专利名称：一种利用灯温度评估的灯调节装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及荧光灯的工作，例如交流供电的气体放电灯。更准确 地，本发明涉及到需要考虑直接或间接确定的灯温度而进行的照明调 节。这样的调节典型地应用于例如电子镇流器这样的设备中。
背景技术：
使用调光型电子镇流器的荧光灯，可以以额定功率工作在额定状 态，也可以以较低功率工作在弱光状态。相比于以较低功率工作，特 别是以非常低的功率工作，以额定功率工作是没有问题的。相比于工 作在额定功率状态下，工作于弱光状态下所指定的允许环境温度范围 要狭窄得多。在轻微调光状态下，灯环境温度对荧光灯的平稳调节起 着更为重要的作用，这里的平稳调节指的是恒定亮度的调节，特别是 可靠地防止灯不期望的熄灭的调节。在较低环境温度下的灯电压和小电流(发生在较低的灯功率情况 下)急剧上升而可能出现不允许的高值，这将导致在低调光状态对灯 环境温度的依赖更强。当然对这种现象，温度在灯的瞬时环境中是决 定性的，这并不要求电子镇流器的温度在空间和热量上与灯隔离。因 此，电子镇流器的温度也就不能直接用于估计灯环境温度。在某些应用场合，不能排除灯温度偏离允许温度范围的情况，例 如调光型电子镇流器在室外应用时工作于低温弱光状态，为轻微调光 状态指定的允许温度范围更为狭窄。众所周知的现有技术原理是向一个调节设备发送关于那些危急 状态(低温、低调光值)的灯功率信息。与此相关，EP 838 132 Al 教导应用于灯的电压应该作为灯温度的一个指示器。在灯电压急剧 上升时判断出现危急状态，而必要时将灯关闭。在这样的危急状态下，
因为灯电压对于该状态的检测是不明确的，所以此时使用总的灯电压 来指示灯的工作状态是有问题的。然而，由于荧光灯的非线性，在非 危急状态也可以达到高的灯电压，而这不需要调节装置的任何更多干涉。另外，EP 838 132 Al还提供了一个模拟调节，该模拟调节和描 述灯电压的电压信号 一起非常简单地加入到控制信号中，从而根据认 可的状态更改灯功率。发明内容本发明的目的在于，提供一种改进的检测灯环境温度的技术。本发明的 一个核心概念是在灯电压中有意地应用 一个直流成分。 然后可以通过检测和评估灯电压来识别前面提到的危急状态。与现有 技术相比，有意强加该直流成分可能使灯温度检测更加精确。前面提到的目标通过独立权利要求中的特征来实现。从属权利要 求以非常有利的方式进一步发展了本发明的核心概念。根据本发明的第一方面，提供了一种确定工作于交流电压下的荧 光灯温度的方法。在这里，在该交流电压之上有意地叠加一个直流电 压。检测荧光灯的灯电压，并将其作为荧光灯温度的参数加以估计， 用作灯调节的输入参数。灯电压中的直流电压成分可以至少作为灯电压评估的一部分而 加以评估。评估中可以随意地考虑灯电压的其他参数。例如，灯电压可以基于周期性灯电压的不对称性来评估。例如，灯电压估计可以以灯电压连续过零点之间的间隔为基础来确定。电阻可以数字化地估计，特别是当灯负载功率调节是全数字化时。例如，灯电压的估计可以通过数字计算灯电压连续半波(过零点) 的间隔来实现。如果通过间接一企测灯温度、通过估计灯电压， 一佥测到危急状态， 特别是在低调光值时，灯的功率可以有意地调节到该预定调光值(期 望值)之上。这样，可以在低功率状态特别是存在熄灭危险的低环境温度下将 灯的功率提高到预定调光值之上。这样的方法可以应用于电子镇流器中。本发明还涉及到用于荧光灯的电子镇流器，该电子镇流器包括一 个执行所述方法的数字电路。本发明还涉及到用以确定工作于交流电压下的荧光灯的温度的 电路。提供了直流电压源装置，用于有意地在荧光灯上叠加直流电压。 最后，提供检测电路，用于检测荧光灯的电压，其输出信号可以发送 至lj评估电路，该评估电路评估被检测的灯电压最为作为 一 个参数荧光 灯温度的一个参数，并在数字化的调节过程中考虑这些。在荧光灯上有意地叠加直流电压的装置，可能包括一个并联于灯 的交流工作电压的直流电压路径。本发明还涉及到包括所述电路的电子镇流器。本发明还涉及到包括所述电子镇流器的照明器具。
