用于探测高亮度放电灯的电弧不稳定性的探测电路制造技术

用于探测高压气体放电灯中电弧不稳定性的电路。该电路具有整流器装置和低通滤波器，用以由灯电压获得准ＲＭＳ电压，该电压具有有包含来自逆变器开关的切换的寄生噪声的第一区域和在第一区域之间的宽的第二区域，该第二区域基本上没有寄生噪声。准ＲＭＳ电压只在第二区域期间被采样，使采样具有高的信息噪声比。采样信号可以被用于在气体放电灯中探测和控制电弧不稳定性的各种方法中。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利技术的
技术介绍
1.专利技术的领域本专利技术涉及对工作于高频的高压气体放电灯的电灯参数进行采样以探测电弧不稳定性的探测电路。本专利技术还涉及包括该探测电路的灯镇流器。2.现有技术的描述诸如汞蒸气灯、金属卤化物灯和高压钠灯这样的高压放电(HID)灯一般借助于磁镇流器工作在常规电力线频率或略高于上述频率，例如60到100Hz。希望提供一种电子镇流器，它使HID灯工作在约20kHz以上的高频下。与常规的低频磁镇流器相比，对于低压汞蒸气荧光灯来说已变得日益流行的高频镇流器允许镇流器的磁性元件的大小和重量极大地降低。但是将高频电子镇流器用于HID灯的主要障碍是在高频工作时可能出现的声共振/电弧不稳定性。声共振至少会引起非常扰人的电弧闪烁。在最坏的情况下，声共振可引起放电电弧熄灭，或者更糟糕地永久存在，被放电容器壁折射，并损坏放电容器壁，而这将造成放电容器破裂。F.Bernitz，Symp.Light Sources，Karlsruhe 1986的论文“AnAutotracking System for Stable Hf Operation of HID Lamps”披露了一种在扫描范围上的中心频率左右连续改变灯工作频率的控制器。扫描频率是通过扫描范围并使工作频率被重复的频率。控制器检测灯电压以评定电弧不稳定性。由所检测的灯电压获得控制信号，以便在100Hz和几Khz之间改变扫描频率，从而实现稳定工作。但是该系统从未被商品化。U.S.专利5569984(Holstlag)公开了一种通过评定灯的电参数的偏差来避免电弧不稳定性的方法。在Holstlag中，频率扫描被用于探测稳定的工作频率，但灯然后就工作在一个固定的频率下，只要放电电弧在该频率下保持稳定。这与在工作期间连续扫描灯工作频率的以上参考的Bernitz论文的方法相反。两种技术共同之处在于都对灯的电参数进行检测。Holstlag’984指教可以使用灯电压，但其缺点是必须在灯电压波形内的一个确定点触发采样时刻。Holstlag指教由于比单独的灯电流或电压具有高得多的信号噪声比，检测电导率(conductivity)是有利的。Holstlag还指教至少从不需要在灯电压周期中的确定点进行触发的观点看使用灯电导率是有利的。当使用电导率时，为消除信号中的噪声，需要同时采集灯电压和电流，但同时采样并不需要被锁定在灯电压周期中的一个特定点。专利技术概述本专利技术的目的是提供一种用于对电灯参数进行采样的改进方法的探测电路，该方法适用于在气体放电灯中探测电弧不稳定性，该探测电路广泛适用于不同功率、类型、尺寸或物理或化学成分的灯。本专利技术还有一个目的是提供一种包括这种探测电路的灯镇流器。概括地说，根据本专利技术的探测电路包括探测放电灯的放电电弧的移动的装置，该放电灯借助于镇流器电路工作在高频，该镇流器电路具有至少一个开关，在灯工作期间该开关以高频率周期性地进行切换，并且其中灯电压是正弦的，并具有一个基本周期，该基本周期具有对应于所述至少一个开关的切换的第一极性的第一部分和有与第一极性相反的第二极性的第二部分。该电路包括用于检测跨接在气体放电灯上的AC灯电压，并借助低通滤波器对灯电压进行滤波的装置，使得经滤波的灯电压包括(i)周期性出现的第一区域，该区域具有来自所述开关的切换的寄生噪声，和(ii)第二区域，在所述第一区域之间，所述第二区域相对于所述第一区域来说基本上没有来自所述DC/AC转换器的所述开关的寄生噪声。经滤波的灯电压只在所述第二区域内被采样。根据探测电路的一个有利的实施例，用于在第二区域内进行采样的装置在至少一个开关的切换之后在固定时间进行采样。这可以通过将用来控制开关的切换的切换信号作为触发信号而方便的实现，在出现触发信号之后在固定时间获取样值。固定时间的采用具有算法简单的优点，而切换信号的使用利用了在市售镇流器中已经存在的信号。最好探测电路包括在滤波之前将AC灯电压进行整流以获得经整流的灯电压信号，该灯电压信号只具有只有一个极性的信号部分。根据另一实施例，探测电路包括用于在整流和滤波前降低灯电压量值的装置，以便降低元件成本。