专利名称：具有接头到支架电压限制的镇流器的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及用于对气体放电灯供电的电路。更具体地，本发明涉及一种镇流器，其包括将"接头到支架(socket-to-fixture)电压"限制 在要求的限制之内的装置。
背景技术：
在本领域中公知用于在所谓的"瞬时启动(instant start)"操作模式 中使荧光灯工作的镇流器。瞬时启动操作需务慎流器提供非常高的电压 (例如大约650伏特RMS )以《更正确地^f吏灯开始发光。用于实现瞬时启动镇流器的常见电路拓朴包括电流馈电自振荡半桥 型逆变器和隔离并联谐振输出电路。这种拓朴由于其可靠性和高成本效益 而被广泛4吏用。图1描述了包含前述电路拓朴的现有镇流器10的示例。在工作期间， 镇流器10在输出连接210和输出连接202、 204中的每一个之间提供比较 高的电压(例如650伏特RMS )以使Z使灯32、 34开始发光。在灯32、 34开始发光之后，镇流器10提供幅值有限的电流以便使灯32、 34以稳 定状态工作。对于涉及T8型灯的应用，镇流器10提供的高点火电压不会呈现任 何与适用规章或者安全要求有关的实际困难，该适用规章或者安全要求涉 及可能存在于灯接头(其连接到输出连接202、 204、 210)和灯支架的框 架(其连接到地)之间的最大电压。因此，图l所描述的电路拓朴被广泛 地用于对T8型灯供电，而不ii^涉及最大"接头到支架电压"的任何规 章/安全要求。另一方面，对于涉及较低瓦特数T5型灯(例如28瓦特、35瓦特和 40瓦特T5灯)的应用，情况就不同了。较低瓦特数T5灯的点火电压一 般需要与T8灯所需的水平相同(例如650伏特RMS)。然而，关于T5 灯的灯支架的要求一,定"接头到支架电压"必须不超过430伏特RMS(即430VAC )。遗憾的是，对于涉及T5 (或者更小直径的)灯的应用， 镇流器10通常不能满足高点火电压(例如650伏特RMS )和最大"接头 到支架电压"(即小于430伏特RMS )的双重要求，这两个要求是相互矛 盾的。
图2示出了有助于针对"接头到支架电压"理解镇流器10的^Mt的 简化电路模型(即等效电路)。将装置模型化为连接在输出连接202、 210 (其依次耦合到灯支架40中的相应接头)之间的650VAC电压源。通常 使输出连接202、 210和其相应的接头与灯支架40和地80电隔离。在理 想的情况下，650VAC电压源是均匀分布的，使得"接头到支架电压"(即 存在于每一个灯接头和地之间的电压)不超过大约325VAC，其正好在所 需要的430VAC的限制之内。然而，在实际镇流器中，由于存在到地的泄 漏阻抗和杂散电容，输出电路200—般是显著不平衡的。因此，在镇流器 IO的实际阻抗中，650VAC通常不是均匀分布的，并且涉及灯接头中的至 少一个的"接头到支架电压"可能超过所要求的430VAC的限制。此夕卜， 由于镇流电容器252、 254都耦合到二次绕组234的单端，因此镇流器IO 中的输出电路200的结构固有地不对称；该不对称在无负栽状况下(即在 使灯32、 34开始发光之前，或者当灯32、 34中的一个或者多个无效或者 从灯支架中移除时)具有进一步加剧两个灯接头(相对于地)之间的电压 分布的不平衡的效果。
如前所述，已知镇流器10的电路拓朴是可靠的并且具有高成本效益。 虽然当镇流器10用于对T8灯供电时"接头到支架电压" 一般不是问题, 但是对于涉及T5灯(或者更小直径的灯)的应用则产生问题。因此，需 要一种方法用来使镇流器10的电路拓朴适合对较低瓦特数的T5灯供电， 同时满足对于T5灯支架^F格的"接头到支架电压"限制。因此，以高 效、节能并且经济的方式实现这种方法的镇流器与现有技^M目比将显示显 著的改进。
图l描述了根据现有技术的用于对气体放电灯供电的镇流器。
图2描述了关于图1的现有技术的镇流器的电路模型。
图3描述了根据本发明的优选实施例的用于对气体放电灯供电的镇 流器。图4描述了关于根据本发明的优选实施例的图3的镇流器的电路模型。
具体实施例方式
图3描述了用于对包括一个或多个气体放电灯32、 34的灯负载30 供电的镇流器10。镇流器10包括逆变器100和输出电路200。
