电路装置及利用电路装置向高强度放电灯馈送电能的方法制造方法及图纸

公开一种用于高强度放电（ＨＩＤ）灯的点火和工作的改进的电路装置。点火电压在单一电容器两端提供，点火阶段结束时，第二电容器便转接到电路中，以将电压分配到两个电容器上，并提供稳态方波电流和电压。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于高强度放电(HID)灯的点火和工作的一种方法和一种电路。本专利技术在以成本作为重要考虑因素的大批量商业性HID器件中有着特殊的应用价值。HID灯一般都利用密封在容器或放电管内的气体和/或蒸汽，在灯的稳定工作期间，气体和/或蒸汽导电并发射特定波长的光。波长取决于所用一种或多种蒸汽类型。HID灯通常具有负电压-电流特性。因此，这类灯在稳态或稳定的灯的工作期间需要一个镇流电路来稳定经过灯的电流。为了启动HID灯的工作，需要使用高压脉冲，这通常由点火器或点火电路提供。点火器可以构成镇流器的一部分，特别是在一些现代电子镇流电路中则更是如此。HID灯一般有两个电极，在灯工作期间，电极之间发生放电。为了启动或点燃HID灯，镇流器与点火器的组合一般有四个阶段必须加以考虑。第一阶段是点燃阶段，在此阶段内，相对高的电压脉冲(例如3千伏)加到HID灯的两个电极之间，使电子脱离气体和/或蒸汽分子，并启动导电过程。镇流器和点火器一般须提供持续时间约10微秒的高压脉冲。在10微秒的3千伏脉冲作用之后，便进入导通状态。依据灯和镇流器的使用条件，导通状态可能持续约数百微秒，在此期间，镇流器必须能向灯提供大约280-300伏的电压。引起气体和/或蒸汽进入稳态导电的过程将继续进行，从而得到稳定的放电。导通之后，HID灯便进入起动阶段。在起动阶段的开始，灯内部的温度、内部压强和电压都相当低。在起始阶段经历1分钟或更长时间，电压从相当低的值，譬如20伏左右逐渐上升到对应于灯稳定工作的所谓灯电压的值，譬如90伏左右。随后，HID灯便进入它的第四个即最后的稳态工作阶段。在稳态期间，HID灯将在所设计的正常温度和压力下发光。通常，HID灯的稳定工作采用交流，因此，在稳态期间，这种灯要依靠振荡电流信号进行工作。现代电子镇流器中，优选采用在正、负电流之间振荡的低频方波信号使HID灯工作。例如，稳态可能是100Hz的方波电流，从而得到在-90伏～+90伏之间振荡的灯电压。上述四个阶段需要驱动灯的电路，为灯的点火和正常工作提供规定信号。更具体而言，驱动电路必须提供约10微秒的点燃(breakover)点火脉冲，继后是持续时间约数百微秒的280～300伏左右的导通(takeover)电压，随后是起动和稳态电压。附图说明图1是用于提供上述信号的典型现有技术电路装置。通常，HID灯的现代电子镇流器或开关式功率控制器均配备有预调节器，将输入电压例如来自公共电源的电压变换成相对高的直流电压，例如400伏。以这种方式形成的相对高的直流电压形成了镇流电路装置的灯点火电路部分和灯工作电路部分的电源。点火时，约400伏的信号加到接线端102、104之间。400伏经器件130和电感器134传送，引起在电容器132两端出现的300伏的信号。电容器132引起点火器105产生约3千伏、持续时间约10微秒的脉冲，此后，点火器105基本上作为短路出现。点火器一般由电容器132两端的电压触发，以产生3千伏脉冲。在初始脉冲之后并且当点火器起有效短路时，电容器132的约280～300伏电压从电容器132经点火器105馈至HID灯108。这一208～300伏电压维持大约数百微秒，直到完成导通阶段。紧接导通阶段之后，控制器110使起动和稳态过程开始。在稳态期间，控制器110对开关136～139的栅压进行控制，以使上述振荡方波馈至灯108。图1所示装置存在的问题是使用元件数量多，成本较高。更具体而言，由于需要产生周期性地改变其极性的方波，所以在换向器120内需要四个例如晶体管的开关。为了产生所需方波，四个晶体管将与由控制器110加到它们的栅极上的控制电压一道起作用。