專利名稱：氣體放電燈內(nèi)或涉及氣體放電燈的改進的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及氣體放電燈，特別涉及高強度放電(HID)燈，并更具體地涉及用于氣 體放電燈的電子鎮(zhèn)流器、在用于氣體放電燈的點火器內(nèi)使用的變壓器、用于氣體放電燈的 點火器和氣體放電燈組件。
背景技術：
在街頭或區(qū)域照明領域，已知的是采用氣體放電燈(例如但不限于高壓鈉燈)。這 類裝置由于其高照明效率的價值而是理想的。氣體放電燈由包括鎮(zhèn)流器和點火器的控制裝置(control gear)驅(qū)動。在使用期 間，放電燈呈現(xiàn)的是負電阻特性，并且因此要求鎮(zhèn)流器調(diào)節(jié)提供給放電燈的電功率以避免 燈的級聯(lián)放電(cascadingdischarge)。兩階段過程被用來點亮放電燈。在開始的點火階段期間，點火器在放電燈兩端施 加高電壓(通常，對于冷燈高達5000V而對于熱燈高達25000V)以建立電弧。在通常的裝 置(arrangement)中，一旦建立電弧，則鎮(zhèn)流器向放電燈提供工作電壓以點殼燈。已知的是嘗試使鎮(zhèn)流器向放電燈提供恒流方波，該恒流方波的峰值_峰值電壓基 本上等于放電燈的正常工作電壓。一種試圖提供這樣一種恒流方波的鎮(zhèn)流器裝置包括通過具有初級和次級繞組的 耦合變壓器電耦合至放電燈的恒流源。電流擇一地沿著初級繞組的第一部分流動以在次級 繞組中感應出具有第一極性的第一電流，和沿著初級繞組的第二部分流動以在次級繞組中 感應出具有與第一方向(sense)相反的第二極性的第二電流。在這種方式下，在次級繞組 中感應出接近方波的電流波形。但是這種裝置的一個缺點是在通過變壓器在次級繞組中感應出第一和第二電流 時引入了延遲。結果是，在電流波形(在次級繞組中感應)的第一與第二電流之間的轉(zhuǎn)變 中有延遲，并且因此提供給放電燈的電流包括隨時間而變化的凈直流電流。這可能導致放 電燈在低頻或低功率下工作時出現(xiàn)消電離作用。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于氣體放電燈的電子鎮(zhèn)流器，包括含有恒 流源和開關的單向功率調(diào)節(jié)器，該開關可與至少一個放電燈直接地電耦合，以有選擇地引 導電流沿著第一方向和第二方向從所述恒流源經(jīng)過所述或每個放電燈，該第一和第二方向 是互為相反的。包含開關以有選擇地引導電流經(jīng)過所述或每個放電燈考慮到了在第一和第二方 向之間一般以15ns(在某些情況下小于10ns)進行的電流流動的轉(zhuǎn)換。這種在第一和第二 方向之間進行的基本上是瞬間的電流流動的轉(zhuǎn)換導致提供給所述或每個放電燈的電流基 本上是連續(xù)的并且沒有凈直流分量。這防止放電燈在較低功率條件下工作時的消電離作用，并且因此使得放電燈可以變暗而不會導致燈熄滅。優(yōu)選地，開關定義了第一導電路徑和第二導電路徑，電流沿著第一方向流經(jīng)第一 導電路徑并且沿著第二方向流經(jīng)第二導電路徑。第一和第二導電路徑有助于提供如上所述基本上是瞬間的轉(zhuǎn)換。可選地，每個導電路徑包括一對串聯(lián)的單向開關器件。這樣的器件在高的電壓和 電流等級下是可用的，并且能夠在“開啟”(導電的)狀態(tài)與“切斷”(不導電的)狀態(tài)之間 快速轉(zhuǎn)換(典型的小于10-15ns)。在本發(fā)明優(yōu)選的實施例中，每個單向開關器件包括場效應晶體管(FET)。在本發(fā)明另一優(yōu)選的實施例中，每個單向開關器件包括絕緣柵雙極晶體管 (IGBT)。這類器件的優(yōu)點是具有必要的電壓和電流等級，并且提供了足夠快速的轉(zhuǎn)換速度。方便的是單向開關器件被設置在可與所述或每個氣體放電燈直接耦合的H形電 橋構造內(nèi)，從而橋接第一和第二導電路徑。這種裝置以緊湊和容易實施的形式提供了所需 的第一和第二導電路徑。可選地，功率調(diào)節(jié)器包括將交流電變換為直流電的功率變換器電路。