用于气体放电光源的启动器的制作方法

专利名称：用于气体放电光源的启动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及气体放电光源，具体涉及用于气体力文电光源的启动器。
背景技术：
灯启动器可用于启动并运行气体放电灯。气体放电灯包括阴极，该阴极可以是设置在例如管子的充气罩内的灯丝。该灯丝用于在罩内触发电弧，以使气体电离。
一旦使气体电离，气体就可形成产生光能的等离子体。可用一个或多个电子元件形成这样的启动器。灯启动器可用于控制在启动和运行期间提供给灯的电压和电流。该启动器通常包括预热周期和启动周期。在预热周期期间，将电压和电流供给灯丝，以使气体变热。
一旦使气体变热，就可将电压和电流供给灯以便触发电弧。操作周期之前预热周期的持续时间可基于预定的时间段、可基 于具有与灯相似的加热特征的电阻器或供给气体放电灯的电流或电压。此外，在一类预热电路中，通过测量灯丝的电压(V)和流过灯丝的电流(I)来确定灯丝的电阻。在将灯丝加热到预先指定的电阻(R = V*I)时，预热周期完成且灯进入操作周期。最佳的预热持续时间使灯的寿命最大化，然而，就所有这些类 型的预热方案而言，启动器使用时间、电压、电流或电阻的一般预 定值的某种形式来确定预热周期的持续时间。因此，与这种启动器 一起使用的灯的类型必须是已知的并预先进行测试，以确定将在该 预热周期中使用的时间、电压、电流或电阻的一般预定值。此外， 气体放电灯的材料和制造中的变化致使灯的最佳预热持续时间发生 显著的变化，甚至在由同一制造商利用相同材料制造的灯中也是如 此。因此， 一种灯的最佳预热持续时间可极大地缩短灯的寿命或另 一种类似的灯的可靠性。而且，随着气体放电灯的老化，最佳预热 持续时间可发生变化，并且可在不同的灯中有所差别地变化。这样 就需要一种具有灯特有的预热持续时间的启动器，而这种灯特有的 预热持续时间是为与该启动器 一 起使用的特定气体放电光源定制 的，即使当气体放电光源先前不是已知的或者未对其进行过测试以 优化启动器的运行时也是如此。发明内容气体放电光源和用于控制启动的启动器利用镇流器来操作。该 启动器被配置成为通过镇流器通电的特定气体放电光源定制预热周 期的持续时间。当气体放电光源首先通过镇流器通电时，基于由启 动器计算的灯丝电阻，由启动器执行预热周期的定制。启动器可包括用于测量由镇流器供给气体放电光源的电流大小 的电流传感器。启动器还可包括用于测量包括在气体放电光源中的 一个或多个灯丝两端的电压大小的电压感测能力。在最初将气体放 电光源通电时，启动器可在已测电压和电流的基础上计算一个或多 个灯丝的"冷"灯丝电阻(rco/d)值。由启动器管理的预热周期的 持续时间可基于所计算的rcoW值。启动器还可包括开关。可使开关耦合于包括在气体放电光源中 的第一和第二阴极或灯丝之间。当闭合开关时，第一和第二灯丝可 以相互串联的方式硬连线并且与镇流器串联硬连线。当镇流器供电时，启动器可测量电压和电流并计算用于特定气体》文电光源的rcoW 值。此外，启动器可使开关维持在闭合位置，以便预热第一和第二 灯丝。基于所计算的rcoW值，启动器可计算用于气体放电光源的目 标"热"灯丝电阻(MoO值。所计算的目标AoM直可基于预热周期 结束时所希望的灯丝温度。在预热周期期间，开关保持闭合，并且 启动器迭代计算所测得的灯丝电阻(nweoy)。当所测得的灯丝电阻 达到所计算的目标值时，可完成预热周期的持续时间 并且启动器可打开开关。利用专用于特定气体放电光源的所计算的rcoW值和所计算的 AoM直，启动器可选择定制的预热周期的持续时间，以使气体》文电光 源的寿命长度最大并且优化气体放电光源的启动和运行可靠性。此 外，启动器可提供用于识别与气体放电光源有关的运行和/或机械问 题的诊断功能。另外，启动器可通过调节预热周期的持续时间来自 动补偿气体》文电光源的特定特征的变化。通过检查下面的附图和详细描述，本领域的技术人员将会明白 本发明的其它系统、方法、特征和优点。本发明旨在所有这样的附 加系统、方法、特征和优点均包括在本逸明书中、属于本发明的范 围并且由下面的权利要求书来保护。


通过参考下面的附图和描述可以更好地理解本发明。图中的元 件不必按比例绘制，相反要把重点放在说明本发明的原理上。此外， 在附图中，相同的附图标记在不同的视图中表示相应的部分。 图1是与镇流器和气体放电光源耦合的启动器的框图。 图2是AoWco/6/与温度的关系曲线图。 图3是与镇流器和气体放电光源耦合的启动器的另一个框图。 图4是图3的启动器和气体i文电光源的运行流程图的第一部分。 图5是图3的启动器和气体;^丈电光源的运行流程图的第二部分。
具体实施方式
