专利名称：用于消除电弧的装置及方法
技术领域：
本发明涉及照明电子领域，尤其是涉及一种用于消除电弧的装置及方法。
在荧光灯照明中，现有的电子镇流器的一个重要功能就是能够立即启动接入的荧光灯。为达到这个目的，在灯座上没有荧光灯接入的期间内，电子镇流器一般要在灯座上与荧光灯连接的带电接口处保持一个较高的电压(例如600伏)。在荧光灯接入灯座并被点亮后，这个电压将自动降低到一个较低的电压，即荧光灯的导通工作电压。
在没有荧光灯接入的期间内，灯座上的带电接口处保持的高电压会带来一些不安全因素，例如在灯接入或者灯拆下的时候，荧光灯的接线脚(pin)和灯座上的带电接口之间会产生电弧，严重时会对使用者人身和财产安全造成一定威胁。
为了保证安全，许多产品安全认证机构(例如美国保险商实验室UnderwritersLaboratories Inc.)要求电子镇流器必须能够通过电弧检测(Arcing Test)，否则不予相应的安全认证。没有相应的认证，势必影响产品的市场发展。
为防止在荧光灯的拆装过程中产生电弧，有些电子镇流器的生产厂家也开发了一些可以防止或消除电弧产生的电子镇流器，但是这些做法常常以牺牲电子镇流器的一些原有良好特性(如总谐波失真性能或电磁干扰性能)为代价，或者使电子镇流器直接丧失了立即自动启动接入的荧光灯的功能。
因此需要提供一种用于消除电弧的装置及方法，既能消除电弧，保证安全，又不影响照明电路原有的良好性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于消除电弧的装置及方法，用于消除照明电路中荧光灯和灯座上带电接口之间的电弧，以克服现有技术中的不足。
根据本发明的一个实施例，提供一种用于消除电弧的装置，包括一个监测装置，用于监测一个照明电路回路中的电信号的变化，并输出一个相应的监测信号；一个比较装置，用于比较所述监测信号和一个预设定参考值，以判断在所述照明电路回路中是否能产生电弧，并在所述监测信号达到所述预设定参考值时输出一个触发信号；和一个控制装置，用于根据所述触发信号使所述照明电路回路断开一个预设定期间，以消除电弧。
根据本发明的一个实施例，提供一种电子镇流器，包括一个照明电路装置，用于控制照明电信号输出；和一个用于消除电弧的装置，包括，一个监测装置，用于监测所述照明电路装置回路中的电信号的变化，并输出一个相应的监测信号，一个比较装置，用于比较所述监测信号和一个预设定参考值，以判断在所述照明电路回路中是否能产生电弧，并在所述监测信号达到所述预设定参考值时输出一个触发信号，及一个控制装置，用于根据所述触发信号使所述照明电路装置回路断开一个预设定期间，以消除电弧。
根据本发明的一个实施例，提供一种消除电弧的方法，包括步骤监测照明电路回路中的电信号的变化，并产生一个相应的监测信号；比较所述监测信号和一个预设定参考信号，以判断在所述照明电路回路中是否能产生电弧；如果所述监测信号达到所述预设定参考值，则产生一个触发信号；和根据所述触发信号使所述照明电路回路断开一个预设定期间，以消除电弧。
通过本发明提供的装置和方法，在灯座的带电接口处和荧光灯之间一旦能产生电弧，照明电路回路断开，使电弧失去产生的电压条件，从而以消除电弧。在照明电路回路断开一个预设定时间后，照明电路回路重新导通，恢复其正常工作状态，包括启动并控制接入的荧光灯正常工作，和在没有荧光灯接入时，在灯座的带电接口处保持一个高电压以备启动接入的荧光灯。照明电路的其他性能在照明电路正常工作状态下不受任何影响。
通过下面参照附图的描述和权利要求，可以对本发明做一个更全面的了解，从而使本发明的目的和这些目的的实现方法更加的清楚和明确。
参照以下附图，通过实施例做进一步详细说明。
图1是根据本发明的一个实施例的一个用于消除电弧的装置100的框图；图2是将根据本发明的一个实施例的一个用于消除电弧的装置与照明电路连接工作的示意图；图3是将根据本发明的一个实施例的一个用于消除电弧的装置与照明电路连接工作的电路示意图；图4是根据本发明的一个用于消除电弧的装置工作过程中，图3中所示照明电路中的五个节点处的电信号值变化示意图；和图5是根据本发明的一个实施例的消除电弧的方法流程图。
附图中相同的标号标识相同的、相近似的、或相对应的特征或功能。
具体实施例方式