這種功率調(diào) 節(jié)器的納入使得鎮(zhèn)流器可以在振蕩電壓源(諸如主電壓)上運行。在本發(fā)明進一步的優(yōu)選實施例中，功率變換器電路進一步包括能量存儲器。能量 存儲器確保來自恒流源的電流基本上保持不變并且省去了振蕩電壓源的任何振蕩單元。優(yōu)選地，功率變換器電路進一步包括功率因子校正電路。功率因子校正電路的納 入有助于確保任何提供的電壓承受優(yōu)化的負荷，從而優(yōu)化了鎮(zhèn)流器的總體效率。電子鎮(zhèn)流器可以進一步包括控制器以控制下列至少之一(i)恒流源提供的電流的大小；以及(ii)開關在引導電流沿第一和第二方向經(jīng)過所述或每個放電燈之間轉(zhuǎn)換的頻率。控制由恒流源提供的的電流大小的能力使得鎮(zhèn)流器能夠在將所述或每個放電燈 的功率(即亮度)保持在恒定水平的同時，適應所述或每個放電燈的電阻的變化。在這種 方式下，鎮(zhèn)流器能夠改善所述或每個放電燈的相關色溫(CCT)和顏色呈現(xiàn)指數(shù)(CRI)。可選地，控制器由模塊化的控制算法驅(qū)動。模塊化的控制算法可包括第一和第二部分，第一部分涉及通用控制功能，而第二 部分涉及放電燈專用控制功能。這種布置考慮到制造一系列差異化的電子鎮(zhèn)流器的需要，可以通過激活通用控制 功能對這些電子鎮(zhèn)流器作類似的測試，但是隨后可以針對特定的應用，通過增加與所需的 燈功能對應的給定的第二部分而對這些電子鎮(zhèn)流器作快速的改動。優(yōu)選地，控制器包括電壓測量裝置，用于測量所述或每個放電燈兩端的電壓；以 及電流測量裝置，用于測量提供給所述或每個放電燈的電流。控制器可進一步包括功率計算器，用于計算所述或每個燈內(nèi)耗用的平均功率； 比較器，用于將所述或每個燈的平均功率與所需的燈功率作比較，控制器調(diào)節(jié)燈電流的大 小以實現(xiàn)所需的燈功率。這類特征使得鎮(zhèn)流器能夠通過調(diào)節(jié)提供給所述或每個放電燈的電流的大小，將提供給所述或每個放電燈的功率保持在所需的水平。此外，對所述或每個放電燈兩端的電壓的測量考慮到了對每個放電燈的性能的單 獨的監(jiān)測。結果是可以采取補救動作(諸如使熄滅的放電燈短路)，從而使串聯(lián)的其它的放 電燈繼續(xù)工作。可選地，控制器包括頻率控制器，以控制開關在引導電流沿第一和第二方向經(jīng)過 所述或每個放電燈之間轉(zhuǎn)換的頻率。控制轉(zhuǎn)換頻率的能力使得提供給所述或每個放電燈的 電流起著給例如點火器的信號的作用，從而避免了用另外的信號線來控制點火器的需要。方便地但非必要的是，頻率控制器使得開關以落在5Hz-300Hz范圍內(nèi)的頻率轉(zhuǎn)換。在本發(fā)明進一步的優(yōu)選實施例中，頻率控制器使得開關以第一較低頻率和第二較 高頻率轉(zhuǎn)換。開關以兩種這樣的頻率作轉(zhuǎn)換使得提供給所述或每個放電燈的電流攜帶二進 制信號，該二進制信號可被用來“開啟，，或“切斷”裝置。優(yōu)選地，較低的頻率在5-6Hz的范圍內(nèi)，并且較高的頻率在20-300HZ的范圍內(nèi)。以 這種方式相互隔開的離散的頻率范圍使得接收方能夠容易地區(qū)分由提供給所述或每個放 電燈的電流攜帶的兩種信號(例如“開啟/切斷”信號)。可選地，電子鎮(zhèn)流器包括指示器以指示鎮(zhèn)流器的工作狀態(tài)。提供這樣一種指示器 使得用戶能夠觀察鎮(zhèn)流器工作的階段(諸如點火、燈加熱或正常的運行階段)，并且因此有 助于診斷伴隨放電燈組件的故障。優(yōu)選地，指示器包括視覺指示器。視覺指示器通過例如其顏色或其脈動頻率，能夠容易地向用戶傳達工作狀態(tài)。