用于例如焚光灯的气体放电光源的启动器能够优化利用该启动 器启动的特定气体放电光源的运行。此外，该启动器能够在气体放 电光源的寿命期间随着特定的单个气体放电光源的特征的变化来调
节运行。该启动器还能够利用例如镇流器的任何限流装置来进行操图1是与镇流器102和气体^L电光源104耦合的示范的启动器100 的框图。电源106可与镇流器102耦合以通过电源线108向启动器100 和气体放电光源104供电。电源106可以是电气设施、发电机等。 镇流器102可以是才莫拟和/或数字镇流器、磁镇流器或者被配置成调 节供给气体放电光源104的电流的任何其它机构。气体放电光源104可以是荧光灯、霓虹灯、钠汽灯、氮闪光灯 或通过使电流流过气体产生可见光的任何其它形式的人造光源。气 体;^文电光源104可包括设置在气体中的第一灯丝110和第二灯丝 112。第一灯丝110和第二灯丝112可以是任何形式的阴极。因此， 在某些示例中，第一灯丝110和第二灯丝112均可以是利用在加热 时可发出电子的金属形成的电灯丝。在其它的示例中，笫一灯丝110 可以是利用在加热时可发出电子的金属形成的电灯丝，第二灯丝112 可以是某种其它形式的导电材料。气体放电光源104可包括外壳， 启动器IOO设置在该外壳内。该外壳可形成气体放电光源104的至 少一部分。因此，气体》欠电光源104和启动器100可以是整体形成 的单元。作为备选方案，启动器100可以是包括在气体放电光源104 的外壳中的可置换元件。在另一个备选方案中，启动器100可位于 气体》文电光源104的外部并且可与气体》丈电光源104分离。在此示 例中，启动器IOO可直接或间接与气体放电光源104耦合。图1所示的启动器100包括处理器116、电流传感器118和开关 120。处理器116可以是例如微处理器、电子控制单元或者能够执行 指令和/或逻辑、监测电输入并提供电输出的任何其它装置。处理器 116可执行计算、运算和用于运行启动器100的其它逻辑相关的任务。 处理器116可以起到包括指令的软件配置的功能的作用。该软件配 置可以是固件、软件、应用程序和/或存储在与处理器116耦合的存 储器122中的逻辑。处理器116和存储器122可共同操作，以形成 用于启动器100的中央处理器(CPU)。因此，处理器116可执行存 储在存储器122中的指令，以提供本说明书中所描述的功能性。存储器122可以是易失性存储器和非易失性存储器的任何组合， 例如磁介质和闪存或与处理器116通信的其它类似的数据存储装置。 存储器122可存储由处理器116在运行期间所测得的和/或得到的电 参数。存储器122还可存储启动器100的软件配置。此外，存储器122 还可用于存储与启动器100的功能性或运行有关的其它信息，例如 预定的运行参数和服务记录等。存储器122可位于处理器116的内 部和/或外部。在运行期间，启动器100可利用电流传感器118监测电源线108 上供给气体放电光源104的电流。电流传感器118可以是能够提供 表示所感测的电流的信号输出的任何形式的电路或装置。在一个示 例中，电流传感器118包括分流电阻器。电流传感器118包括测量放电光源104的电流的功能性。可将由电流传感器118输出的电流 信号作为电流感测线126上的信号输入提供给处理器116。处理器116还可接收灯电压线128上的灯电压指示信号。灯电 压指示可表示由电源106通过镇流器102供给气体放电光源104的 电压的大小。在图1的示例中，灯电压线128与处理器116直接耦 合。在其它示例中，可包括任何其它电路或机构的变换器(例如升 压或降压变压器)、分路以便调节与处理器116的输入兼容的灯电 压指示信号的大小。作为备选方案，或另外，可将滤波或任何其它 形式的电压/信号调节包括在灯电压线128中，以调节和/或变换与处 理器116的输入兼容的灯电压。处理器116还可接收第一灯丝电压线130上的第一灯丝电压信 号和第二灯丝电压线132上的第二灯丝电压信号。与灯电压线128 类似，第一灯丝电压线130和第二灯丝4压线132可包括变换器、 滤波等，以调节和/或变换将与处理器116的输入能力兼容的相应灯 丝电压。开关120可由开关控制线134上来自处理器116的输出信号控 制。正如下面所描述的，开关120可通过处理器116在打开和闭合 位置之间来回切换。可使开关120耦合于第一灯丝IIO与第二灯丝112 之间。因此，在闭合时，开关120提供第一灯丝110与第二灯丝112 之间的硬线串联连接。开关120可以是一个或多个半导体、硅可控 整流器(SCR)、簧片开关、继电器和/或能够在处理器116的引导 下于导电和非导电状态之间来回切换的任何其它电路或机构。在运行期间，当镇流器102最初通过电源106通电时，处理器116 可将开关120切换到闭合位置。