专利名称：用于带有自适应预热的放电灯的镇流器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于放电灯的电子镇流器，确切而言，具体涉及用于 具有可预热的电极的放电灯的电子镇流器。现有技术已公开了用于驱动放电灯的电子镇流器，也公开了被设计用于驱动带 有可预热的电极的放电灯的电子镇流器。原则上，电子镇流器由给定的电 源(例如电网电源)生成用于所连接的放电灯的供给功率，特别是生成高 频交流电压供给，其中该供给功率具有对于驱动放电灯所需的特性。通常，在点燃放电之前，放电灯的电极被预热。通过这种方式，可以改进电极的发射能力并且延长其寿命。预热过程典型地持续0.4s至略超 过2s,并且根据在顺序控制装置中确定的预热程序来进行。发明内容本发明要解决的问题是，提出 一种用于带有可预热的电极的放电灯的 改进的镇流器。本发明涉及一种用于驱动带有可预热的电极的放电灯的电子镇流器， 其特征在于，该镇流器具有测量装置，其被设计用于在预热过程中重复 测量所连接的放电灯的至少一个电极的、与电极温度相关的变量；以及控 制装置，其^L设计用于在与电极温度相关的变量非单调变化时，响应于测 量点燃放电。本发明的优选的扩展方案在从属权利要求中给出。本发明基于以下认识所希望的短的预热时间可以通过使用尽可能大 的预热电流或预热电压来实现，但是在预热过程中当所连接的放电灯电极 上的电压超过临^IHi时，会出现横向放电(Querentladung )。横向放电是不希望的，尤其是因为电极温度由于横向放电而又降低。在较低的温度下，电^c射能力较差，并且在过低温度下点燃放电增大了 电极的损耗。在预热过程中可以通过电极的这种温度回落来识别横向放电。电极上 的温度回落可以借助在预热时间内与电极温度相关的变量的非单调变化 而被确定。譬如，在电极上横向放电时，其电阻以及在其上的电压降也减 小。而通过电极的电流由于较小的电阻而增大。这种特性的显著程度也取 决于加热功率供给是更具有电压源特性或者更具有电流源特性。实际上， 加热功率供给的特性处于这两个极端之间。根据本发明的电子镇流器具有测量装置，其被设计用于在预热过程中 测量所连接的放电灯的一个或两个电极的温度。为了测量电极温度，可以 测量任意与电极温度相关的特性。合适的变量在从属权利要求的范围中进 行了说明。此外，才艮据本发明的电子镇流器具有控制装置，其对测量装置的测量 进行响应。如果存在与电极温度相关的变量的非单调变化，则控制装置启动点燃放电。在预热过程中进行的测量越多，则可以越好地跟踪电极温度的变化， 并且从而控制设备能够越可靠地介入。然而，多次测量意味着一定的开销， 电子设备必须被相应地设计。原理上，也可能用非常少的测量点来实现横 向放电检测。然而，这种具有少的测量点的检测也较不可靠。在本发明的一种实施形式中，被考虑用于横向放电检测的、与电极温 度相关的变量是电极上的电压。如果出现横向放电，则所涉及的电极上的电压在某种程度上急降(zusammenbrechen )。另一方面，还优选的是，将电极电P且作为与电极温度相关的变量来测 量。在预热时间内的电极电阻从预热电压和预热电流得到，因此容易确定。如果电子镇流器具有明显的电流源特性，则观察电极之一上的电压对 于横向放电检测是更有意义的。如果电子镇流器是明显的电压源，则通过 由(附加的)电流测量所确定的热电阻和冷电阻的商进行横向放电检测是 适合的。可能的是，电极温度比所预计更早地达到足够的值。为了使得预热时 间最短，于M当例如通过控制电路引起点燃。当前的电极电阻和冷电阻的商适于作为要测量的变量。在此，电极的冷电阻理解为电极温度对应于室温(2on)时电极的电阻。当前电极电阻 (即热电阻)和冷电阻的商，与电极电阻本身一样，近似与电极温度成比 例。因为被冷电阻除，所以与此相关^吏用标准化的变量。这一点是令人感 兴趣的，因为灯与灯之间的冷电阻会完全不同，但是并没有给出关于预热 过程中温度变化的指示。