按照本發(fā)明的第二方面，提供了一種在用于氣體放電燈的點火器中使用的變壓 器，包括具有互聯(lián)的芯柱的磁芯，每個芯柱包含磁電路；圍繞第一芯柱的第一次級繞組；圍繞第二芯柱的第二次級繞組；以及圍繞第三芯柱的初級繞組，初級繞組相對于第一和第二次級繞組設置為，使得來自初級繞組的磁通量在第一 和第二芯柱之間劃分并且在第一和第二芯柱的每一個中流向某一方向，從而在第一和第二 次級繞組經(jīng)串聯(lián)接頭而串聯(lián)連接時，最終的次級電壓是增加的，而當電流從外部提供給所 述串聯(lián)接頭時，第一和第二芯柱內(nèi)的磁通量是抵消的，因而相對于單獨提取的每個次級繞 組的有效電感而言，降低了第一和第二次級繞組的有效電感。對次級電壓的求和在放電燈兩端提供了所需的高電壓脈沖，該脈沖在例如有合適 的驅(qū)動信號施加在初級繞組時可以用來建立電弧。減少第一和次級繞組的有效電感是需要的，因為這使得第一和次級繞組對例如提 供給連接至兩端的放電燈的電流的影響最小，并且從而有助于將放電燈的功率(即亮度) 保持在所需的恒定水平。優(yōu)選地，第一次級繞組沿著與第二次級繞組相反的方向纏繞。這使得在第一芯柱 內(nèi)流動的磁通量沿著與在第二芯柱內(nèi)流動的磁通量相反的方向流動，從而按照變壓器的工 作配置，提供如上所述的所需的電壓求和和電感減少的效應。
可選地，變壓器包含構成多層PCB的印制繞組，多層PCB的每層具有第一、第二和 第三孔，磁芯的第一、第二和第三芯柱分別通過第一、第二和第三孔。按照本發(fā)明的第三方面，提供一種用于氣體放電燈的點火器，包含如上所述的變 壓器和用于驅(qū)動初級繞組的驅(qū)動電路，變壓器的第一和第二次級繞組可與放電燈串聯(lián)地電 華禹合。可與放電燈串聯(lián)地電耦合的第一和第二次級繞組意味著在放電燈的正常工作期 間，提供給放電燈的電流能夠使得第一和第二芯柱內(nèi)的磁通量抵消，并且從而在第一和第 二次級繞組的有效電感中產(chǎn)生所需的減小。而且點火器能夠提供高壓點火脈沖以在點火階段，在放電燈的兩端建立電弧。按照本發(fā)明的第四方面，提供一種氣體放電燈組件，包含如上所述的電子鎮(zhèn)流器， 所述電子鎮(zhèn)流器與至少一個放電燈直接地電耦合，所述或每個放電燈具有相應的與其電耦 合的點火器。這樣一種裝置享有與上述電子鎮(zhèn)流器有關的優(yōu)點。優(yōu)選地，電子鎮(zhèn)流器與多個串聯(lián)的放電燈電耦合。恒流源的提供確保提供給每個 放電燈的電流基本上獨立于給定放電燈兩端的電壓，并且因此可以驅(qū)動不止一個的放電 燈。結果是，可以以緊湊和高效率的方式驅(qū)動多個放電燈。可選地，電子鎮(zhèn)流器和所述或每個放電燈相互緊鄰設置。這樣一種裝置考慮了鎮(zhèn) 流器和所述或每個放電燈被放置在同一位置(例如位于支柱或樁的頂部處的光源之內(nèi))的 情況。在本發(fā)明的另一實施例中，電子鎮(zhèn)流器和所述或每個放電燈相互隔開。這種裝置 為鎮(zhèn)流器相對于放電燈的放置提供了靈活性，例如使得能夠?qū)㈡?zhèn)流器放置在其端部包含放 電燈的支柱或樁的內(nèi)部。在本發(fā)明的進一步的優(yōu)選實施例中，氣體放電燈組件包括鑒頻器，用于檢測開關 正在轉(zhuǎn)換恒流源提供的電流的頻率并且僅在檢測到所需的轉(zhuǎn)換頻率時，激活所述或每個點 火器。鑒頻器的納入考慮了對提供給所述或每個放電燈的電流所攜帶的例如二進制信號的 譯碼。氣體放電燈組件可以進一步包括點火器控制器，用于在放電燈前次熄滅之后阻止 放電燈的點火直到經(jīng)過預設的時間間隔。這些特征阻止了對過熱而無法點火的放電燈作再 次點火的嘗試，并且從而減少了損壞放電燈內(nèi)電極的危險。可選地，所述或每個點火器為如上所述的點火器。按照本發(fā)明的第五方面，提供一種用于氣體放電燈的模塊化控制裝置，包括多個 單元，每個單元被容納在單獨的具有至少一個連接器的外殼內(nèi)，一個外殼的所述或每個連 接器與另一個外殼的相應的連接器可相互接合，由此一個單元可與另一個單元電耦合，以 構成周于控制氣體放電燈的所需的控制裝置。上述特征考慮到提供這樣的控制裝置，通過選擇包含在控制裝置內(nèi)的所需的單元 并且將它們相互耦合，可以容易地根據(jù)特定的系統(tǒng)要求進行配置。優(yōu)選地，每個外殼包括指示器以指示容納在其中的單元的工作狀態(tài)。提供這樣一 種指示器使得用戶能夠觀察給定單元的工作狀態(tài)，并且從而有助于診斷伴隨控制裝置的故障。