这样就可将第一灯丝110和第二灯 丝112与电源106通过镇流器102串联硬连线。此外，处理器116 可计算用于与启动器104耦合的特定气体^:电光源104的"冷"灯 丝电阻值(rcoW) 。 rcoW的计算可基于由电流传感器118所测得的 电流以及所测得的第一灯丝110和第二灯丝112的其中至少一个的 电压。处理器116可计算用于第一灯丝110和笫二灯丝112的每一个 的气体》欠电光源特有的"冷"灯丝电阻值(rcoW)。作为备选方案， 或另外，可求电压或所计算的气体放电光源特有的rcoW值的平均值。 在一个示例中，电源106是交流(AC)电源，且处理器116可通过 以确定的采样率对电压和电流采样并将电压和电流变换成均方根 (RMS)值来计算rco/丄所确定的采样率可以是存储在通过处理器 U6访问的存储器122中的值。在一个示例中，采样率可大于电源106 的频率。在另一个示例中，采样率可大于电源106的频率的大约两 倍。在另一个示例中，可通过相应的才莫拟滤波器处理电压和电流， 且可将滤过的信号提供给处理器116。由模拟滤波器提供的滤过的信 号可能与电压和电流成正比，并且可表示由模拟滤波器接收的平均 电压和电;危。由于材料和制造中的变化，所计算的特定气体放电光源104的rcoW值可发生极大的变化，甚至在以类似方式制造的光源当中也是 如此。此外，随着气体放电光源的老化，灯丝和其它材料的性质也可发生变化，从而引起所计算的单个气体放电光源104的rcoW值中 不均匀且不可预测的变化。因此，气体放电光源特有的"冷"灯丝 电阻(rco/flO值的确定可定制启动器100,以优化与启动器100耦合 的特定气体》文电光源104的运行。利用所计算的rcoW值，可将第一 灯丝110和第二灯丝112预热一段时间，这段时间的确定基于所计 算的rcoW值。预热周期的持续时间可以是第一灯丝110和第二灯丝 112与电源106串联耦合以允许第一灯丝110和第二灯丝112的温度 升高到所希望的温度的时间段。当第一灯丝110和第二灯丝112被加热时，可使自由电子释放 到存在于气体放电光源104内的气体中。这些带电粒子降低了穿过 气体的电流通路的电阻。当第一灯丝110和第二灯丝112的温度已 达到触发气体放电灯中的电弧的最佳温度时，处理器116引导开关120 打开。由于第一灯丝110和第二灯丝112不再与电源106串联，在第 一灯丝110和第二灯丝112之间逐渐形成电压差。由于电压差以及 提供低电阻通路的自由电子的原因，电弧在第一灯丝110和第二灯 丝110之间被触发，从而将气体电离。电离气体形成等离子体，该 等离子体在第一灯丝110和笫二灯丝112之间提供了电流通路，从 而导致光波的发射。因此， 一旦形成等离子体，第一灯丝110和第 二灯丝112就通过该等离子体相互串联耦合并且与电源106串联耦 合。优化特定的气体放电光源104从预热周期转变到作为光源的连 续运行的温度可使特定气体放电光源104的寿命最长。此外，还可 优化气体放电光源104的启动时间。另外，可使成功触发电弧以在 预热周期结束时点亮气体放电光源的可靠性和可重复性最大。由于 更热的预热往往会增加可靠性并以灯的寿命为代价提供"瞬时"接 通能力，而更冷的预热延长灯的寿命但往往降低启动的可靠性并增 加启动时间，所以在增加的寿命与可靠性之间存在一种平衡。可通过定制在对于特定的单个气体放电光源104来说最佳的预热周期期间取得的电弧温度点来实现能够优化灯的运行的平衡。优化转换特定的气体放电光源104的电弧温度点可基于所测得 的和计算的特有的rcoW值以及由处理器116所计算的"热"灯丝电 阻值(Mof)。可基于所计算的特有的r/joM直和包括在光源104中的 特定灯丝材料的rcoW与r/7W的特征比以及与启动器100耦合的气体 放电光源104的特定类型来确定所计算的气体放电光源特有的"热，， 灯丝电阻值(MoO 。图2 ^:描述示范的鵠灯丝材料的r/ of与rcoW的示范灯电阻比与 温度的关系曲线图。可将这种特征比信息作为表格、图表或数据存 储在存储器122 (图1)中。在图2中，所描述的r/zof与的灯 电阻比202沿着y轴，并且所描述的从约300K至约3500K的温度范 围204沿着x轴。如图2所示，对于此示例而言，随着温度的增力口， 此比率也增加。在所示的示例中，灯丝材料鴒供属于低压水银灯的 一类气体放电光源使用。与其它气体放电光源类似，在低压水银灯 中，通常将灯丝预热到确定的温度或温度范围，也就是触发温度。 当达到确定温度(或温度范围)时，如前面所描述的那样，在灯丝 之间触发电弧并点亮灯。在低压水银灯中，触发温度在约900K至约 1400K的范围内。在图2的示例中,在约900K的最小电弧触发点206处，Mof与 rcoW灯电阻比约为4.0，并且在约1400K的最大电弧触发点208处， Aof与rcoW灯电阻比约为6.5。这样，提供了其中可触发电弧的r/jof 与rcoW灯电阻比的范围。在其它示例中，可使用其它的最小和最大 电弧触发点温度。此外，在其它示例中，可使用不同的灯丝材料和/ 或不同类型的光源来产生特征比信息和/或确定灯电阻比范围。正如前面所讨论的那样，当最初将气体放电光源通电且气体放