逆变器100包括第一和第二逆变器输入端102、 104和逆变器输出端 106。在工作期间，逆变器100 (经由输入端102、 104)接Jj^本为直流 (DC)的电压源Vra化并且(在输出端106处)4^供交流(AC)输出电 压。如图1所示，优选作为电流馈电自振荡半桥型逆变器来实现逆变器 100，其结构和工作细节对于本领域技术人员是公知的。然而，可以设想 逆变器100可以用本领域已知的多个可选配置中的任意一个来实现，例如 驱动(与自振荡相对)半桥型逆变器、全桥型逆变器或者推挽型逆变器。
输出电路200包括多个输出连接202、 204、 210、输出变压器230和 P艮压阻抗260。多个输出连接202、 204、 210被配置为耦合到灯负载30 (灯负载30通常可以包括任意数量的灯，但是一般限于一个到四个灯之 间)的一个或者多个灯，并且最少包括第一输出连接202和回膝渝出连接 210;在图3中，第一输出连接202和回路输出连接210均耦合到第一灯 32,而第二输出连接204和回,出连接210均耦合到第二灯34。输出 变压器230包括一次绕组232和二次绕组234。 一次绕组232耦合到逆变 器输出端106。 二次绕组234可操作地耦合到第一输出连接202、第二输 出连接204和回,出连接210。对于本领域技术人员很明显， 一次绕组 232和二次绕组234不仅彼此磁耦合，iE^耦合到逆变器100内的基极驱 动绕组236、 238 (它们提供用于对晶体管130、 150的换流进行控制的信 号)。二次绕组234包括抽头连接240，其通常可以位于沿着二次绕组234 的多个位置中的任意一个处。P艮压阻抗260耦合在二次绕组234的抽头连 接240和地80之间。
如这里进一步所说明的，输出电路200内P艮压阻抗260的存在允许以 高成本效益的方式(即通过使用例如包括自振荡半桥逆变器和隔离并联谐 振输出电路的经济的电i^6朴)来实现镇流器IO，同时对镇流器10提供 满足与在灯支架(其连接到地80)和灯支架接头(即其连接到输出连接 202、 204、 210)中的每一个之间允许出现的最大电压有关的适用安全/规章要求的能力。虽然镇流器10最适合用于对较低瓦特数(例如28瓦特、 35瓦特和40瓦特)的T5型灯供电，以便满足涉及这些灯的支架的更严 格的"接头到支架电压"限制，但A^当理解，镇流器10同样适合用于 对其它灯类型(例如T8型灯以及具有比T5灯更小的直径的灯)供电。
在镇流器10和输出电路200工作期间，在第一输出连接202和地80 之间存在第一电压，在回i^渝出连接210和地80之间存在第二电压。由 于限压阻抗260的存在，第一电压和第二电压各自限制到不大于大约430 伏特的均方根(RMS, root-mean-square)值。如前所述，对于涉及T5 型灯的应用，相关的安全/规章要求对在灯支架(其连接到地)和灯支架 接头(其连接到输出连接202、 204、 210)中的每一个之间可以存在的电 压规定了 430伏特RMS的限制。
在镇流器10和输出电路200的优选实施例中，确定二次绕组234的 抽头连接240的位置，并且确定限压阻抗260的大小，使得当第一输出连 接202和回路输出连接210之间的电压具有大约650伏特RMS的值(该 值一般用于涉及T8型灯或者更低瓦特数，例如28瓦特、35瓦特和40瓦 特的T5型灯的瞬时启动应用)时，将地80与第一输出连接202和回路 输出连接210中的任意一个之间的电压限制到小于大约430伏特RMS的 值。
优选地，并且如将在这里进一步详细说明的，选择P艮压阻抗260具有 大约二十万欧姆级的阻抗。
优选地，二次绕组234的抽头连接240是中心抽头；即，优选抽头连 接240位于二次绕组234的中点。然而，当然在地80与输出连接202、 204、 210中的每一个之间存在的所产生的最大电压不超过适用限制(例 如430伏特RMS)的情况下，可以设想抽头连接240不需要准确地位于 二次绕组234的中点。
为了简单并且具有高成本效益，优选用电阻来实现P艮压阻抗260。用 于实现P艮压阻抗260的电阻可能需要多于一个的电阻器，由适用电压和功 率额定值来决定。作为指导，优选用于实现限压阻抗260的电阻应当具有 大约二十万欧姆级的电阻并且具有大约两瓦特级的功率额定值。