優(yōu)選地，每個指示器包括視覺指示器。視覺指示器通過例如其顏色或其脈動頻率， 能夠容易地向用戶傳達工作狀態(tài)。


現(xiàn)在借助非限定實例，參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例作簡要的描述，其中圖1示出了氣體放電燈組件的示意圖；圖2示出了按照本發(fā)明第一實施例的電子鎮(zhèn)流器的示意圖；圖3示出了典型的恒流源電路的示意圖；圖4示出了在第一種配置下圖2所示的電子鎮(zhèn)流器某一部分的放大視圖；圖5示出了在第二種配置下圖4所示的電子鎮(zhèn)流器的示意圖；圖6示出了按照本發(fā)明第二實施例的變壓器的示意圖；圖7 (a)示出了圖6所示的變壓器的正視圖；圖7(b)示出了圖6所示的變壓器的平面圖；圖8示出了按照本發(fā)明第四實施例的氣體放電燈組件的示意圖；圖9示出了按照本發(fā)明第五實施例的氣體放電燈組件的示意圖；圖10示出了按照本發(fā)明第六實施例的模塊化控制裝置；圖11示出了構成圖10所示的模塊化控制裝置一部分的第一外殼；圖12(a)示出了構成圖10所示模塊化控制裝置一部分的第二外殼的第一視圖；以 及圖12(b)示出了圖12(a)所示的第二外殼的與第一視圖相反的第二視圖。
具體實施例方式通常用標號10標示按照本發(fā)明第一實施例的電子鎮(zhèn)流器。電子鎮(zhèn)流器10包含單向功率調(diào)節(jié)器12，該單向功率調(diào)節(jié)器包括恒流源14和開關 16。如圖2和4所示，開關16可電耦合至氣體放電燈18。如所示的，在所謂的一體化裝置 中，電子鎮(zhèn)流器10可以緊鄰放電燈放置。開關16限定了第一導電路徑CP1和第二導電路徑CP2，電流沿第一方向D1流經(jīng)第 一導電路徑，并沿第二方向D2流經(jīng)第二導電路徑。每個導電路徑CP1和CP2包括一對串聯(lián)的單向開關器件20、22、24、26。在所示的 實施例中，單向開關器件20、22、24、26的每一個為場效應晶體管(FET)。在本發(fā)明的其它實 施例(未示出)中，單向開關器件20、22、24、26中的一個或多個可以包括絕緣柵雙極晶體 管(IGBT)。單向開關器件20、22、24、26設置在H形電橋構造內(nèi)。放電燈18可直接耦合至單 向開關器件20、22、24、26從而橋接第一和第二導電路徑CP1、CP2。功率調(diào)節(jié)器12包括將交流電變換為直流電的功率變換器電路28、諸如電容器之 類的能量存儲器30和功率校正電路(未示出)。如圖3所示，功率變換器電路28可以包括恒流源電路32。所示的恒流源電路32 包括電感線圈34、二極管36和晶體管38，雖然其它單元也是可能的。鎮(zhèn)流器10還包括控制恒流源14提供的電流的大小的控制器(未示出)。合適的控制器的一種形式是微控制器。控制器由包含第一和第二部分的模塊化的控制算法驅(qū)動。第一部分涉及通用控制 功能而第二部分涉及放電燈18的專用控制功能。控制器還包括測量放電燈18兩端電壓的電壓測量裝置(未示出)、測量提供給放 電燈18的電流的電流測量裝置(未示出)、計算放電燈18內(nèi)消耗的平均功率的功率計算器 (未示出)和將放電燈的平均功率與所需的燈功率進行比較的比較器(未示出)。電子鎮(zhèn)流器10進一步包括指示鎮(zhèn)流器10的工作狀態(tài)的視覺指示器(未示出)。在使用中，第一對單向開關器件20、26是閉合的(而第二對單向開關器件22、24 仍然是開路的)以形成完整的第一導電路徑CP1，并且引導電流沿第一方向D1，從恒流源14 經(jīng)過放電燈18。在一個預設時間段之后，第一對單向開關器件20、26開路以斷開第一導電路徑 CP1，而第二對單向開關器件22、24閉合以形成完整的第二導電路徑CP2，并且引導電流沿 第二方向D2，從恒流源14經(jīng)過放電燈18。對第一和第二對單向開關器件的擇一性的操作有選擇地引導電流沿第一和第二 方向D1、D2，從恒流源14經(jīng)過放電燈18。