电光源开始预热时，基于电压和电流，计算气体放电光源特有的"冷，，灯丝电阻(rcoWX直。基于图2中的曲线图和所计算的光源特有的rcoW 值，可通过下式计算光源特有的"热"灯丝电阻值(r/20f):式中，r/ of/rcoW之比是可从例如图2曲线图中获得的确定温度下的 灯电阻比，且rcoWf)wea^是所计算的气体放电光源特有的rco/c/值。 例如，灯电阻比可以为4.2,且基于300K温度下的电压和电流测量， rcoW fmeaW可以是五欧姆。因此，可计算光源特有的目标"热"灯 丝电阻值(r/20f目标)，且这种光源特有的目标"热，，灯丝电阻值(Mof 目标)可用于基于专用于特定光源的运行特征来准确确定何时预热 周期应当结束。再次参看图1，在一个示例中，可预先选择期望的电弧触发温度 并将其存储在存储器122中。在另一个示例中，最初可基于最小电 弧触发温度建立所计算的Aof目标，并将所计算的目标存储在 存储器122中。若在预热周期期间达到了 r/wf目标，但无法触发电 弧，那么可通过使所期望的电弧触发温度增加确定的量来增加 目标，也可将这种增加的Mof目标存储在存储器122中。例如，初 始Mof目标可基于约为1000K的最小电弧触发点206，然后在每次 未触发电弧时递增增加r/wf目标，直到AW目标基于约3500K的最 大电弧触发温度208。预热周期的持续时间可由处理器116自动调节。正如前面所讨 论的那样，如果达到了所计算的光源特有的"热"灯丝电阻(AoO 值但是并未点亮光源，此时开关120 ^皮打开，可由处理器116自动 调节所计算的r/20f目标以调节预热温度。具体地，处理器116可通 过在确定范围内自动调节灯电阻比来调节预热时间。例如，当针对 特定气体放电光源的可触发电弧的灯电阻比的范围介于约4.0与约6.5 之间时，约4.0的灯电阻比可最初用于计算光源特有的目标"热"灯等式l
丝电阻值(Ao0。然而，当灯未能点亮时，处理器可自动使用约5.0 然后使用约6.0例如作为灯电阻比(若需要的话)，以使气体放电光 源104触发电弧并发光。除了优化灯的寿命并优化启动时间之外，灯特有的W W和rcoW 值的计算还可用作诊断工具。例如，若所计算的rcoW值突然发生变 化或在基于材料和/或制造变量的预定范围之外，那么处理器116可 生成警报或者禁止气体放电光源的进一步启动。作为备选方案，或 者另外，若达到所计算的光源特有的目标"热"灯丝电阻(AoO值 的预热周期的持续时间大于预定的时间，那么处理器116可报警或 禁止气体放电光源104的进一步启动。在一种示范情况中，处理器116可确定所计算的灯特有的rcoW 值在范围之外并且报警灯受到损害或者灯安装错误。在另一种示范 情况中，例如在气体放电光源用在日晒床中的情况下，处理器116 可计算灯特有的rcoW值然后计算灯特有的AoM直。若所计算的灯特 有的Aof值在预定范围之外，那么处理器116可使气体放电光源处 于预热模式，直到光源104中的灯丝110和112烧起来，从而基于 灯泡的预定最低要求输出促使更换日晒床中的易损灯泡。由于通过计算光源特有的rcoW可自动"调整"与任何气体放电 光源104 —起工作的启动器100，所以启动器100可与任何镇流器102 或光源104 —起使用。因此，由于无需元件匹配，所以启动器100 可以是独立的按产品分类的元件和/或可按产品分类为包括在光源和/ 或镇流器中的元件。而且，其中使用了光源104的气候(例如温度) 可由启动器100自动补偿。图3是示范的启动器300的电路示意图。图中还示出了示范的 计算机302、电源304和气体放电光源104。计算机302可以是个人 计算机、膝上型计算机、个人数字助理(PDA)、服务器或能够执 行指令并传送数据的任何其它装置中的一个或多个。此外，计算机302可包括例如无线或有线网络的网络以及相关装置。 电源304可以是能够将交流(AC)转换成直流(DC)的DC电 源。作为备选方案，电源304可以是AC电源、动力调节器、不间断 电源、电池、太阳电池板和/或能够向启动器300供电的任何其它机 构或装置。可以调节或不调节电源304，且电源304可包括内部电源， 例如电池、太阳电池板、充电电容器等。电源304可与接地线306器116也可与接地线306耦合。处理器116包括使得能够与计算机302通信的通信端口 310。