例如，控制装置可以被设计为确定测量装置所测 量的热电阻与同样由测量装置所测量的冷电阻的商。优选的是， 一旦在预热时间内当前的电极电阻和冷电阻的商达到4 至7之间，则点燃放电。更优选的是，从下限4.5开始点燃放电，并且与 此无关地直到上限6。在预热过程中的控制电路的介入并非仅仅在上述情况中以提前点燃 放电的形式才是有意义的，而是也响应于测量以电子镇流器工作桐改的匹 配的形式来进行，因为简单地执行预先给定的预热流程会导致预热过程的 不4^人满意的结果，即使根据本发明的如上所述的实施形式那样提早引入 放电也是如此。即使设计和使用电子镇流器来驱动分别总是相同类型的放电灯，在每 个单个的放电灯情况下，预热过程也会不同地进行。灯与灯之间的预热过 程不同的原因可以在于制造公差，特别是可预热的电极的制造公差，或者 在于环境温度的不同。控制装置将测量装置的测量值与同电极温度相关的变量的标准值进 行比较。在测量值和标准值之间存在偏差时，控制设备通过改变电子镇流 器的工作M来使预热过程的随后的进程匹配，使得随后的测量和相应的 标准值之间的所预计的偏差变小。因此该过程是闭环控制。在预热过程中电子整流器的适合于匹配电极温度变化的工作参数的 例子如下流过电极的预热电流、电极上的预热电压、电子镇流器所产生 的高频交流电压供给的频率、该交流电压供给的占空系数以及直流电压供 给的大小。为了使得与电极温度相关的变量的标准值能够用于通过控制装置进 行的比较，这些标准值可以被存储在电子镇流器内的存储装置中，或者以 电子电路的形式固定布线，例如以具有阈值元件(比较器)的电路形式固 定布线，测量值被输送给这些阈值元件，并且其阈值用于确定是否存在与 标准值的偏差。这种电路同时也可以实现控制装置。由于通过控制装置使得预热过程的进程与标准值匹配，所以在使用不同类型的灯时，电子镇流器的优选的实施形式也可以具有更大的灵活性。 虽然不同类型的灯可以具有不同的电极，仍可以通过控制电路努力实现有 效的预热过程。电的检测变得多余。在多次匹配工作^lt的情况下也会出现横向放电。也 可能的是，特别是当在所预计的预热时间内仅仅进行了若干次测量时，电 极温度提早具有足够的值。为了在预热过程中跟踪与电极温度相关的变量的变化，该变量至少每100ms被测量一次。在通常的预热时间情况下，于是可能在预热过程期间 进行多次测量。如果电子镇流器应当能够不仅与一种类型的灯一同工作，而且还能与 多种不同类型的灯一同工作，则可以有利地使用灯类型标识。优选的是， 通过测量所连接的放电灯的电极的冷电阻来确定灯类型。在本发明的一种 优选的实施形式中，存储装置被设计为针对不同的灯类型分别存储一组合 适的预热M，例如预热持续时间、加热电流和加热电压的标准值，以及 加热电压和加热电流的最大值。如果电子镇流器借助冷电阻识别出所连接 的灯类型，则控制装置才艮据与灯类型对应的标准值来控制预热过程。在工作于供电网络上的情况下，期间会出现该供电网络故障的情况。 电子镇流器可以配备有定时元件，以确定是否网络中断短于预先给定的时 间。如果情况如此，则在网络中断之后不测量冷电阻，否则测量冷电阻。上面的以及以下的对单个特征的描述涉及装置类型，并且也涉及对应 于本发明的方法，而这一点并未详细地或明确地提及。于是，本发明原理上也涉及一种用于驱动配备有可预热的电极的放电 灯的方法，该方法具有以下步骤连接放电灯；在预热过程中借助测量装 置对所连接的放电灯的至少一个电极的、与电极温度相关的变量进行重复 测量；在与电极温度相关的变量非单调变化的情况下，通过响应于测量的 控制装置点燃放电。本发明还涉及前面和以下隐含地针对该方法所阐述的 扩展方案。
以下将借助实施例进一步阐述本发明。在此所公开的单个特征在其它组合中也属于本发明的本质。
图1示出了根据本发明的电子镇流器的电路图。
图2示出了与电极温度相关的变量的时间曲线。
