或电流波形以规律的循环时间间隔反转极性并具有交替的正值和负值。术语“DC成份”是指AC或DC波形的平均值。术语“AC成份”是指在减去它的DC成份后剩余的AC或DC波形部分。如果结合附图，从下列本专利技术的详细描述本专利技术的前述或其它方面将显而易见。附图说明为了解释本专利技术，在附图中示出目前优选的实施例，但是，应该明白本专利技术不限于公开的具体方法和手段。在附图中图1是现有技术的荧光灯系统的高级框图；图2是一般荧光灯的电压/电流特性曲线；图3A是表示根据本专利技术的灯V-I曲线和灯负递增阻抗曲线的示例图；图3B是图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子调光镇流器，用于对具有最大负递增阻抗的小型荧光灯进行调光，所述电子调光镇流器具有开环系统增益和输出阻抗，所述电子调光镇流器包括：逆变器，具有输出和工作频率；谐振电路，连接逆变器的输出；和控制电路，控制逆变器的 工作频率，使得开环系统增益小于第一预定水平，并且镇流器输出阻抗大于第二预定水平，从而所述镇流器能够在大约１％的标定光输出以下操作所述小型荧光灯，且没有可看到的闪动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：杰科J阿拉卡尔，罗素L麦克亚当，安德鲁赖安奥芬巴彻，
申请(专利权)人：卢特龙电子公司，
类型：发明
国别省市：US[]