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显图la示出了一个电子镇流器相关元件的示意图；图lb和图lc示出了解释本发明背景的简化电路图；图2和图3用以说明灯电阻的间接数字检测，其可以用作灯温度的参数；图4示出了不同灯温度下灯电压和灯电压之间的依赖关系； 图5示出了不同灯温度下电阻和灯电流的依赖关系； 图6示出了本发明在多灯照明器具的应用。
具体实施方式
图4举例说明了在低温状态(例如-15。C)灯电压Vois在低调光
值区域(由灯电流Idjs描述)可以非常急剧的上升，并可能超过允许的限制值。在灯温度为35。C的参考示例中，该效果没有那么强烈或 者根本没有。然而同时可以从图4看出，灯电压Vois总体上并非灯温 度的明确的参数。可以看到，在较高灯电流区域，较高温度(35。C) 时灯电压V^甚至可能超过较低温度(-15。C)时的灯电压。图示灯电压的依赖基于灯电阻(也就是灯的放电路径在各自工作 点的阻抗)对放电电流V^和环境温度T存在依赖关系。在某一工作 点，灯电流IDis由镇流器充分地保持恒定，这时就会出现灯阻抗ZDis 对环境温度T的依赖关系。
如图lb所示，本发明建议在高频工作电压上从一个高阻电源给 灯UHF加一个直流电压VDC,这样当灯工作于不同的标准，可以用当 前标准来估计灯上出现的电压，比如DC成分直流电源的源电压Vdc在当前工作点根据直流电源内电阻Zi和灯 电阻Z,的比率分开，其中灯电阻Z!还依赖于灯的环境温度T。因此还 是通过电阻关系ZL/ (Zi + ZL)可以检测到从测量灯电压Vdc,zl得到的直流成分对灯的环境温度 T的依赖关系。如果灯电压VDc，^的直流成分在确定区域之外，特别是如果高于 特定的门限值，电子镇流器可以采取相应的对策。灯电压Voc，zl的直流成分在确定的时段内检测，并取平均以考虑对灯进行瞬时补偿。如果该灯电压Vdc,zl的直流成分的平均值上升超过允许的门限 值，镇流器可以自动地增大灯的功率直到灯电压Vdc,zl的直流成分再次落回到允许值，也就是低于预定门限值。对"通过镇流器自动增加 灯功率"，需要理解的是，如有必要，电子镇流器增大灯功率甚至会 超过外部供给的期望值(调光指令等)，这样灯调节的稳定性会得到 比严格依照外部预定期望值(调光指令等)更高的优先权。除了灯电压的直流成分，还可以进一步地估计灯电压的其他参 数，以识别危急状态。 根据本发明，灯功率的增大可能限制于轻微调光值区域。因此，给调节设置正确的时间常数很重要众所周知，荧光灯中出现温度补偿处理，所以镇流器中调节电路的时间常数必须匹配这些 处理。例如，如果灯电压VDC,ZL的直流成分随后再次瞬时下降，例如因为灯的环境温度再次上升，所述镇流器再次降低灯功率直到出现下列情况之一或者灯电压Voc，zL的直流成分再次达到预定门限值，或者恰好达到灯功率的预定期望值(调光指令等)。图la中示例了一个根据本发明的电子镇流器。逆变器有两个开关S1、 S2,将提供的直流电压(中间电路电压、 总线电压)转变成谐振负载电路使用的高频工作电压。因此该交流电 压从两个开关S1、 S2的中间点流出。该谐振负载电路包括电感LR， 电容CR和耦合电容CK。如基础所知，由其内阻R^所描述的灯工作 于该高频交流电压之下。因此，由灯调节来控制开关S1、 S2，特别是控制两个开关交替开 关的开关频率，根据本发明可以数字化地执行这样的控制。如在介绍中已经i兌明的，所述灯的交流工作电压已经有意地叠加 了直流电压成分Voc。为实现这一目的，将二极管D和电阻Roc与电 感！^和耦合电容CK并联，将直流电压路径与交流电压谐振电路并联。 这仅仅是一个范例，示范怎样将直流电压成分V dc应用到灯的工作电 压。