因此恒流方波以電流在第一和第二方向Dl、D2之間的流動基本上瞬間地作轉(zhuǎn)換 的方式被提供給放電燈18，這導致提供給放電燈18的電流基本上是連續(xù)的并且沒有凈直 流分量。控制器監(jiān)測提供給放電燈18的平均功率并且調(diào)整恒流源14提供的電流的大小以 實現(xiàn)所需的燈功率(即亮度)。電子鎮(zhèn)流器10還可直接耦合至串聯(lián)連接的第一放電燈18和第二放電燈40，放 電燈18、40可直接耦合至單向開關器件20、22、24、26，從而橋接第一和第二導電路徑CP1、 CP2。在使用中，對第一對單向開關器件20、26和第二對單向開關器件22、24的擇一性 的操作有選擇地引導電流沿第一和第二方向D1、D2，從恒流源14經(jīng)過放電燈18、52。上述裝置是可行的，這是因為提供了不受每個放電燈18、40兩端的電壓影響的基 本恒定的電流。由于輸入每個放電燈18、40的功率將與其電壓等級成比例，因此希望第一和第二 燈18、40具有相似的特性。然而可以驅(qū)動放電燈18、40(并且實際上是兩個以上的這樣的放電燈)的任意組
1=1 o電子鎮(zhèn)流器10可以包括控制器，該控制器控制由恒流源14提供的電流的大小并 且包括頻率控制器(未示出)，以控制開關16在引導電流沿第一和第二方向D1、D2經(jīng)過所 述或每個放電燈18、40之間轉(zhuǎn)換的頻率。頻率控制器優(yōu)選地使開關16以落在5Hz-300Hz范圍內(nèi)的頻率轉(zhuǎn)換，并且更優(yōu)選地 是以5-6Hz范圍內(nèi)的第一較低頻率轉(zhuǎn)換，和以20-300HZ范圍內(nèi)的第二較高頻率轉(zhuǎn)換。如圖6所示，一般用標號70標示按照本發(fā)明第二實施例的變壓器。變壓器60包括具有互連的芯柱64、66、68的磁芯62，每個芯柱包含有磁電路。變壓器60還包含圍繞第一芯柱64的第一次級繞組70、圍繞第二芯柱66的第二次級繞組72和圍繞第三芯柱68的初級繞組74。初級繞組74定位在第一和第二次級繞組70、72之間，并且第一次級繞組70沿著 與第二次級繞組72相反的方向(sense)纏繞。變壓器60包括構成多層印刷電路板(PCB) 78的印制繞組76。PCB78的每層包含第一、第二和第三孔80、82、84，磁芯62的第一、第二、第三芯柱 64,66和68通過第一、第二和第三孔。在選擇性的實施例(未示出)中，變壓器60可以利用常規(guī)的變壓器繞組技術構建。在使用中，來自初級繞組74的磁通量在第一和第二芯柱64、66之間劃分，并且在 第一和第二芯柱64、66的每個內(nèi)沿著相反的方向流動。磁通量在第一和第二芯柱64、66內(nèi)流動的方式為，在第一和第二次級繞組70、72 經(jīng)串聯(lián)接頭而串聯(lián)連接時，最終的次級電壓是增加的，而當電流從外部提供給所述串聯(lián)接 頭時，第一和第二芯柱64、66內(nèi)的磁通量是抵消的，因而相對于單獨提取的每個次級繞組 70,72的有效電感而言，降低了第一和第二次級繞組70、72的有效電感。一般用標號90標示按照本發(fā)明第三實施例的用于氣體放電燈的點火器。點火器90包括變壓器60和驅(qū)動變壓器60的初級繞組74的驅(qū)動電路92。例如如 圖4和5所示，變壓器60的第一和第二次級繞組70、72可與放電燈18、52串聯(lián)電耦合。在點火階段，驅(qū)動電路92在初級繞組74上施加高電流脈沖。磁芯62內(nèi)產(chǎn)生的磁 通量沿第一方向通過第一芯柱64并沿相反的方向通過第二芯柱66，并且次級繞組70、72兩 端的最終形成的電壓相互得到加強以提供建立電弧并點火相應的放電燈18、52所需的高 電壓。典型地，驅(qū)動電路92在初級繞組74上施加一連串的高電流脈沖或正弦波。在放電燈18、52的正常工作期間，由恒流源14提供給放電燈18、52的電流流過第 一和第二次級繞組70、72。該電流在第一和第二芯柱64、66內(nèi)產(chǎn)生的磁通量相互抵消，并且 因此減少了次級繞組70、72的有效電感。