图3示出了与电极温度相关的变量以及在预热过程中被匹配的相关 加热电流的时间曲线。
图4示出了图2的一种变形方案。
图5示出了图2的另一种变形方案。
图6示出了图2的又一种变形方案。
具体实施例方式
图l示出了根据本发明的电子镇流器的电路图。
电子镇流器由电网供给线路N1和N2馈电。发生器G由所提供的电 网供给N1、 N2生成用于所连接的低压放电灯LA的供给功率。发生器G 包含整流器，用于交流电压供给的整流；功率因数校正电路，用于从电 网供给中获取尽可能为正弦形的电流；中间电路电容器；以及半桥变换器。 其中对半桥变换器馈电所需的直流电压存在于中间电路电容器上。半桥变 换器在输出端Al和参考电位GND之间或者在输出端Al和中间电路电 压的另外的电位之间生成高频交流电压。
在第一输出端Al和参考电位GND之间连接有串联电路，该串联电 路包括灯电感线團L、耦合电容器CC、灯端子KL1A、低压放电灯LA、 灯端子KL2A以及电阻R1。与包括灯端子KL1A、低压放电灯LA以及 灯端子KL2A的串联电路并联有包括灯端子KL1B、谐振电容器CR以及 灯端子KL2B的串联电路。在灯端子KL1A和KL1B之间有电极E1，并 且在灯端子KL2A和KL2B之间有电极E2。
在灯端子KL2A和Rl之间有连接节点Kl。在发生器的第二输出端 A2和连接节点Kl之间连接有控制装置C和测量装置M。控制装置C和 测量装置M是微控制器的一部分，并且因此用共同的框示出。控制装置 C和测量装置M都具有对参考电位GND的参考。控制装置C可以通过 控制线路SL调整发生器G的工作参数(在此为加热电流)。测量装置通 过节点K1与参考电位GND串联。此外，测量装置M通过灯端子KL2B与谐振电容器CR串联。在谐振电容器CR和测量装置M之间有连接节 点K2。灯端子KL2B连接在该连接节点上。
在电阻Rl上的电压降与通过灯端子KL2A和KL2B之间的电极E2 的电流成比例。在电阻R1上的电压可以被测量装置M检测。在灯端子 KL2A和KL2B之间的电压也可以被测量装置M检测。
图2示出了在预热过程中与低压放电灯LA的电极温度相关的变量的 典型分布曲线。在预热时间内，测量装置M测量(在此为10次)灯端子 KL2A和KL2B之间的电极E2的电阻RW。预热过程在时间t0开始，并 且在时间tl结束。随着温度升高，电极的电阻RW也增大，并且在预热 时间结束tl时(在此为在(K5s之后)达到其那时的最大值。在预热过程 导致明显的加热之前，电极电阻的值为RK，即其冷电阻。这里示出了作 为时间的函数的RW和RK的商，作为与电极温度相关的变量。其中该 商在预热时间的结束tl时达到值5，这对应于大约800匸的电极温度。
图3a示出了热电阻和冷电阻的商的时间分布，并且图3b示出了相关 的加热电流IE2 (流过电极2的加热电流)，该电流在预热过程期间被进 行匹配。在控制装置C中，对于不同的灯类型分别存储了五个在预热过 程的进程中出现的、针对热电阻和冷电阻的商以及加热电流的标准值。在 预热过程开始之前，测量装置M确定电极E2的冷电阻。借助电极E2的 冷电阻RK检测灯类型，并且与所检测到的灯类型对应的标准值被选择作 为预热过程的控制装置C的比M度。图3a和3b中的叉分别对应于存 储在控制装置中的标准值。图3a中的实线对应于热电阻和冷电阻的商的 实际分布，而图3b中的实线对应于预热时间内的加热电流的实际分布。 在图3a中可以看到，热电阻和冷电阻的商首先并不足够快地增加，以对 应于标准值。控制装置适当地介入，并且增大加热电流，使得热电阻和冷 电阻的商具有更大的斜率。在此，同热电阻和冷电阻的商与相关的标准值 之间的差成比例地选择加热电流变化。
图4针对两个不同的预热过程示出了预热过程中作为时间函数的RW 和RK的商。在第一预热过程中(虚线)，可见如图2所示的典型的分布。 预热过程在时刻tl结束。在第二预热过程中(实线)，在预热时间的所预 计的结束tl之前，商达到了值5。而当商达到值5时，电^UL够热，并且 放电被点燃。
