气体放电灯和气体放电灯照明系统技术方案

在此公开用于驱动气体放电灯的驱动器和气体放电灯照明系统。所述驱动器包括：驱动单元，其包括：第一端子（G1，G2），其提供用于控制开关器件（M1，M2）的信号，所述开关器件（M1，M2）将直流信号转换为交流信号以驱动所述气体放电灯进行工作，第二端子（CF），其连接至用于确定所述气体放电灯的基本工作频率的第一电容器（C2）；和控制单元，其与所述第二端子（CF）连接，并且接收来自所述第一端子（G1，G2）的电压信号中的一个电压信号（GL），用于在所述一个电压信号（GL）改变时减小所述气体放电灯的基本工作频率，以使得在所述气体放电灯击穿后增大流过所述气体放电灯的增益爬升电流。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及气体放电灯和气体放电灯照明系统。
技术介绍
近年来,气体放电灯(例如HID (high intensity discharge)灯)已经得到了广泛使用。然而，当使用低成本的气体放电系统(其包括灯和电子驱动器)时，存在着较短寿命的问题。对于荧光平台而言，低成本的驱动器是简单的控制，使得气体放电照明系统的开关性能没有所期望的那么好。在一些情况下，放电管甚至由于灯头(burner)中的回弧而爆炸。
技术实现思路
针对上述情况寻找原因，专利技术人发现对于灯而言存在着极长的过渡(take over)时间，这可缩短系统的整个寿命。通过进一步分析过渡电流，专利技术人发现，在半个高频周期中，许多的灯电流多次振荡到零。相比于气体放电灯的正常启动，零振荡的灯电流远远更多地引起灯电极的重复溅射(re-splashing)。由于灯电极的重复溅射，灯可能更快地受到损坏。为了增大灯寿命或避免这种情况，可以通过改善灯设计和优化驱动器控制来取得更长的过渡时间。为了克服以上缺点，可以采用诸如改善气体放电灯填充气压、在灯管里添加更多的汞盐和增加厚的电极之类的方法。然而，上述方法存在设计复杂、成本较高和不易于实施的缺点。有鉴于此，期望提供一种能够延长气体放电系统的寿命的电子驱动器，并且期望所述电子驱动器能够通过简单的电路变化加以实现、仅增加非常有限的成本并能够快速地加以实施。本公开提出了这样的电子驱动器其通过以低成本的电子驱动器设计应用增益爬升电流解决方案而增强了过渡性能，使得取得可以与现有的CDM气体放电系统相类似的长寿命。本公开的解决方案可以基于若干种已知的DC-AC转换器，如=Class-E转换器、全桥转换器、半桥转换器。这里，本公开将以照明电子设计中常用的半桥拓扑作为示例。然而，应当注意，多种DC-AC转换器都是可以采用的。通过进一步研究电子驱动器，专利技术人发现灯电流在整个工作状态期间不是步进受控的，而是恒定受控的，其经常用于荧光镇流器设计中。恒定受控的缺点在于导致更长的过渡时间，这是由于电极可能会太冷而不能发出足够的电子。产生增益爬升电流控制(其在灯击穿后受到触发)主要可以通过以下两种方式加以实现。1.在固定电压下控制工作频率这种方法将用于没有前置转换器(功率因子校正电路)的驱动器中，尤其是用于低成本的电子驱动器。例如，驱动器工作的频率控制在平均值37 kHz下，以使得增益爬升电流为正常灯电流的1. 7倍。在某个增益爬升时间(例如，8秒)后，将驱动器工作的频率控制在正常的平均值52kHz下，并且灯电流也进入正常的灯电流。因此，灯进入稳定工作状态。2.在固定频率下控制干线电压(rail voltage)这种方法用于电路中需要前置转换器(功率因子校正电路)的那些驱动器中。高功率和低市电应用可以使用这种方法。例如，干线电压在增益爬升时间期间增大到平均值480V。在某个增益爬升时间(例如，8秒)后，干线电压下降到正常的平均值280V，并且灯电流也进入正常的灯电流。因此，灯同样进入稳定工作状态。根据本公开的一实施例，提供了一种用于驱动气体放电灯的驱动器，包括驱动单元，其包括第一端子，其提供用于控制开关器件的信号，所述开关器件将直流信号转换为交流信号以驱动所述气体放电灯进行工作，第二端子，其连接至用于确定所述气体放电灯的基本工作频率的第一电容器；和控制单元，其与所述第二端子连接，并且接收来自所述第一端子的电压信号中的一个电压信号，用于在所述一个电压信号改变时减小所述气体放电灯的基本工作频率，以使得在所述气体放电灯击穿后增大流过所述气体放电灯的增益爬升电流。此外，所述开关器件可以包括以半桥方式连接的高压侧场效应晶体管和低压侧场效应晶体管。此外，所述一个电压信号可以用于控制所述低压侧场效应晶体管。此外，所述控制单元可以包括第一三极管，其基极经由第五电阻器接收所述一个电压信号，其集电极经由第四电阻器接收第一基准电位；第三场效应晶体管，其栅极经由第一二极管接收来自所述第一三极管的发射极的信号，并且分别经由第二电容器和第二电阻器连接至第二基准电位；第一电阻器，其与所述第三场效应晶体管的源极-漏极串联连接在所述第二端子与所述第二基准电位之间；第二三极管，其基极接收所述一个电压信号，其发射极经由第三电容器连接至所述第二基准电位，其集电极连接至所述第二基准电位。此外，所述增益爬升电流可以为气体放电灯正常工作时的灯电流的1. 7倍。在本公开中，增益爬升电流的幅度是重要的。对于过渡，需要适当的但非过多的增益爬升电流。