在镇流器10的优选实施例中，输出电路200作为隔离并联谐振型输 出电路来实现，(除了这里所描述的部件之外)其还包括谐振电容器210、 直流(DC)阻隔电容器220和第一镇流电容器252。谐振电容器210与输出变压器230的一次绕组232并联耦合。DC阻隔电容器220耦合在谐 振电容器210和电路地60之间。第一镇流电容器252耦合在输出变压器 230的二次绕组234和第一输出连接202之间。对于涉及对多于一个的灯 供电的镇流器10的应用，输出电路200包括附加输出连接(例如输出连 接204,当要对笫二灯34供电时其存在)和镇流电容器(例如镇流电容 器254，同样当凌^对第二灯34供电时其存在)，由镇流器10要供电的灯 的数目来决定。
图4示出了在二次绕组234的抽头连接240是中心抽头的优选结构下 有助于理解图3的镇流器10中的P艮压阻抗260的工作效果的简化的电路 模型(即等效电路)。如图4所示，通过耦合到中心抽头的P艮压阻抗，二 次绕组两端的电压(例如650伏特RMS)被有效地分为两个电压源(每 一个具有325VAC或者325伏特RMS的幅值)。相应地，在适当地确定 了限压阻抗260的大小的情况下，在输出连接202和地80之间以及在输 出连接210和地80之间可能出现的最大电压将被安全地限制到不大于430 伏特RMS。这与现有技术的镇流器10 (图1)形成对照，在现有技术的 镇流器10中， 一般状况下在输出连接202、 210和地80之间出现的"接 头到支架电压"中的至少一个可能超过430伏特RMS。
应当指出，对于确定P艮压阻抗260的大小，为了提供有效的电压限制 并且保证"接头到支架电压"不超过大约430 VAC的限制，应当将阻抗 260选择为低于在灯接头(和/或二次绕组234 )和灯支架(即地80)之间 存在的任何泄漏阻抗。另一方面，阻抗260必须足够大以保证镇流器10 符合关于最大允许泄漏电流的适用安全标准(如Underwriters Laboratories所规定的)。相信大约200千欧级的阻抗是满足这两个竟争 性要求的合适的值(即P艮压阻抗260的阻抗)。
因此，镇流器10提供了一种高成本效益的方案，用于对气体放电灯 尤其是较低瓦特数的T5型的灯供电，同时满足与"接头到支架电压"有 关的适用限制。
虽然参考特定优选实施例说明了本发明，但是本领域技术人员可以进 行大量变形和变化而不脱离本发明的新颖的精神和范围。例如，应当i人识 到，镇流器10不必局限于对两个气体放电灯供电(如图3所示)，其可以 用于对包括单个气体放电灯或者三个或更多气体放电灯的灯负载供电。
权利要求
1.一种用于对包括至少一个气体放电灯的灯负载供电的镇流器，所述镇流器包括逆变器，其包括第一和第二逆变器输入端以及逆变器输出端；以及输出电路，其包括多个输出连接，其被配置为耦合到灯负载，所述多个输出连接包括第一输出连接和回路输出连接；输出变压器，其包括耦合到逆变器输出端的一次绕组以及可操作地耦合到第一输出连接和回路输出连接的二次绕组，其中，二次绕组包括抽头连接；以及限压阻抗，其耦合在二次绕组的抽头连接和地之间。
2. 根据权利要求l所述的镇流器，其中在第 一输出连接和地之间存在第 一 电压； 在回5$^出连接和地之间存在第二电压；以及第一电压和第二电压各自限制到不大于大约430伏特的均方根值。
3. 根据权利要求1所述的镇流器，其中，确定二次绕组的抽头连接 的位置，并且确定限压阻抗的大小，使得当第一输出连接和回5 出连接 之间的电压具有大约650伏特的均方根值时，将地与第一输出连接和回路 输出连接中的任意一个之间的电压限制到小于大约430伏特的均方根值。
4. 根据权利要求1所述的镇流器，其中，P艮压阻抗具有大约二十万 欧姆级的阻抗。
5. 根据权利要求1所述的镇流器，其中，二次绕组的抽头连接是中 心抽头。
6. 根据权利要求1所述的镇流器，其中，P艮压阻抗包括电阻。
7. 根据权利要求6所述的镇流器，其中，电阻是大约二十万欧姆级的。
8. 根据权利要求6所述的镇流器，其中，确定二次绕组的抽头连接 的位置，并且确定电阻的大小，使得当第一输出连接和回,出连接之间 的电压具有大约650伏特的均方根值时，将地与第一输出连接和回路输出连接中的任意一个之间的电压限制到小于大约430伏特的均方根值。