通 信可以是串行的和/或数字的，并且可通过TCPIP、 RS232或任何其 它形式的通信格式和/或协议来进行。通信可以是无线的和/或有线 的，并且可以在专用通信路径或网络上进行。通信端口 310可用于 在处理器116与计算机302之间传送命令和/或数据。在一个示例中，计算机302可用于通过通信端口 310将例如灯 电阻比与温度关系曲线数据、最大预热时间、所计算的灯特有的rcoW 值的范围或任何其它预定的或确定的值等的数据下栽到处理器116。 作为备选方案，或另外，计算机302可用于俘获并存储所测得的值、 运行参数或通过通信端口 310从处理器116上载的任何其它数据。 计算机302还可被配置成利用可包括图形用户界面(GUI)、键盘和 定点选择装置等的用户界面执行与计算机相关的功能性，例如网络 访问、应用程序执行、数据操作等。因此，可利用计算机302执行 数据传送和存储、数据分析、数据操作等。正如前面所讨论的，处理器116可执行存储在计算机可读介质 上的指令，以接收和处理输入信号并生成和传输输出信号。处理器116 包括多个输入和输出(I/O),这些I/O可包括数字信号和/或模拟信 号。数字和才莫拟信号可以是电压信号和/或电流信号。在图3中，处 理器116包括多个模拟电压输入，该模拟电压输入包括电流输入线312 上的电流输入(Il)、第一电压输入线314上的第一电压输入(V1)、 第二电压输入线316上的第二电压输入(V2)、第三电压输入线318
上的第三电压输入(V3)、第四电压输入线320上的第四电压输入 (V4)。图3中的处理器300还包括开关控制线134上提供的开关 控制输出的数字输出。在其它示例中，处理器116可包括任何数量 的模拟和/或数字I/O。电流输入线312还可通过电流线326与电流传感器118耦合， 电流线326也与接地线306耦合。电流线326包括被配置成按比例 标定电流传感器118的输出信号的多个电阻器328。在图3中，电流 传感器118基于电流电阻器330两端的可变电压降在电流线326上 生成电流输出信号。电流电阻器330受通过镇流器102供给气体放 电光源104的电压和电流的支配。该电流输出信号可由电阻器328 接收并且被转换成电压范围，例如0至5伏特。在其它示例中，电 流传感器118可提供可由处理器116直接接收的输出信号。在另外 一些示例中，处理器116能够直接感测电流或电流电阻器330两端 的电压，并且可省略电流传感器118。第一电压输入线314可与包括在镇流器线334中的多个定标电 阻器332耦合。镇流器线334可与镇流器102和接地线306耦合。 这些定标电阻器332可将镇流器102的电压按比例标定到与处理器 116的第一输入电压(VI)兼容的范围。作为备选方案，镇流器电 压可由处理器116直接接收，并且可省略定标电阻器332。在图3中，镇流器102包括电感器338和电容器340。电感器338 耦合在电流电阻器330与电容器340之间。电容器340耦合在电感 器330与接地线306之间。在其它示例中，镇流器102可包括提供 镇流器功能性的任何其它电路和/或装置。在图3中，镇流器线334 耦合在电感器338与电容器340之间。因此，在运行期间，镇流器 线334传送表示存储在电容器340中电压的电压。第二电压输入线316与包括在第一灯丝电压线344中的多个定 标电阻器342耦合。第一灯丝电压线344与接地线306和笫一灯丝 引脚348耦合，第一灯丝引脚348与包括在气体》文电光源104中的
第一灯丝110耦合。第一灯丝110还通过第二灯丝引脚350与接地 线306耦合。第三电压输入线318与包括在第二灯丝电压线354中的多个定 标电阻器352耦合。第二灯丝电压线354与接地线306和第三灯丝 引脚356耦合。第三灯丝引脚356与包括在气体放电光源104中的 第二灯丝112的一端耦合，第四灯丝引脚358与第二灯丝112的另 一端连接。因此，可通过第三灯丝引脚356和第四灯丝引脚358感 测第二灯丝112两端的电压。当处理器116能够直接接收在第三灯 丝引脚356处感测的电压时，可省略定标电阻器352。第三灯丝引脚356还可通过开关120和限流电阻器360与第一 灯丝引脚348耦合。因此，当开关120闭合时，第一灯丝110和第 二灯丝112通过第一灯丝引脚348和第三灯丝引脚356串联耦合， 且电流受到限流电阻器360的限制。在其它示例中，不必对电流进 行限制并且可省略限流电阻器360。通过开关控制线134上的、由处 理器116生成的数字输出信号(Out)来打开和闭合开关120。开关 120由处理器116操作，以便如前面所讨论的那样在预热才莫式(闭合) 与运行;溪式(打开)之间切换。 