本专利技术还涉及包括这种探测电路的镇流器。参看下面仅为说明性的而非限制性的详细描述和附图，本专利技术的这些和其它目的、特征和优点将变得显而易见。附图的简要描述附图说明图1是表示因例如可能随电弧不稳定性一起出现的电阻率变化引起的灯电压的变化；图2(a)是39 W CDM灯的灯电压曲线；图2(b)是在利用本专利技术的探测电路采样时同一39W CDM灯的准RMS电压曲线；图3是镇流器的一部分的示意图，示出了根据本专利技术的将灯电压转换成准RMS电压的电路块。图4是实施图3的电压转换块的电路图；以及图5是表示作为镇流器存储电容器的函数的各种灯参数的波纹。优选实施例的详细描述上述U.S.专利(Holstlag’984)披露了通过检查灯的电参数的偏差来探测电弧不稳定性的灯镇流器或控制器。在该’984专利中，灯控制器包括DC源，升压转换器(也是通常所知的预调节器)，高频DC-AC方波逆变器和点火器。控制器包括一个微处理器，该微处理器可用软件编程以控制逆变器的工作、检测灯参数并调节工作频率以避免声共振。代替对电导率进行采样，可以仅采样灯电压或电流，它们也都受电弧移动的影响。本说明书将在后面讨论只使用电流的缺点。但是为获得与[(G)相差不大的标准差，必须仔细对电压数据进行采样，因为电压数据具有比电导率低的信号噪声比。需要对电压采样进行触发，使其在灯电压信号周期中的相同点发生，否则不管灯状态如何正弦波形状都将使信号看起来不稳定。由于以用于DC-AC逆变器30的开关的驱动信号的形式已经可以获得触发信号，因而可以相对容易地进行触发。其次良好的定时可以使信号噪声比好得多。实际上，重要的是信息噪声比。获取样值的最佳位置是当电弧开始移动时发生最大的偏差的波形相位。当电弧移动时电阻率增大。为确定获得最佳信息噪声比的电压波形的最佳相位，通过使用简单的电阻器作为电弧移动的一阶近似来进行测量。借助于半桥和LCC点火器，分别使用200、300和400A的电阻器来获取三个波形。这些波形示于图1。逆变器的开关进行切换的时刻被标以“S”。很明显，采样的最佳时刻与开关切换的时刻不一致，因为全部三个曲线的电压在该点基本相同(例如在11Ts)。因此需要相对于开关切换点的延迟时间。在没有更多个延迟时间的情况下，一个固定的延迟时间是不适合的，因为在灯工作期间，灯工作频率将会改变以避免诸如由声共振引起的电弧不稳定性。为了对于每种频率都在相同的相位采样，延迟时间变成频率的函数。但是，具有随频率而改变的延迟时间需要额外的电路和/或软件和或更昂贵的微控制器，并且一般意味着更高成本的镇流器。为回避对于依赖于频率的采样方案的需要，根据本专利技术的方法将灯电压转换成“准RMS电压”。首先使用简单的电阻分压器降低灯电压幅度。随后将该低电压整流和滤波，以产生“准RMS电压”。“准RMS电压”意味着代表AC信号的DC电压。滤波器截止频率的选择非常重要。通常截止频率与为防止灯熄灭而对电弧移动进行探测和反作用所需的响应时间有关。截止频率必须足够低，从而使高频信号(35到40kHz)被充分衰减，以允许由被采样的灯电压信号精确地探测电弧移动，其中逆变器在所本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于探测气体放电灯的放电电弧的移动的探测电路，该放电灯具有灯电压，并由ＤＣ／ＡＣ逆变器驱动，被检测的灯电压是正弦的，并具有一个基本周期，该基本周期有具有第一极性的第一部分和具有与第一极性相反的第二极性的第二部分，所述ＤＣ／ＡＣ逆变器包括至少一对开关，每个开关在灯电压基本周期的相应部分期间被切换，所述探测电路包括：（ｉ）用于检测跨接在所述放电灯上的灯电压的装置，该被检测的灯电压是正弦的，并具有一个基本周期，该基本周期有具有第一极性的第一部分和具有与第一极性相反的第二极性的第 二部分；（ｉｉ）用于借助低通滤波器对经整流的灯电压进行滤波的装置，该ＤＣ／ＡＣ逆变器包括在灯工作期间周期性地被切换的至少一个开关，经滤波整流的灯电压包括周期性出现的第一区域，该区域具有来自对ＤＣ／ＡＣ逆变器的相应开关切换的寄生噪声，和第 二区域，位于所述第一区域之间，所述第二区域相对于所述第一区域来说基本上没有来自所述ＤＣ／ＡＣ转换器的所述开关的寄生噪声；以及（ｉｉｉ）用于在所述第二区域内对经滤波整流的灯电压进行采样的装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：AH伯格曼，PT许恩，
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]