本发明的发明构思如下因拆装等原因而在荧光灯的接线脚与灯座上的带电接口之间产生的电弧将会使照明电路回路中的输出电流有较大的变化(即di/dt比较大)，因此通过监测照明电路的电流变化率，就可以判断是否能产生电弧。在有电弧产生的情况下，断开照明电路回路一个预设定期间(例如100毫秒)，以消除电弧产生的电压条件，从而消除电弧。在该预设定期间内，荧光灯处在被拆装过程中，照明电路回路不需要保持正常工作时的电性能，因此照明电路回路可以被断开。在该预设定期间之外，照明电路回路正常接通，正常工作，不受任何影响。
图1是根据本发明的一个实施例的一个用于消除电弧的装置100的框图。如图1所示，装置100包括一个监测装置110，用于监测照明电路回路中的电信号变化，并输出一个监测信号。监测装置110可以监测照明电路回路的电流信号或者其中某个电阻元件的电压信号等。如果有电弧产生，监测装置110监测到的照明电路中的电信号有比较大的变化(如di/dt比较大)。根据监测结果，监测装置110将输出一个相应的监测信号。
装置100还包括一个比较装置120，用于比较自监测装置110输入的监测信号和一个预设定参考值，并在监测信号达到预设定参考值时输出一个触发信号。在照明电路回路中，除了电弧能够引起电信号变化外，电网电压的波动等因素也会引起电信号的变化，但通常这些因素引起的电信号变化一般比较小。为了判断是电信号变化是电弧引起的，还是其他因素引起的，必须有一个预设定参考值与监测信号进行比较。当监测信号达到这个预设定参考值时，则视为照明电路回路中产生了电弧(不论在电路同路中是否实际已有电弧产生)，并据此输出一个触发信号，否则视为电信号变化是照明电路回路的电信号的正常波动。
装置100还包括一个控制装置130，用于根据比较装置120的比较输出结果控制照明电路回路的状态。如果比较装置120输出一个触发信号，即表明在照明电路回路中有电弧产生或者能够产生电弧，那么控制装置130将使照明电路回路断开，以消除或降低相应的电压(如切断照明电路回路中整流电路与逆变电路之间的电路等等)，使电弧失去产生的电压条件，从而消除电弧。
如果照明电路回路一直被断开，那么它将既不能使接入的荧光灯立即启动，也不能使已经接入的荧光灯正常工作，因此为了保证照明电路回路能够恢复到正常工作状态，照明电路回路只能断开一个预设定期间。断开时间达到这个期间，照明电路回路将重新导通，以保证能使接入照明电路的荧光灯能被立即启动并正常工作，或者使没有接入荧光灯的灯座带电接口处保持较高的可以启动荧光灯的高电压。
通过本发明提供的用于消除电弧的装置，照明电路回路中一旦有电弧产生或能够产生电弧，照明电路回路将被断路，除去或降低引起电弧产生的电压，从而消除电弧。本发明提供的用于消除电弧的装置不会影响到照明电路正常工作时的性能。在荧光灯正常工作中，如果荧光灯的接线脚与灯座之间电接触不良，那么也可能引起电弧，从而启动本发明提供的用于消除电弧的装置以消除电弧。
图2是将根据本发明的一个实施例的一个用于消除电弧的装置与照明电路回路连接工作的示意图。如图2所示，监测装置110监测照明电路回路中的电信号变化，一般可以通过监测照明电路的输出电路的电信号变化来实现。例如，监测装置110中可以包括一个接入照明电路的输出电路中的互感器，通过这个互感器的一个线圈，监测装置110可以监测照明电路的输出电路中的电流变化，而在这个互感器的另一个线圈上感应出一个相应的感应信号。
因为电弧在照明电路回路中引起的电信号变化常常是脉冲式的信号变化，并且幅值比较大(例如可以达到20伏以上)而时间比较短(一般只有零点几微秒)，因此监测装置110中的互感器上感应出的感应信号也是类似的脉冲信号。这个感应出的脉冲信号比较难于作为一个相对稳定的信号使用。为了能够根据这个脉冲式的感应信号判断照明电路回路中的电弧发生情况，监测装置110要对感应信号进行处理，如滤波，调整幅宽等，然后输出一个监测信号。
比较装置120将接收自监测装置110的监测信号和一个预设定参考值进行比较，并在监测信号达到预设定参考值时输出一个触发信号。比较装置120输出的触发信号可以是根据比较结果产生的一个信号，如在监测信号达到预设定参考值时输出一个触发信号，而在未达到预设定参考值时输出其他一个与触发信号不同的信号等。比较装置120输出的触发信号也可以是输入到比较装置120中的监测信号，因为当监测信号超过预设定信号时，它能够反映在照明电路回路中有电弧产生或者能够产生电弧。