、第四电压输入线320与包括在第三灯丝电压线364中的多个定 标电阻器362耦合。第三灯丝电压线364与接地线306、电流电阻器 330和第四灯丝引脚358耦合。因此，第三灯丝电压线364的一部分 提供从镇流器102到气体放电光源104的电压和电流。因此，定标 电阻器362提供供给气体放电光源104的电压的比例标定。作为备 选方案，可省略标定电阻器362并直接将电压供给处理器116。图4是描述图3所示的启动器300、镇流器102和气体放电光源 104的示范运行的运行框图。在块400处，为镇流器104供电。在块 402处，处理器116感测第一电压输入线314上镇流器104中的电压。 在块404处，处理器116可通过开关控制线134闭合开关120。作为 备选方案，由于先前并未向镇流器104供电，所以开关120可能已
经处于闭合位置。在块406处，处理器116还可对自电流传感器118 在电流输入线312上提供的电流输入信号(I1)釆样。同样，在块408 处，处理器116可对第二输入电压线316上提供的笫二输入电压 (V2)、第三输入电压线318上提供的第三输入电压(V3)和笫四 输入电压线320上提供的第四输入电压(V4)釆样。正如前面所讨论的，相对于接地线306的第二输入电压(V2) 表示第一灯丝110两端的电压。在块410处，利用输入电流(I1)和 第一灯丝110两端的电压(V2),处理器116计算第一灯丝110的 冷电阻(rcoW力// )为第二输入电压(K2) 容A、,^，"扁得,流W 寺式2在块412处，输入电流(II)与第三和第四输入电压(V3和V4)由处理器116用于计算第二灯丝112的冷电阻(rco/浙/2)为,。/j/^ -第四输入电压(M)-第三输入电压(") 菩式 rCO，/2 — 所测得的电流(/1) 寺式3处理器116可按照预定的采样率对输入电流(II )与笫一、第二和第 三电压(V2、 V3和V4)采样并对采样值积分以获得RMS值。在块414处，用于特定气体^:电光源104的平均冷电阻(rcoWovg) 或(rcoW)可由处理器116通过下式来瑜定rco/cfovg _ rco^^l + rco，Z2 等戈4作为备选方案，可分别使用第一灯丝110的冷电阻和第二灯丝112 的冷电阻。在块416处，基于专用于气体^:电光源104的所计算的rcoW 平均值，处理器116计算目标W W。所计算的目标专用于气体 放电光源104,并且可基于存储在存储器中的比值特征信息(例如图 2所示的示范的比值特征信息)和已确定的预热温度由等式1来确定 所计算的目标r/zw，由此确定灯电阻比率(Aof々coW)。作为备选 方案，可针对第一灯丝110和第二灯丝112的每一个分别计算目标 Aof。在块418处，将一个或多个所计算的气体放电光源特有的目标 ^W存储在存储器中。在块420处，处理器116对电流(II)以及第二、笫三和第四电 压(V2、 V3和V4)釆样，并且可计算特定气体放电光源104的平 均测量灯丝电阻(rmew)。正如前面所讨论的，可用预定的采冲羊率 对电流和电压进行采样并且对它们积分，以获得RMS值。在块422 处，基于所计算的平均测量灯丝电阻(rmmy)，处理器116确定预 热周期的持续时间是否完成。若预热周期的时间没有完成，则在块424 处，处理器116确定预热时间是否已超过预定的最大预热时间。若 并未超过最大预热时间，处理器116就返回块420并进行重复采样 等。在另一个示例中，处理器116可对电流(II)以及笫二、第三和 笫四电压(V2、 V3和V4)采样，并且可针对第一灯丝110和第二 灯丝112的每一个计算灯丝电阻(rweoy)。在此示例中，将所计算 的灯丝电阻(rweoy)与针对相应的第一灯丝110和第二灯丝112的 每一个的相应的所计算目标rhot值进行比较。当第一灯丝110和第 二灯丝112的所计算的灯丝电阻(raeos)均超过相应的所计算目标 rhot值时，处理器116可结束预热时间的持续。作为备选方案，当所 计算的灯丝电阻(rmms)中的任何一个超过相应的计算目标值 时，处理器116可结束预热时间的持续。若在块424处超过了预定的最大预热时间，处理器116可在块426 处生成报警。作为备选方案，或另外，处理器116可禁止启动器300、 设置禁止另外启动的标记和/或继续预热直到灯丝110和112如前面 所讨论的那样熔化。在另一个示例中，处理器116可打开开关120 以便在试图触发电弧而达到了预定最大预热时间时结束预热周期， 即便是尚未达到所计算的目标Aof。因此，在此示例中，处理器116 将允许预热周期的持续时间继续，直到任 一 平均测量灯丝电阻 (rweo )达到由处理器116所计算的气体放电光源特有的目标 或者预热周期的持续时间超过所确定的时间，以先发生的情况为准。