這有助于確保從恒流源14流經(jīng)放電燈18、52的 電流的轉(zhuǎn)換不會降級或減速，并且由此將提供給放電燈18、52的功率保持在恒定的水平。如圖8所示，通常用標號100標示按照本發(fā)明第四實施例的氣體放電燈組件。氣體放電燈組件100包括與第一放電燈18直接電耦合的電子鎮(zhèn)流器10，該第一放 電燈具有相應的與之相連的點火器90。點火器90經(jīng)電橋整流器108從鎮(zhèn)流器10接收功 率。在所謂的兩部分裝置中，鎮(zhèn)流器10和放電燈18相互隔開。在本發(fā)明的其它的實施例中，鎮(zhèn)流器10和放電燈18可以在一體化裝置中相鄰設置。在所示的實施例中，鎮(zhèn)流器10包括具有頻率控制器的控制器以控制這樣的頻率， 開關16以該頻率在引導來自恒流源14的電流沿第一和第二方向Dl、D2流經(jīng)放電燈18之 間轉(zhuǎn)換。頻率控制器使得開關16以5-6Hz的范圍內(nèi)的第一較低頻率轉(zhuǎn)換和以20-300HZ范
圍內(nèi)的第二較高頻率轉(zhuǎn)換。氣體放電燈組件100還包括鑒頻器102以及點火器控制器(未示出)，該點火器控 制器用于在放電燈18前次熄滅之后阻止放電燈18的點火直到經(jīng)過預設的時間間隔。
氣體放電燈組件100還可包括適于與其它裝置或調(diào)制解調(diào)器通信的調(diào)制解調(diào)器 104。特別是，調(diào)制解調(diào)器104可以配置為允許用于接收或發(fā)送信息目的的通信被解釋和/ 或翻譯或變換為眾多的工業(yè)標準協(xié)議和信號電平，例如DALI、RS485、RS-232、電源線路通信 (PLC)和無線信令。調(diào)制解調(diào)器104可以允許氣體放電燈組件100經(jīng)板上的紅外線通信端口接口 106 接收用于控制放電燈18的功率(即亮度)的目的的命令指令。氣體放電燈組件100也可以能夠經(jīng)輸入端口，從第三方設備或系統(tǒng)接收0-10伏特 的直流控制輸入信號，以控制放電燈18的功率(即亮度)。在點火階段，頻率控制器使得開關16以第一較低頻率轉(zhuǎn)換流經(jīng)放電燈18的電流。 鑒頻器102檢測轉(zhuǎn)換頻率并且激活點火器90內(nèi)的驅(qū)動電路92，從而為建立電弧而在放電燈 18的兩端產(chǎn)生高壓。一旦由控制器建立并檢測到電弧，則頻率控制器將使得開關16以第二較高頻率 轉(zhuǎn)換流經(jīng)放電燈18的電流。鑒頻器102檢測差異化的轉(zhuǎn)換頻率并且去激活點火器90內(nèi)的 驅(qū)動電路92。在這種方式下，可以利用恒流源給放電燈18提供的電流的轉(zhuǎn)換頻率來控制點火 器90，從而省去了在控制器(即鎮(zhèn)流器)與點火器90之間的附加的控制引線的需要。在本發(fā)明的其它實施例中，頻率控制器和鑒頻器可以以相反的方式工作，較高的 轉(zhuǎn)換頻率使鑒頻器激活驅(qū)動電路92。如圖9所示，通常用標號110標示按照本發(fā)明第五實施例的氣體放電燈組件。第二氣體放電燈組件110類似于第一氣體放電燈組件100并且相同的特征享有同
一標號。第二氣體放電燈組件110包括與第一放電燈18和第二放電燈40直接電耦合的電 子鎮(zhèn)流器10。放電燈18、40的每一個具有相應的與之相連的點火器90。在兩部分裝置中， 鎮(zhèn)流器10和放電燈18、40相互隔開。第二氣體放電燈組件110的工作與第一氣體放電燈組件100的基本上相同，但是 鑒頻器102根據(jù)需要同時激活每個點火器90的驅(qū)動電路92。通常用標號120標示本發(fā)明第六實施例的模塊化控制裝置。模塊化控制裝置120包括多個單元(未示出)，每個單元被容納在單獨的外殼 122、124、126內(nèi)。每個外殼122、124、126具有至少一個連接器128，該連接器與另一個外殼 122、124、126的相應的連接器128可相互接合。