用于操作高强度放电灯的电子镇流器的方法和装置制造方法及图纸

一种操作高强度放电灯（４）的电子镇流器的方法和装置，镇流器具有一个驱动器（ＭＧＤ），两个功率开关（ＰＳ１，ＰＳ２），一个ＬＣ串联电路（Ｌ，Ｃ１，Ｃ２），一个驱动器控制器（６），一个电流传感器（８），和一个功率传感器（１０），所述方法包括：（ａ）在时间ｔ１＝ｎ／ｆ↓［１］内产生频率为ｆ↓［１］的脉冲，ｆ↓［１］是ＬＣ谐振频率；（ｂ）监测电流的存在；（ｃ）监测灯电路中的电流，确定灯电路中的电流停止流动时进行步骤（ｈ）；（ｄ）在时间ｔ↓［２］内持续产生脉冲；（ｅ）切换到频率ｆ２，在ｆ２达到灯的设置功率；（ｆ）通过改变频率ｆ２监测和稳定灯的功率，超过设置功率时进行步骤（ｈ）；（ｇ）根据步骤（ｃ）和（ｆ）来监测电流和功率；（ｈ）在约ｔ２／ｋ的时间内抑制脉冲产生；（ｉ）执行步骤（ａ）直到经过时间ｔ↓［２］；（ｊ）抑制脉冲的产生直到功率被关断和接通。（*该技术在2019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)灯的电子固态镇流器的领域，尤其涉及利用操作如高压钠(HPS)灯这样的HID灯的固态镇流器的方法和装置。术语“放电灯”是指这样一种灯，其中当电流通过存在于灯内的气体、金属蒸汽、或其混合物时，电能被变换成光射线能量。目前，在本领域已公知用于放电灯，特别是用于荧光灯的电子镇流器的各种电路。一个具体的例子是附图说明图1中所示的电路，其使用推拉输出电路(半桥)拓扑学中的两个功率开关PS1和PS2以及由L-C串联谐振电路组成的管电路。例如，通过一个MOS门驱动器(IR2155)(MGD)驱动用功率MOSFETS表示的功率开关使其交替导通。该MGD提供高频(20至80kHz)方波输出，其振荡频率为fosc=11.4RTCT]]>荧光灯2放电之前，谐振电路由串联连接的L,C1和C2组成。由于C2的值低于C1，因而C2工作于比C1更高的AC电压下，而事实上，正是该更高的电压使灯放电。在灯放电后，C2通过灯的电压降被有效地短路，这样电路的谐振频率由L和C1确定。在谐振状态下，通过灯的正弦电压被放大，其放大因数为Q(Q为电路的品质因数)。并且该电压的幅值达到一个足以使灯放电的值，其后该灯产生非闪烁光。上述基本电路很适于荧光灯，但不能用于电弧放电灯或HID灯的充分工作。最初，HID灯为开路电路。倘若电压的短脉冲具有足够的幅值(约4,500伏)，则该短脉冲足以使灯放电。放电后，灯电阻急剧下降接着缓慢增大到其正常工作水平。从而，为了防止在放电后和升温期间损坏灯，必须限制灯电流。HID灯的特性为由于稳定温度的缓慢上升在整个灯寿命期间其电压增大。因此，除非灯镇流器维持灯功率，否则灯的光输出将变化到不可接受的程度。HID灯的镇流器装置应不同于荧光灯的镇流器，其主要原因如下1)这些装置应能经受开路工作状况；2)其应能提供足够高的功率用于在3至4kV电压使灯放电；3)其自身应能与灯电压的大的变化相适应；4)镇流器不应使灯电弧放电不稳定，以及5)镇流器应与灯特性相适合，从而使得灯的使用寿命最大。因此，当用HID灯4代替图1的荧光灯时，如图2所示，由于以下主要原因图1的镇流器不能操作HID灯HID灯不能一贯地对放电敏感，其不必要处于准备放电的状态。实际上，图1的电路使得低功率(70-150W)、冷HID灯被放电，甚至使其处于工作模式。但是如果灯以额定功率工作并由于某一原因被关断，随后接通热灯的尝试将证明是不成功的并将损坏电路的主要部件(首先是功率开关)。由图2可见，振荡电路仅在灯被放电(灯短路C2电容器)时被短路。在其它所有情况中，当灯未被放电；没有灯；灯被损坏；灯电路被断开，等，振荡电路不被短路，其不可避免地导致装置的破坏。由于这样的镇流器不可能提供实际工作状况下HID灯的可靠操作，不能将荧光灯的电子镇流器直接用于HID灯电路中。因此，本专利技术的目的是一种用于操作HID灯的方法，该灯具有根据荧光灯电子镇流器的拓扑学构成的装置，其考虑这些灯的重要物理设计特征，如其对放电的不敏感性和在电路中缺少灯时该串联L-C电路不被断开这样的情况。从而所述方法提供HID灯的放电、加热和工作的最佳状况。本专利技术提供一种用于操作高强度放电(HID)灯的电子镇流器的方法，所述电子镇流器具有一个驱动器、两个连接到半桥布置中的功率开关、一个LC串联电路、一个用于控制驱动器操作的驱动器控制器、灯电路中的电流传感器、和电源开关电路中的功率传感器，所述的方法包括(a)在等于n/f1的时间t1内产生频率为f1的脉冲，这里n为正数，f1等于镇流器的LC串联电路的谐振频率；(b)监测经过时间t1后灯电路中电流是否存在，以及在灯电路中没有电流的情况中进行步骤(h)；(c)监测灯电路中的电流，在确定灯电路中的电流停止流动时，进行步骤(h)；(d)在从步骤(a)产生所述脉冲开始算起的预定时间t2内持续产生频率为f1的所述脉冲；(e)将所述脉冲的频率f1切换到工作频率f2，在f2达到灯的设置功率；(f)监测灯的功率并通过逐渐改变频率f2将该功率稳定到为灯设置的功率水平，以及在灯电路中的功率超过灯的设置功率给定余量的情况下进行步骤(h)；(g)根据步骤(c)和(f)来监测灯电路中的电流和功率；(h)在超过t1并近似等于t2/k的时间内抑制所述脉冲的产生，这里k为正数；(I)执行步骤(a)直到从步骤(a)产生脉冲开始算起经过所述预定时间t2；以及(j)抑制所述脉冲的产生直到镇流器的功率被首次关断接着被接通。