图2示出向HID灯提供规定的四个信号阶段的另一种现有技术实施方案。图2的装置利用了两个相串联的电容器220和222作为分压器。HID灯210连接在点火器105与点208之间。该系统无需使用四个不同的晶体管来建立稳态期间所要的方波，而只需两个晶体管224和226。在稳态期间，灯210与点208相连，而晶体管224和226则可以在高频和变化的占空比下工作。因此，通过控制器218的操作，使晶体管224和226以适当持续时间交替接通和断开，便可以提供所需的稳态电流和电压波形。由于HID灯其中的一个电极连接到电容器220和222形成的分压器的中点，故只需两个晶体管224和226用来产生具有变化极性的方波。图2所示装置存在的问题出现在点火期间。更具体而言，为了提供在导通阶段灯210两端所需的约280伏电压，在点214和216之间必须存在560伏电压。这个只在初始点火过程中使用的提高的电压对电路元件产生相当高的应力。这或者造成提高的故障率，或者在为装置采用耐高压应力的优质元件的情况下将使成本上升到接近图1中利用四个器件的程度。鉴于以上分析，HID灯对点火电路的要求是只利用少量转接器件便能工作，而且无需图2所示装置所要求的相当高的电压。根据本专利技术涉及用于HID灯点火和工作的电路所提供的技术要点，现有技术的上述和其它问题均能加以克服。利用二晶体管电路便足以给出提供灯压的稳态方波电压。在点火过程期间，利用开关将形成分压器的两个电容器之一转接到点火电路之外。这就使整个输入电压都加到一个电容器上，因而为点火提供足够的电压。在点火期之后，第二电容器转接到电路中，因而形成分压器，并允许将脉冲稳态电压提供给灯。图1绘出用于对HID器件点火的典型现有技术装置；图2绘出用于对HID器件点火的另一种现有技术装置；以及图3绘出用于对HID器件点火的本专利技术的典型实施方案。以上已介绍了图1和图2示出的电路装置。图3的电路装置包含二个晶体管354和356、供电电容器350和352、电容器360以及控制电路310。作为惯例，点火器312与HID灯314相连。尽管为简单起见未予画出，晶体管354和356的栅极与控制器310相连，所以，控制器310可以像下面所述那样以适当时间使器件354和356接通和断开。开关320跨接在电容器352两端。这个开关可以采用固态器件如MOSFET或任何其它便于得到的开关的形式。该开关还可以与控制器310相连，使控制更加容易。电容器350和352的一般数值范围为22～68微法。工作时，约400伏的初始母线电压加到接线端318和316的两端，开关320由控制器310维持闭合。由此造成点328与接线端316短路，因而将整个400伏加到电容器350的两端。晶体管354和356工作在高频和适当的占空比上，所以，280～300伏加到电容器360的两端并对点火器312进行触发。经历点燃期和导通期之后，系统进入起动阶段，必须使系统作好交流工作的准备。控制器310用来监视系统的状态，在灯进入起动阶段之后，将开关320置于开路位置。这可例如通过去除MOSFET或类似器件适当的栅板电压实现。通过使这样一个开关开路，接线端316和318两端的400伏这时便分配到电容器350和352之间。因此，电路便是图2中所示将稳态方波电流和电压馈至HID灯314使其稳定工作的装置。所以，利用两个相串联的电容器并在点燃和导通期内通过将其中的一个电容器转接到电路之外，可以带来减少元件数量的效果，同时还节省了为承受接线端316和318之间的升高电压而不得不使用高本文档来自技高网...

【技术保护点】
适用于高强度放电（ＨＩＤ）灯（３１４）点火和工作的电路装置，包括：提供驱动电压的分压器（３５０，３５２）；和所述ＨＩＤ灯（３１４）点火的预定阶段之后，将分压器的一部分转接到所述电路内的装置（３２０）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：EB沈，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]