在所示的實施例中，模塊化控制裝置120包括容納電子鎮(zhèn)流器10的第一外殼122、 容納調(diào)制解調(diào)器104的第二外殼124和容納保險絲盒的第三外殼126。第一外殼122包括一對凸起連接器(male connector) 130，而第二外殼124包括一 對凸起連接器130和一對內(nèi)凹連接器(femalecormector) 132，并且第三外殼126包括一對 內(nèi)凹連接器132。凸起和內(nèi)凹連接器130、132可以互相電耦合，并且因此通過根據(jù)需要而選擇特定 的第一、第二和/或第三外殼122、124、126，允許形成所需的控制裝置。每個外殼122、124、126包括視覺指示器134以指示容納在其中的單元的工作狀態(tài)。
權利要求
一種用于氣體放電燈的電子鎮(zhèn)流器，包括含有恒流源和開關的單向功率調(diào)節(jié)器，該開關可與至少一個放電燈直接地電耦合，以有選擇地引導電流沿著第一方向和第二方向從所述恒流源經(jīng)過所述或每個放電燈，該第一和第二方向是互為相反的。
2.如權利要求1所述的電子鎮(zhèn)流器，其中，所述開關定義了第一導電路徑和第二導電 路徑，所述電流沿著所述第一方向流經(jīng)所述第一導電路徑并且沿著所述第二方向流經(jīng)所述 第二導電路徑。
3.如權利要求2所述的電子鎮(zhèn)流器，其中，每個導電路徑包括一對串聯(lián)的單向開關器件。
4.如權利要求3所述的電子鎮(zhèn)流器，其中，每個單向開關器件包括場效應晶體管 (FET)。
5.如權利要求3所述的電子鎮(zhèn)流器，其中，每個單向開關器件包括絕緣柵雙極晶體管 (IGBT)。
6.如權利要求3-5中任意一項所述的電子鎮(zhèn)流器，其中，所述單向開關器件被設置在 可與所述或每個氣體放電燈直接耦合的H形電橋構造內(nèi)，從而橋接所述第一和第二導電路徑。
7.如前述任一項權利要求所述的電子鎮(zhèn)流器，其中，所述功率調(diào)節(jié)器包括將交流電轉(zhuǎn) 換為直流電的功率變換器電路。
8.如權利要求7所述的電子鎮(zhèn)流器，其中，所述功率變換器電路進一步包括能量存儲o
9.如權利要求7或8所述的電子鎮(zhèn)流器，其中，所述功率變換器電路進一步包括功率因 子校正電路。
10.如前述任一項權利要求所述的電子鎮(zhèn)流器，進一步包括控制器以控制下列至少之(i)恒流源提供的電流的大小；以及(ii)開關在引導電流沿第一和第二方向經(jīng)過所述或每個放電燈之間轉(zhuǎn)換的頻率。
11.如權利要求10所述的電子鎮(zhèn)流器，其中控制器由模塊化的控制算法驅(qū)動。
12.如權利要求11所述的電子鎮(zhèn)流器，其中模塊化的控制算法包括第一和第二部分， 第一部分涉及通用控制功能，而第二部分涉及放電燈專用控制功能。
13.如權利要求10-12中任意一項所述的電子鎮(zhèn)流器，其中控制器包括電壓測量裝 置，用于測量所述或每個放電燈兩端的電壓；以及電流測量裝置，用于測量提供給所述或每 個放電燈的電流。
14.如權利要求13所述的電子鎮(zhèn)流器，其中控制器進一步包括功率計算器，用于計算 所述或每個燈內(nèi)耗用的平均功率；比較器，用于將所述或每個燈的平均功率與所需的燈功 率作比較，所述控制器調(diào)節(jié)恒流源提供的電流的大小以實現(xiàn)所需的燈功率。
15.如權利要求10-14中任意一項所述的電子鎮(zhèn)流器，其中控制器包括頻率控制器，以 控制開關在正極性和負極性之間轉(zhuǎn)換的頻率。
16.如權利要求15所述的電子鎮(zhèn)流器，其中頻率控制器使得開關以落在5Hz-300Hz范 圍內(nèi)的頻率轉(zhuǎn)換。
17.如權利要求15或16所述的電子鎮(zhèn)流器，其中頻率控制器使得開關以第一較低頻率和第二較高頻率轉(zhuǎn)換。
18.如權利要求17所述的電子鎮(zhèn)流器，其中所述較低的頻率在5-6Hz的范圍內(nèi)，所述較 高的頻率在20-300Hz的范圍內(nèi)。
19.如前述任一項權利要求所述的電子鎮(zhèn)流器，包括指示器以指示所述鎮(zhèn)流器的工作 狀態(tài)。