在接收到比较装置120输出的触发信号后，控制装置130使照明电路回路断开，如断开照明电路回路的整流电路到逆变电路之间的电路等。如图2所示，控制装置130可以包括一个控制信号产生装置132和一个开关134。控制信号产生装置132在被输入的触发信号触发后产生并输出一个控制信号。这个控制信号将使开关134截止一个预设定期间(例如100毫秒或150毫秒等)，使照明电路回路断开一个该预设定期间。
通常，这个预设定期间比较短，如100毫秒，因此在预设定期间内，照明电路回路虽然断开，但照明电路回路中的储能元件(如电感或电容等)上存储的电能仍然会使灯座上的带电接口处的电压不因为照明电路的断路而降低为零，而是保持在一个较低的电压值。这个低电压已经不能满足电弧产生的条件，因此不会在灯座和处于拆装过程中的荧光灯的接线脚(pin)之间产生电弧。在截止期间达到预设定期间之后，开关134将根据控制信号导通，从而使照明电路回路也恢复到通路状态，即正常工作状态。
图3是根据本发明的一个实施例的一个用于消除电弧的装置与照明电路连接工作的电路示意图。如图3所示，监测装置110包括由线圈L1和线圈L2组成的互感器112(在实际电路中，L1和L2相邻而使L2能感应L1中的电流变化。为使图3简洁，L1和L2在图中分开)，∏形滤波器114，倒相电路116和射极跟随器电路118。在本例中，相应于图1所表示的实施例中的比较装置120的比较功能由控制信号产生装置132中的定时装置133完成。控制信号产生装置132和开关134共同构成控制装置以控制照明电路回路的通路或断路。比较装置120也可以是一个独立的用以比较的装置。
为了对图3中的各种信号传送及变化做出清楚说明，图4是根据本发明的一个用于消除电弧的装置工作过程中，相应于图3中所示照明电路中的五个节点(A、B、C、D和E)处的电信号值VA、VB、VC、VD和VE变化示意图。
在荧光灯拆装过程中，如果照明电路回路中产生了电弧，那么照明电路的输出回路中的电流信号将有较大的脉冲式变化。这个脉冲式变化通过互感器112的线圈L1在线圈L2上感应出相应的脉冲信号，如图4中曲线410所示节点A处的脉冲信号VA的变化曲线。
在互感器112上感应出的脉冲信号经过∏形滤波器114滤波，倒相电路116倒相和射极跟随器电路118消除干扰后(如图4中曲线420所示节点B处的脉冲电流信号VB)输入到定时装置133中。之所以用电路116倒相，是因为在本例中所用的定时装置是一个负触发定时器(如常用的555定时器)。如果所用定时器不需要负触发，那么这个用于消除电弧的装置就不需要倒相电路116。
在本例中，定时装置133采用555定时器，它可以用来完成比较功能，即将从监测装置110输入的监测信号和一个预设定参考值进行比较。如果监测信号达到预设定参考信号值，那么定时装置133被触发工作，否则定时装置133将处在待机状态(standby)。
定时装置133被触发后，输出一个控制信号。这个控制信号通过电路136使开关134的栅极接地而截止(如图4中曲线430所示意节点C处的信号Vc的变化曲线)，结果使照明电路的逆变电路输入断路，从而使照明电路节点D的电压降低(见图4中曲线440所示意的节点D处的电信号变化)，相应的照明电路的输出电路节点E的电压(见图4中曲线450所示意的节点E处的电信号变化)也陡然降低，使灯座上与荧光灯连接的接口处的电压降低到不能产生电弧。
灯座上与荧光灯连接的带电接口处的电压之所以没有在照明电路回路断开时降至零，是因为电路中的储能元件(如电感、电容等)所存储能量释放的结果。如果照明电路断开的预设定期间较长，那么灯座上与荧光灯连接的带电接口处电压也可降低为零。
在开关134断开期间达到预设定期间后，定时装置133不再输出定时控制信号，因此电路136截止，使开关134的栅极电压升高而导通，从而使照明电路恢复到正常工作状态。在照明电路中，五个电阻R1~R5用于在照明电路开通时为开关134提供开通电压信号。
本发明所提供的消除电弧装置可以和传统的镇流器电路装配在一起组成新的镇流器。