根据本专利技术，还提供一种用于操作高强度放电(HID)灯的电子镇流器的装置，所述电子镇流器具有一个驱动器、一个包括两个连接到半桥布置中的功率开关的电源开关电路、和一个LC串联电路，所述装置包括一个用于控制所述驱动器工作的驱动器控制器、连接到通向和邻近HID灯电极的线路上的电流传感器、和装在电源开关电路中的功率传感器。现在，参考以下附图，结合某些优选实施例来描述本专利技术以更彻底地理解本专利技术。详细参考附图，应当强调的是通过例子来详细说明仅用于本专利技术优选实施例的示意性描述，其为了更易于理解本专利技术的原理和概念的描述。在这点上，没有作出比本专利技术的基础理解所需的描述更详细的描述来说明本专利技术的结构细节，结合附图来描述使本领域技术人员理解如何具体实施本专利技术的几种形式。图1表示现有技术的用于操作荧光灯的电子镇流器的典型电路图；图2表示其中用HID灯代替图1荧光灯的电路图；图3表示利用本专利技术第一实施例的用于操作HID灯的固态镇流器的装置；图4表示HID灯的触发、加热和工作的过程循环的波形；图5表示灯短路情况下的波形图；图6是灯电路故障情况下的波形图；图7是驱动器控制器的详细电路图，主要表示其数字部分；图8是驱动器控制器的详细电路图，主要表示其模拟部分；以及图9表示利用本专利技术第二实施例的用于操作HID灯的固态镇流器的装置。参考图3，示出了一种利用固态镇流器来触发和操作HID灯的电路。除了上述图1和2描述的电路本身的已知部件外，该电路还包括驱动器控制器6、连接到电路中通向和邻近HID灯电极的线路上的感应式电流传感器8、和装在电源开关电路中的公共导线上的灯功率传感器10。另外，示出了一个电源12，其适合为附图中所示非限制性具体例子提供合适的电能，用于操作400W HID灯的电子镇流器电路。现在参考图4-6。将电源12的电能应用到电路，驱动器MGD产生并使用预置的所需电压和电流。如图4中所示，波形Ⅰ表示驱动器的输出电压；波形Ⅱ表示灯4上的电压；以及波形Ⅲ表示传感器8上的电流。通过在时间段t1=n/f1内产生频率为f1的脉冲来实施HID灯选定设置功率的放电，频率f1等于镇流器的LC串联电路的谐振频率，例如约50kHz，这里n为从3至10的正数。在整个持续过程中，输出级的全部电子部件经受远远超过工作模式电流的电流尖峰。然而，如果n/f1秒的持续放电脉冲没有使灯放电，则停止产生脉冲。在经过时间t2/k后，例如，约20秒内执行用相同的放电脉冲来使灯放电的又一次尝试，这里，k为正数，如图4b中可见。正数n和k可以是常数或不是常数。由于热HID灯被冷却以使得其对放电再次敏感所需的时间最长约为2分钟，因而使用的放电脉冲数至少为6(见图4c至4e)。HID灯放电前经过的时间，即，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于操作高强度放电（ＨＩＤ）灯的电子镇流器的方法，所述电子镇流器具有一个驱动器、两个连接到半桥布置中的功率开关、一个ＬＣ串联电路、一个用于控制驱动器操作的驱动器控制器、灯电路中的电流传感器、和电源开关电路中的功率传感器，所述的方法包括：（ａ）在等于ｎ／ｆ↓［１］的时间段ｔ１内产生频率为ｆ↓［１］的脉冲，这里ｎ为正数，ｆ↓［１］等于镇流器的ＬＣ串联电路的谐振频率；（ｂ）监测经过时间ｔ１后灯电路中电流是否存在，以及在灯电路中没有电流的情况下进行步骤（ｈ）；（ｃ）监 测灯电路中的电流，在确定到灯电路中的电流停止流动的情况下，进行步骤（ｈ）；（ｄ）在从步骤（ａ）产生所述脉冲开始算起的预定时间ｔ↓［２］内持续产生频率为ｆ↓［１］的所述脉冲；（ｅ）将所述脉冲的频率ｆ１切换到工作频率ｆ２，在ｆ２达到灯的 设置功率；（ｆ）监测灯的功率并通过逐渐改变频率ｆ２将该功率稳定到为灯设置的功率水平，以及在灯电路中的功率超过灯的设置功率给定余量的情况下进行步骤（ｈ）；（ｇ）根据步骤（ｃ）和（ｆ）来监测灯电路中的电流和功率；（ｈ）在近似等于ｔ２ ／ｋ的时间段内抑制所述脉冲的产生，这里ｋ为正数；（ｉ）执行步骤（ａ）直到从步骤（ａ）产生脉冲开始算起经过所述预定时间ｔ↓［２］；以及（ｊ）抑制所述脉冲的产生直到镇流器的功率被首次关断接着被接通。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：弗拉基米尔波加达耶夫，鲍里斯布里亚肖夫，
申请(专利权)人：JBP技术有限公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]