20.如權利要求19所述的電子鎮(zhèn)流器，其中所述指示器包括視覺指示器。
21.一種在用于氣體放電燈的點火器中使用的變壓器，包括 具有互聯(lián)的芯柱的磁芯，每個芯柱包含磁電路；圍繞第一芯柱的第一次級繞組； 圍繞第二芯柱的第二次級繞組；以及 圍繞第三芯柱的初級繞組，所述初級繞組相對于所述第一和第二次級繞組設置為，使得來自初級繞組的磁通量在 第一和第二芯柱之間劃分并且在第一和第二芯柱的每一個中流向某一方向，從而在第一和 第二次級繞組經(jīng)串聯(lián)接頭而串聯(lián)連接時，最終的次級電壓是增加的，而當電流從外部提供 給所述串聯(lián)接頭時，第一和第二芯柱內(nèi)的磁通量是抵消的，因而相對于單獨提取的每個次 級繞組的有效電感而言，降低了第一和第二次級繞組的有效電感。
22.如權利要求21所述的變壓器，其中第一次級繞組沿著與第二次級繞組相反的方向 纏繞。
23.如權利要求21或22所述的變壓器，包含構成多層PCB的印制繞組，多層PCB的每 層具有第一、第二和第三孔，磁芯的第一、第二和第三芯柱分別通過第一、第二和第三孔。
24.一種用于氣體放電燈的點火器，包含如權利要求21-23中任意一項所述的變壓器 和用于驅(qū)動初級繞組的驅(qū)動電路，變壓器的第一和第二次級繞組可與放電燈串聯(lián)地電耦合。
25.一種氣體放電燈組件，包含如權利要求1-20中任意一項所述的電子鎮(zhèn)流器，所述 電子鎮(zhèn)流器與至少一個放電燈直接地電耦合，所述或每個放電燈具有相應的與其電耦合的 點火器。
26.如權利要求25所述的氣體放電燈組件，其中電子鎮(zhèn)流器與多個串聯(lián)的放電燈電耦合。
27.如權利要求25或26所述的氣體放電燈組件，其中電子鎮(zhèn)流器和所述或每個放電燈 相互緊鄰設置。
28.如權利要求25或26所述的氣體放電燈組件，其中電子鎮(zhèn)流器和所述或每個放電燈相互隔開。
29.如權利要求28所述的氣體放電燈組件，進一步包括鑒頻器，用于檢測開關正在轉(zhuǎn) 換恒流源提供的電流的頻率并且僅在檢測到所需的轉(zhuǎn)換頻率時，激活所述或每個點火器。
30.如權利要求25-29中任意一項所述的氣體放電燈組件，進一步包括點火器控制器， 用于在放電燈前次熄滅之后阻止放電燈的點火直到經(jīng)過預設的時間間隔。
31.如權利要求25-30中任意一項所述的氣體放電燈組件，其中所述或每個點火器為 如權利要求24所述的點火器。
32.一種用于氣體放電燈的模塊化控制裝置，包括多個單元，每個單元被容納在單獨的具有至少一個連接器的外殼內(nèi)，一個外殼的所述或每個連接器與另一個外殼的相應的連接 器可相互接合，由此一個單元可與另一個單元電耦合，以構成用于控制氣體放電燈的所需 的控制裝置。
33.如權利要求32所述的模塊化控制裝置，其中每個外殼包括指示器以指示容納在其 中的單元的工作狀態(tài)。
34.如權利要求32所述的模塊化控制裝置，其中每個指示器包括視覺指示器。
全文摘要
一種用于氣體放電燈(18)的電子鎮(zhèn)流器(10)，包括恒流源(14)和開關(16)。一種在用于氣體放電燈(18，40)的點火器(90)中使用的變壓器(60)，包含具有互聯(lián)的芯柱(64，66，68)的磁芯(62)、圍繞第一芯柱(64)的第一次級繞組(70)、圍繞第二芯柱(66)的第二次級繞組(72)以及圍繞第三芯柱(68)的初級繞組(74)。一種用于氣體放電燈(18，40)的點火器(90)，包含如上所述的變壓器(60)和用于驅(qū)動初級繞組(74)的驅(qū)動電路(92)。變壓器(60)的第一和第二次級繞組(70，72)可與放電燈(18，40)串聯(lián)地電耦合。
文檔編號H05B41/288GK101855942SQ200880106164
公開日2010年10月6日 申請日期2008年7月8日 優(yōu)先權日2007年7月9日
發(fā)明者B·普菲菲爾, E·莫雷爾, G·海勒曼斯, J·-P·孔茨曼, M·麥根, P·克拉克, P·福克斯利 申請人:泰科電子雷伊化學有限責任公司