图5是根据本发明的一个实施例的用于消除电弧的方法流程图。在照明电路工作过程中，对照明电路回路中的电信号变化进行持续的监测(步骤S510)以产生一个相应的监测信号。比较监测信号和一个预设定参考值(步骤S520)。根据比较结果判断照明电路回路中是否能产生电弧(步骤S530)，即判断监测信号是否达到预设定参考值。如果监测信号达到预设定参考值，那么视为在照明电路中产生了电弧，因此将照明电路回路断路一个预设定期间(步骤S540)。在被断路一个预设定期间后，照明电路重新导通形成正常工作状态回路。
通过本发明，照明电路中产生电弧的电压条件将会被消除，并且能在一定的时间后自动恢复照明电路的正常工作装态，既保证了安全，而且对照明电路的正常工作状态没有任何影响。
以上虽然结合实施例描述了本发明，很明显对于本领域的技术人员根据前面所描述的内容作出多种替代、修改、和变化是显而易见的，因此，所有这样的替代、修改和变化都应该落入本发明的权利要求的精神和范围之中。
权利要求
1.一种用于消除电弧的装置，包括一个监测装置，用于监测一个照明电路回路中的电信号的变化，并输出一个相应的监测信号；一个比较装置，用于比较所述监测信号和一个预设定参考值，以判断在所述照明电路回路是否能产生电弧，并在所述监测信号达到所述预设定参考值时输出一个触发信号；和一个控制装置，用于根据所述触发信号使所述照明电路回路断开一个预设定期间，以消除电弧。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述监测装置包括一个互感装置，用于监测所述照明电路中的电流信号变化。
3.如权利要求1所述的装置，其中，所述触发信号包括达到所述预设定参考值的监测信号。
4.如权利要求1或2所述的装置，其中，所述控制装置包括一个控制信号产生装置和一个开关装置，所述控制信号产生装置根据所述触发信号输出一个控制信号用于使所述开关装置截止一个所述的预设定期间。
5.如权利要求4所述的装置，其中所述的控制信号产生装置包括一个定时装置，用于确定所述预设定期间。
6.一种镇流器，包括一个照明电路装置，用于控制照明电信号输出；和一个用于消除电弧的装置，包括一个监测装置，用于监测所述照明电路装置回路中的电信号的变化，并输出一个相应的监测信号；一个比较装置，用于比较所述监测信号和一个预设定参考值，以判断在所述照明电路回路中是否能产生电弧，并在所述监测信号达到所述预设定参考值时输出一个触发信号；及一个控制装置，用于根据所述触发信号使所述照明电路装置回路断开一个预设定期间，以消除电弧。
7.如权利要求6所述的装置，其中，所述监测装置包括一个互感装置，用于监测所述照明电路中的电流信号变化。
8.如权利要求6或7所述的装置，其中，所述控制装置包括一个控制信号产生装置和一个开关装置，所述控制信号产生装置根据所述触发信号输出一个控制信号用于使所述开关装置截止一个所述的预设定期间。
9.如权利要求8所述的定时信号发生装置包括一个定时装置，用于确定所述开关装置截止的时间为所述预设定期间。
10.一种用于消除电弧的方法，包括步骤(a)监测照明电路回路中的电信号的变化，以产生一个相应的监测信号；(b)比较所述监测信号和一个预设定参考信号，以判断在所述照明电路回路中是否能产生电弧；(c)如果所述监测信号达到所述预设定参考值，则产生一个触发信号；和(d)根据所述触发信号使所述照明电路回路断开一个预设定期间，以消除电弧。
11.如权利要求10所述的方法，其中，所述触发信号包括达到所述预设定参考值的监测信号。
12.如权利要求10或12所述的方法，其中，步骤(a)所述电信号变化包括电流信号变化。
全文摘要
本发明涉及照明电子领域中的用于消除电弧的装置和方法。通过监测照明电路回路中的电流变化，判断是否能产生电弧。如果能产生电弧，则断开照明电路回路一个预设定期间以消除电弧产生的电压条件，从而消除电弧。在照明电路回路断开的预设定期间之外，照明电路回路正常接通，正常工作，不受任何影响。
文档编号H05B41/298GK1735312SQ20041005788
公开日2006年2月15日 申请日期2004年8月11日 优先权日2004年8月11日
发明者吴佩德, 陈忠 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司