如果在预热过程中在电极E2上出现横向放电，则电极的首先升高的
9温度又降低。这在图5中示出，并且也通过当前的电极电阻RW和冷电 阻RK的商减小iM^示。在此，测量装置M在tO和tl之间的间隔中对电 极电阻RW进行十次测量。如果在该间隔内电极电阻在其首先增大之后 减小，则这是横向放电的迹象；放电被点燃。
图6也示出了类似分布。如果在电极之一上出现了横向放电，则在该 电极上的电压骤降。电极E2上的电压UKL2被测量装置M测量。如果 在预热过程中，电压UKL2在其首先增大之后减小，则在此也通过控制 装置C引起点燃放电。
权利要求
1.一种用于驱动带有可预热的电极(E1，E2)的放电灯(LA)的电子镇流器，其特征在于，该电子镇流器具有-测量装置(M)，其被设计用于在预热过程中重复测量所连接的放电灯(LA)的至少一个电极(E1，E2)的、与电极温度相关的变量(RW，UKL2)；以及-控制装置(C)，其被设计用于在与电极温度相关的变量(RW，UKL2)非单调变化时响应于测量来点燃放电。
2. 根据权利要求1所述的电子镇流器，其中与电极温度相关的变量 (RW)是电极(El， E2)之一上的电压(UKL2)。
3. 根据权利要求1所述的电子镇流器，其中与电极温度相关的变量 (RW， UKL2)是电极(El, E2)之一的电阻(RW)。
4. 根据上述权利要求中任一项所述的电子镇流器，其中控制装置(C ) 被设计为确定电极(El， E2)之一的当前热电阻(RW)和开始的冷电阻(RK)的商(RW/RK)。
5. 根据权利要求4所述的电子镇流器，其被设计为，当热电阻和冷 电阻(RW， RK)的商(RW/RK)超过上限时，点燃放电。
6. 根据权利要求5所述的电子镇流器，其中上限大于或等于4，并且 小于或等于7。
7. 根据上述权利要求中任一项所述的电子镇流器，其中控制装置(C ) 被设计为，在预热过程中响应于测量，通过调节电子镇流器的工作M来 匹配电极温度。
8. 根据上述权利要求中任一项所述的电子镇流器，其中测量装置 (M)被设计为，至少每100ms测量一次与电极温度相关的变量(RW，UKL2 )。
9. 根据上述权利要求中任一项、至少根据权利要求7所述的电子镇 流器，具有存储装置(C)，并且其中在存储装置(C)中针对不同的灯类 型分别存储有与电极温度相关的变量(RW, UKL2)的标准值，并且其 中测量装置设计为-在接通电子镇流器之后和在电极(El, E2)的预热过程开始之前，检测电极(El, E2)之一的冷电阻(RK)，-借助电极(E1， E2)之一的冷电阻(RK)来检测灯类型，以及-选捧与所检测到的灯类型对应的标准值，作为控制装置(C)对于 预热过程的比较尺度。
10.根据上述权利要求中任一项所述的电子镇流器，用于驱动低压放 电灯(LA)。
全文摘要
本发明涉及一种用于带有可预热的电极的放电灯的电子镇流器。该电子镇流器具有测量装置(M)，其被设计用于在预热过程中重复测量所连接的放电灯(LA)的至少一个电极(E1，E2)的、与电极温度相关的变量(RW，UKL2)。此外，电子镇流器还具有控制装置(C)，其被设计用于在与电极温度相关的变量(RW，UKL2)非单调变化时，响应于测量点燃放电。此外，在预热过程中，本发明的一种实施形式可以借助控制装置(C)适当地介入预热过程。
文档编号H05B41/28GK101253817SQ200680031356
公开日2008年8月27日 申请日期2006年8月30日 优先权日2005年8月31日
发明者伯恩哈德·舍梅尔, 凯·施米特曼, 哈拉尔德·施米特, 奥拉夫·布塞, 托马斯·波利斯昌斯基, 托马斯·西格蒙德, 西格弗里德·迈尔, 贝恩德·鲁道夫, 赖因哈德·莱谢勒, 阿尔方斯·莱希纳, 阿尔韦德·斯托姆, 霍斯特·韦尔尼, 马库斯·黑克曼 申请人:电灯专利信托有限公司