提供一个与灯并联的，由两个电阻R1、 R2构成的分压器。表征 灯电压Va的信号从分压器Rl、 R2的中点流出，传输到灯调节电路。如图l所示，当然可以向灯调节电路发送其他工作参数，比如灯 电流等，还可以发送外部预定期望值(调光指令等)。如图6所示为本发明的发展，涉及到多灯电子镇流器的应用，其 中有多个独立的灯并联工作。这样的多灯照明器具经常出现的问题是 灯之间的功率平衡常常得不到充分保证，特别是在低温低调光值状 态。此时由同一镇流器控制的两盏灯的功率和照明度显著不同，对用
户也是显而易见的。当然由此也可以推论出，因为介绍中所提到的原 因，由同 一 镇流器控制的两盏灯的灯电压可以有显著的不同。根据本发明，具有多个灯的照明器具，其每盏灯的灯电压(VDC,ZU 或VDc,zL2)的直流成分都可以单独估计。两灯电压(Vdc,zu或VDC，ZL2) 的直流成分之间的差由比较器确定，并作为附加输入参数用于灯调 节。根据这个方面，如果多盏灯的灯电压直流成分之间的差过大，则 在必要时增大灯的功率到超过预定期望值。对本发明在多灯设备中的 应用，该功率提升不仅仅是为了避免两灯之一的熄灭，更主要是在低 温环境下，当两灯的照明度差超过确定门限值时缩小这个差。如已经提到的，根据本发明，可以数字化地实现灯的工作。因此也更适宜对灯电压的直流电压成分进行数字化估计。以下将参考图2和图3加以说明。图2示出了本实施例的一个具体实现电路，包括一个可逆计数器 107,该计数器接收一个信号UzERo作为实际输入信号，接收一个高频 参考时钟信号CLK和一个复位信号作为控制信号。通过评估对反馈信号进行数字检测是有优势的，比如灯电压过零 点的4全测。在节点VL，灯电压的每个正半波期间，假定信号UzERO呈正电压，反之呈负电压，从而检测灯电压的过零点。计数器107特别地设置成 9-比特计数器，而且因复位信号的应用，其起始计数值初始化为一个 中间值，比如N。二 255 。计数器107在灯电压的过零点启动，并在 接下来的灯电压半波计数，不论上升沿还是下降沿。这样就数字化地 计数了过零点。如果测量信号(即灯电压)在半周期后再次达到过零点，计数器 107的计数方向颠倒。在灯电压的整周期之后，计数器103的瞬时计 数值N连接到比较器，该比较器可以是前面已经提过的计数器103。 该比较器103将当前计数值N与计数器107的初始化值或者起始计数 值进行比较。如果没有整流器影响，在达到灯电压的下一个过零点后， 计数值N必定再次达到初始值NQ。然而如果计数值N偏离初始值N0，
则灯电压存在直流电压成分。为方^f更计，比4交器103比4交计凄t值N和 起始值No之间的差值是否超过确定的容限，以避免过于轻率地确认 整流器作用的出现。比较器103的输出信号经由D型触发器108发送 到测量相位控制器900，触发器108以一个锁存信号为时钟，如前面 所述，该控制器估计此信号并特别执行事件过滤估计，也就是比如在 每255个灯电压周期中，仅当比较器103连续报告直流成分达32次 以上时确认存在直流成分。
权利要求
1.一种调节工作于交流电条件下的荧光灯工作状态的方法，包括以下步骤-有意地在荧光灯上叠加一个直流电压，-确定荧光灯电压的灯电压，-评估灯电压并将其作为灯功率调节的输入参数。
2. 如权利要求1所述的方法，其中，灯电压的评估至少包括检 测直流电压成分。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其中，所述灯电压的评估基 于周期性灯电压的不对称性。
4. 如权利要求2或3所述的方法，其中，检测灯电压的过零点。
5. 如权利要求3或4所述的方法，其中，通过数字化地计数灯 电压的连续过零点之间的间隔来评估所述灯电压。
6. 如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，数字化地 评估灯电压。