若预热周期超过了所确定的时间且在预热周期结束时没有成功触发电弧，则如前面所讨论的，处理器116可重新计算具有更高期望的 触发温度的Mof目标并且返回块420以开始预热周期。若在块422处已经达到了确定的预热时间(nweoy基本上与所计 算的目标AW相同)，则在块430处，处理器116引导开关120打 开。在块432处，处理器116对电压和电流采样，同时开关120是 打开的。在块434处，处理器116基于电流和电压采样来确定是否 已经触发了电弧。若已经触发了电弧，处理器116在块436处继续 采样并收集运行数据。若未触发电弧，处理器116在块438处确定 是否已达到最大MW值。可基于用最大电弧触发点温度确定的灯电 阻比值由等式1计算最大Aof值。若已达到最大r/joM直，则在块440 处，处理器116生成报警。作为备选方案，或附加，处理器116还 可禁止启动器300、设置禁止另外启动的标记或继续预热直到灯丝110 和112如前面所讨论的那样熔化。若在块438处，处理器116确定 还未达到最大Mof,则在块442处，处理器116利用更高的电弧触发 点温度(灯电阻比率)计算新的目标Wwf、返回块418以存储新的目 标并再次试图预热气体》欠电光源104。前面所描述的启动器能够自动定制启动器所耦合的气体放电光源 的预热周期的持续时间。在输入识别气体放电光源的类型及其灯丝 的类型的信息之后，启动器可从存储器中选择相应的比电阻与温度 曲线(特征比信息)。作为备选方案，可将相应的比电阻与温度曲 线(特征比信息)下载到启动器。此外，可将最大预热时间输入并 存储在存储器中或下载到启动器。基于在每个预热周期开始时测量的电压和电流，气体放电光源特 有的"冷"电阻值(rcoW)可由启动器计算并用于确定预热周期的 持续时间。预热周期的持续时间由启动器来自动定制，以用于与启 动器耦合的特定气体放电光源。因此，当气体放电光源随时间发生 改变时，启动器可以基于重新计算的rcoW值自动调节预热周期的持 续时间。此外，自动优化预热周期的持续时间以提供气体放电光源 的可靠性和长寿命。启动器还可通过确认所计算的值在可接受 的范围内、监测预热周期的持续时间并确定是否成功触发了电弧来 执行诊断功能。同样，启动器能够在未成功触发电弧时利用经过自 动调节的相应预热周期的持续时间多次尝试触发电弧。虽然已对本发明的各种实施例进行了描述，但本领域中的技术人 员将会明白在本发明的范围内更多的实施例和实施方式是可能的。 因此，除了所附的权利要求书及其等同物外，本发明并不受限制。
权利要求
1.一种用于气体放电光源的启动器，所述启动器包括电流传感器，所述电流传感器被配置成测量流过气体放电光源的灯丝的电流；以及处理器，所述处理器被配置成与所述电流传感器和所述灯丝耦合，其中所述处理器用于接收来自所述电流传感器的电流指示以及所述灯丝的电压；每当所述气体放电光源最初被通电时，所述处理器用于由所述电流指示和所述电压计算所述灯丝的冷电阻值，其中所述处理器还用于预热所述灯丝一段时间，基于所述计算的冷电阻，利用所述处理器可确定所述一段时间。
2. 如权利要求1所述的启动器，其中所述灯丝包括第一灯丝和 第二灯丝，且所述启动器还包括开关，所述开关耦合在所述第一灯 丝和第二灯丝之间并与所述处理器耦合，可用所述处理器控制所述开关，当所述气体放电光源最初被通电时，闭合所述开关以预热所 述第一灯丝和第二灯丝，并且基于所述计算的冷电阻在预定时间之 后打开所述开关。
3. 如权利要求2所述的启动器，其中所述第一灯丝和第二灯丝 被配置成在闭合所述开关时相互串联连接且与电源串联连接，并且 被配置成在打开所述开关时通过包括在所述气体放电光源中的等离 子体与所述电源电气串联耦合。
4. 如权利要求2所述的启动器，其中所述处理器还用于基于所 述计算的冷电阻计算专用于所述气体放电光源的热灯丝电阻，并且 在所述第一灯丝和第二灯丝中的至少一个的电阻大于或等于所述计 算的热灯丝电阻时打开所述开关。
5. 如权利要求4所述的启动器，其中所述处理器还用于基于所 述电流信号和电压重复计算所述第一和第二灯丝中的至少一个的测 量电阻，以便预热所述灯丝一段时间，所述一段时间可基于约等于 或大于所述计算的热灯丝电阻的所述测量电阻来确定。
6. 如权利要求4所述的启动器，其中所述处理器用于测量达到 所计算的热灯丝电阻的时间，并且还用于在超过达到所述计算的热 灯丝电阻的确定的时间段时提供指示。
7. 如权利要求1所述的启动器，其中所述启动器包括在外壳中， 所述外壳形成所述气体放电光源的至少一部分。
8. 如权利要求1所述的启动器，其中所述灯丝可由交流电源来 供电，且所述处理器用于以至少两倍于所述交流电源的频率的速率 对所述电压和电流采才羊。