实际上，需要适当的增益爬升电流以使得灯电极暖和。此外，所述控制单元在所述一个电压信号改变时减小所述气体放电灯的基本工作频率，以使得在所述气体放电灯刚击穿后立即增大流过所述气体放电灯的增益爬升电流。该信号预知灯被提前起振以便获得充电时间的事件。触发信号必须在任意时间工作以便覆盖气体放电灯的冷启动和热启动，并且必须注意在实施此触发信号时干扰起振(ignition)顺序。此外，将所述增益爬升电流的持续时间设置在预定范围内，以增加所述气体放电灯的寿命并且改善辉光-弧光转换时间。太长的持续期对于灯寿命同样是有害的，并且对于电子设备实现而言是昂贵的。太短的持续时间不能实现更好的过渡性能。此外，所述增益爬升电流的频率处于直弧工作模式(ASO, arc straighteningoperation mode)范围内以便确保成功的稳定工作,这意味着使增益爬升状态同样工作在稳定的频率地带下。此外，所述驱动单元可以还包括第三端子，其接收来自于功率因数校正电路的信号，并且其中，代替所述第二端子，可以由所述第三端子接收来自所述控制单元的信号，使得通过增大市电电压为所述第三端子增加额外的输入电流以产生所述增益爬升电流。此外，所述驱动器可以还包括电磁干扰滤波和整流电路，其配置为从外部电源接收电压，并对接收到的电压进行滤波和整流；功率因数校正电路，其配置为接收来自所述电磁干扰滤波和整流电路的信号；以及谐振起振电路，其配置为接收来自所述功率因数校正调整电路的信号并与所述驱动单元连接，并且其输出端与所述气体放电灯连接。根据本公开的另一实施例，提供了一种气体放电灯照明系统，其包括前述驱动器。根据本公开，可以通过增大增益爬升电流而改善气体放电灯的寿命。当结合附图加以阅读时，本公开的其它目标和进一步特征从以下详细描述中将是明显的。附图说明图1是示出简化的谐振灯驱动器的示意图。图2是示出根据本公开实施例的、适用于在固定电压下控制工作频率的情况下的电子驱动器的示图。图3是示出根据本公开一实施例的控制单元的变型I的示意图。图4是示出根据本公开一实施例的控制单元的变型2的示意图。图5是示出根据本公开一实施例的控制单元的变型3的示意图。具体实施方式下文参照附图，详细描述本公开的优选实施例。注意，在本说明书和附图中，以相同的附图标记表示具有基本上相同的功能和结构的结构要素，并且省略了对于这些结构要素的重复说明。另外，下面将以HID灯作为气体放电灯的示例。然而，本领域技术人员应该理解，以下原理也可以适用于其它类型的气体放电灯，如CFL ( Compact FluorescentLamp,紧凑型突光灯)。将按照以下顺序说明本公开。1.根据本公开实施例的电子驱动器的原理2.在固定电压下控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于驱动气体放电灯的驱动器，包括：驱动单元，包括：?????第一端子（G1，G2），其提供用于控制开关器件（M1，M2）的信号，所述开关器件（M1，M2）将直流信号转换为交流信号以驱动所述气体放电灯进行工作，?????第二端子（CF），其连接至用于确定所述气体放电灯的基本工作频率的第一电容器（C2）；和控制单元，其与所述第二端子（CF）连接，并且接收来自所述第一端子（G1，G2）的电压信号中的一个电压信号（GL），用于在所述一个电压信号（GL）改变时减小所述气体放电灯的基本工作频率，以使得在所述气体放电灯击穿后增大流过所述气体放电灯的增益爬升电流。

【技术特征摘要】
1.一种用于驱动气体放电灯的驱动器，包括 驱动单元，包括 第一端子(Gl，G2)，其提供用于控制开关器件(Ml，M2)的信号，所述开关器件(Ml，M2)将直流信号转换为交流信号以驱动所述气体放电灯进行工作， 第二端子(CF)，其连接至用于确定所述气体放电灯的基本工作频率的第一电容器(C2);和 控制单元，其与所述第二端子(CF)连接，并且接收来自所述第一端子(Gl，G2)的电压信号中的一个电压信号(GL),用于在所述一个电压信号(GL)改变时减小所述气体放电灯的基本工作频率，以使得在所述气体放电灯击穿后增大流过所述气体放电灯的增益爬升电流。2.如权利要求1所述的驱动器，其中，所述开关器件(Ml，M2)包括以半桥方式连接的高压侧场效应晶体管(Ml)和低压侧场效应晶体管(M2)。3.如权利要求2所述的驱动器，其中，所述一个电压信号(GL)用于控制所述低压侧场效应晶体管(M2)。4.如权利要求3所述的驱动器，其中，所述控制单元包括 第一三极管(Q1)，其基极经由第五电阻器(R3)接收所述一个电压信号(GL)，其集电极经由第四电阻器(R30)接收第一基准电位(Vdd)； 第三场效应晶体管(M3)，其栅极经由第一二极管(D12)接收来自所述第一三极管(Ql)的发射极的信号，并且分别经由第二电容器(C17)和第二电阻器(R32)连接至第二基准电位(GND)； 第一电阻器(R34)，其与所述第三场效应晶体管(M3)的源极-漏极串联连接在所述第二端子(CF)与所述第二基准电位(GND)之间； 第二三极管(Q3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：江春成，林咸阳，陈陶，周志来，
申请(专利权)人：飞利浦电子技术上海有限公司，
类型：实用新型
国别省市：