7. 如权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，根据对灯电压的 评估，将灯功率增大到一个外部预先设定期望值之上。
8. 如权利要求7所述的方法，其中，仅在灯功率低时增大灯功率。
9. 如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，数字化地调节灯 功率。
10. —种检测工作于交流电条件下的焚光灯温度的方法，包括以 下步骤-有意地在荧光灯上叠加一个直流电压， -确定荧光灯的灯电压，以及-至少评估直流电压成分，如果可行，评估更多的灯电压参数， 作为荧光灯温度的参数。
11. 如权利要求1-10中任一项所述的方法在电子镇流器中的使用。
12. —种用于焚光灯的电子镇流器，包括一个执行如权利要求1-9 中任 一 项所述的方法的数字电路。
13. —种检测工作于交流电条件下的荧光灯温度的电路，包括-有意地在焚光灯上叠加一个直流电压的装置，-灯电压的纟全测电路，以及-灯功率的调节电路，灯电压作为该电路的输入参数。
14. 如权利要求13所述的电路，其中，所述有意地在焚光灯上叠加一个直流电压的装置，包括一个直流电压路径，该路径并联于荧 光灯的交流工作电压。
15. 如权利要求13或14所述的电路，其中，设置所述调节电路 以冲全测周期性灯电压的不对称性。
16. 如权利要求13-15中任一项所述的电路，其中，所述调节电 路包括确定灯电压过零点之间的间隔的装置。
17. 如权利要求13-16中任一项所述的电路，其中，所述评估电 路数字化地执行。
18. 如权利要求17所述的电路，其中，所述评估电路包括一个 用于检测灯电压连续过零点间隔的数字计数器。
19. 如权利要求13-18中任一项所述的电路，其中，根据对灯电 压的评估，所述调节电路将灯功率增大到一个期望值以上，该期望值 从外部传送到该电3各。
20. —种电子镇流器，包括一个如权利要求13-19中任一项所述 的电^各。
21. 如权利要求20所述的电子镇流器，其中，还包括一个数字 调节电路，用以调节灯功率。
22. —种照明器具，所述照明器具包含如权利要求20或21所述 的电子镇流器。
23. —种调节多个并联的工作于交流电条件下的荧光灯工作状态 的方法，包括以下步骤有意地给每个荧光灯叠加一个直流电压， 确定每一个荧光灯的灯电压，以及
24. 如权利要求23所述的方法，其中，检测灯电压之间的差。
25. 如权利要求24所述的方法，其中，检测灯电压的直流电压 成分之间的差。
26. 如权利要求25所述的方法，其中，在直流电压成分之间的 差超过某一门限值时增大灯功率。
27. —种用于控制多个并联的工作于交流电条件下的荧光灯的操 作装置，包括画 一个用于有意地在每一个荧光灯上叠加一个直流电压的电路，-一个用于检测每一个荧光灯灯电压的电路，以及- 一个灯调节电路，该电路将各灯电压作为调节各灯功率的输入参数。
28. 如权利要求27所述的操作装置，其中，所述灯调节电路检 测灯电压之间的差。
29. 如权利要求28所述的操作装置，其中，所述灯调节电路检 观'J灯电压的直流电压成分之间的差。
30. 如权利要求29所述的操作装置，其中，所述灯调节电路在 灯电压的直流电压成分之间的差超过 一 个门限值时增大灯功率。
全文摘要
为调节工作于交流电压的荧光灯的工作，执行以下步骤有意地在荧光灯上叠加直流电压，检测荧光灯的灯电压，估计灯电压并将其作为灯功率调节的一个输入参数。因此，估计直流电压成分，如果可以，还要估计灯电压的其他参数。
文档编号H05B41/392GK101164390SQ200680013454
公开日2008年4月16日 申请日期2006年4月4日 优先权日2005年4月22日
发明者内博伊萨·耶拉卡, 马库斯·迈尔霍费尔 申请人:三多尼克爱特克两合股份有限公司