9. 一种启动气体放电光源的方法，所述方法包括用电源为气体放电光源通电，其中所述气体放电光源包括第一 灯丝和第二灯丝；闭合开关以便将所述第一灯丝和第二灯丝相互串联耦合并且与 所述电源串联耦合；每当所述气体放电光源最初被通电时计算所述气体放电光源的 第一灯丝和第二灯丝中的至少一个的冷电阻；利用所述电源将所述第一灯丝和第二灯丝预热一段时间，所述 时间賴L基于所计算的冷电阻；以及当所述预热完成时打开所述开关。
10. 如权利要求9所述的方法，其中计算所述第一灯丝和第二 灯丝中的至少一个的冷电阻包括测量所述第一灯丝和第二灯丝中的 至少一个的电压和流过所述第一灯丝和第二灯丝中的至少一个的电 流，以及由此计算所述冷电阻。
11. 如权利要求9所述的方法，其中预热所述第一灯丝和第二 灯丝包括当所述第 一灯丝和第二灯丝的温度增加时以确定的时间间 隔测量所述第一灯丝和第二灯丝中的至少一个的电压和流过所述第 一灯丝和第二灯丝中的至少一个的电流。
12. 如权利要求11所述的方法，其中所述电源是交流电源，且 所述确定的时间间隔大于所述电源的频率。
13. 如权利要求11所述的方法，其中测量电压还包括基于所测 量的电压和电流计算所述第一灯丝和第二灯丝中的至少一个的测量 灯丝电阻。
14. 如权利要求13所述的方法，其中计算冷电阻还包括基于专气体放电光源特有的目标热灯丝电阻。
15. 如权利要求14所述的方法，其中打开所述开关包括当所述 测量灯丝电阻达到或超过所述计算的气体放电光源特有的目标热灯 丝电阻时打开所述开关。
16. 如权利要求9所述的方法，还包括当打开所述开关时触发 所述气体放电光源中的电弧。
17. 如权利要求16所述的方法，还包括在未能触发所述电弧时 基于所述计算的冷电阻调节所述时间段、闭合所述开关以便利用所 述电源将所述第一灯丝和第二灯丝预热所述经调节的时间段，并且 在所述预热完成时再次打开所述开关。
18. —种用于气体^L电光源的启动器，所述启动器包括 存储装置；存储在所述存储装置中的、用于闭合开关的指令，所述开关与 包括在放电光源中的第一灯丝和第二灯丝硬连线，所述放电光源与 电源串联连接；存储在所述存储装置中的、用于每当利用所述电源将所述笫一 灯丝和第二灯丝最初通电时计算所述第一灯丝和第二灯丝中的至少 一个的冷电阻的指令；以及存储在所述存储装置中的、用于在基于所述计算的冷电阻所确 定的一段时间之后打开所述开关的指令。
19. 如权利要求18所述的启动器，其中用于计算冷电阻的指令 包括存储在所述存储装置中的、用于对所述第 一灯丝和第二灯丝中 的至少一个的测量电压采样以及对流过所述第一灯丝和第二灯丝中 的至少一个的测量电流采样以计算所述冷电阻的指令。
20. 如权利要求18所述的启动器，还包括存储在所述存储装置 中的、用于存取存储在所述存储装置中的特征比信息以及基于同样 存储在所述存储装置中的所述第一灯丝和第二灯丝中的至少一个的 预定的期望触发温度计算所述第一灯丝和第二灯丝中的至少一个的 热电阻的指令。
21. 如权利要求20所述的启动器，还包括存储在所述存储装置 中的、用于基于监测的电流信号和监测的电压信号计算所述第 一灯 丝和第二灯丝中的至少一个的测量电阻以及在所述测量的电阻等于或超过所述计算的热电阻时打开所述开关的指令。
22. 如权利要求18所述的启动器，还包括 存储在所述存储装置中的、用于在所述时间段之后当打开所述开关时如果未触发电弧而重新闭合所述开关的指令；存储在所述存储装置中的、用于提高同样存储在所述存储装置中的预定期望触发温度的指令；以及 、存储在所述存储装置中的、用于在基于所述计算的冷电阻和所述增加的预定的期望触发温度所确定的延长的时间段之后重新打开所述开关的指令。
23. 如权利要求18所述的启动器，还包括存储在所述存储装置 中的、用于指示在预定的时间段内何时不打开所述开关的指令。
24. 如权利要求18所述的启动器，还包括存储在所迷存储装置闭合位置以烧掉所述第一灯丝和第二灯丝的指令。
25. 如权利要求18所述的启动器，还包括存储在所述存储装置行的指令。
全文摘要
用于气体放电光源的启动器被配置成每当通过镇流器使气体放电光源最初被通电时测量例如荧光灯的气体放电光源的一个或多个灯丝的初始电阻。启动器可启动预热周期以加热一个或多个灯丝。预热周期的持续时间可由启动器基于初始电阻和目标热电阻来自动定制，目标热电阻由启动器基于初始电阻来计算。预热周期的持续时间可由启动器自动定制，以优化气体放电光源的可靠性和寿命。
文档编号H05B41/36GK101166391SQ20071018109
公开日2008年4月23日 申请日期2007年10月8日 优先权日2006年10月17日
发明者D·W·巴尔曼, J·K·施万内克, K·维奇丁斯 申请人:捷通国际有限公司