9. 根据权利要求8所述的镇流器，其中，二次绕组的抽头连接是中 心抽头。
10. 根据权利要求9所述的镇流器，其中，电阻是大约二十万欧姆级的。
11. 根据权利要求l所述的镇流器，其中，输出电路还包括 谐振电容器，其与输出变压器的一次绕组并^合； 直流阻隔电容器，其耦合在谐振电容器和电路地之间；以及 第一镇流电容器，其耦合在输出变压器的二次绕组和第一输出连接之间。
12. 根据权利要求1所述的镇流器，其中，逆变器是如下逆变器中的 至少一个半桥型逆变器；自振荡型逆变器；以及电流馈电型逆变器。
13. 根据权利要求l所述的镇流器，其中，逆变器是电流馈电自振荡 半桥型逆变器。
14. 一种用于对包括至少一个气体放电灯的灯负载供电的镇流器，所 述镇流器包括逆变器装置，用于接M本直流的电压源并提供交流输出电压；以及输出电路装置，用于接收逆变器装置的交流输出电压并且提供幅值有 限的电流，以便使至少一个气体放电灯工作，所述输出电路装置包括多个输出连接，其被配置为连接到至少一个气体放电灯；以及限压阻抗装置，用于将地和输出连接中的每一个之间的电压限制 到小于大约430伏特的均方根值。
15. 根据权利要求14所述的镇流器，其中 逆变器装置是半桥型逆变器，其包括第一和第二逆变器输入端，其被配置为接)1^本直流的电压源；以及逆变器输出端，逆变器在所述逆变器输出端处提供交流输出电压；以及输出电路装置是并联谐振型输出电路，其包括第一输出连接和回路输出连接，其中，所述第一输出连接和回路 输出连接被配置为耦合到至少 一个气体放电灯；输出变压器，其包括一次绕组，其耦合到逆变器输出端；以及二次绕组，其可操作地耦合在第一输出连接和回,出连接 之间，其中二次绕组包括抽头连接；谐振电容器，其与输出变压器的一次绕组并^合；直流阻隔电容器，其耦合在谐振电容器和电路地之间；第一镇流电容器，其耦合在二次绕组和第一输出连接之间；以及其中，限压阻抗装置耦合在抽头连接和地之间。
16. 根据权利要求15所述的镇流器，其中，P艮压阻抗装置具有大约 二十万欧姆级的阻抗。
17. 根据权利要求15所述的镇流器，其中，二次绕组的抽头连接是 中心抽头。
18. 根据权利要求17所述的镇流器，其中，限压阻抗装置包括电阻。
19. 根据权利要求18所述的镇流器，其中，电阻是大约二十万欧姆 级的。
20. —种用于对包括至少一个气体放电灯的灯负载供电的镇流器，所 述镇流器包括电流馈电半桥型逆变器，其包括第一和第二逆变器输入端，其被配置为接^本直流的电压源；以及逆变器输出端；以及 并联谐振型输出电路，其包括第一输出连接和回路输出连接，其中，第一输出连接和回,出 连接被配置为耦合到至少 一个气体放电灯；输出变压器，其包括一次绕组，其耦合到逆变器输出端；以及二次绕组，其可操作地耦合在第一输出连接和回,出连接 之间，其中二次绕组包括中心抽头连接；谐振电容器，其与输出变压器的一次绕组并联耦合；直流阻隔电容器，其耦合在谐振电容器和电路地之间；第一镇流电容器，其耦合在二次绕组和第一输出连接之间；以及限压电阻，其耦合在地和输出变压器的二次绕组的中心抽头连接 之间，限压电阻具有大于大约二十万欧姆级的电阻。
全文摘要
本发明涉及一种具有“接头到支架电压”限制的镇流器。用于对至少一个气体放电灯(32)供电的镇流器(10)包括逆变器(100)和输出电路(200)。输出电路(200)包括输出变压器(230)和用于连接到一个或多个灯(32、34)的输出连接(202、204、210)。输出变压器(230)的二次绕组(234)包括抽头连接(240)。限压阻抗(260)耦合在抽头连接(240)和地(80)之间。确定抽头连接(240)的位置，并且确定限压阻抗(260)的大小，使得地(80)和输出连接(202、204、210)中的任意一个之间的电压保持在规章和/或安全要求所规定的适用限制以下。
文档编号H05B41/285GK101287321SQ20081009043
公开日2008年10月15日 申请日期2008年4月14日 优先权日2007年4月12日
发明者于清红, 约瑟夫·L·帕里塞拉 申请人:奥斯兰姆施尔凡尼亚公司