专利名称：用于放电灯的电子镇流器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于放电灯的电子镇流器，特别涉及一种高强度放电灯，例如一种用作汽车的前照灯及投射灯的金属卤化物灯。
背景技术：
目前，高强度放电灯已被用来作为汽车的前照灯及投射灯。由于这种应用的特殊性，这种灯必须能在打开时迅速地增加光通量。特别是，汽车灯必须满足几秒之内就增加光通量至足够高水平的要求。当设计能确保光通量迅速增加的镇流器时，应该考虑由于光输出的过冲(overshooting)或下冲(undershooting)，灯特性的可能变化引起的达到规定的光输出水平的值得注意的延迟。
公开号为2946384的日本专利公开了一种意图通过无延迟地增加光输出至足够高水平的尝试来补偿灯特性的变化的镇流器。这种镇流器监测施加到灯上的电压，并根据所监测的电压的具体变化来控制输出功率。该经测得的电压校正的输出功率，被一模拟电路设置为随着从大瓦特数的起始状态到恒稳的常瓦特数状态的时间变化。然而，由于模拟电路固有的时间常数，仅有某些延迟能导致输出功率改变，从而，输出功率不能与从灯的起始状态至恒稳状态的过渡周期内给定的灯特性准确匹配，并且也因为仅根据当前输出功率，而不是预期的随后时间的输出功率来确定随后给定的目标输出功率，现有的镇流器被发现不能令人十分满意地校正输出功率来准确反应所测得的灯的状态。
发明内容
本发明正是考虑到上述不足而完成，以提供一种用于放电灯的电子镇流器，其能够仅通过一个固定时间周期启动并引导灯成功地进入恒稳状态，而不需考虑灯特性的可能变化。根据本发明的镇流器包括功率转换器，其提供用于运作放电灯的已调节的输出功率，灯电压监测器，其监测施加到灯的灯电压；灯电流监测器，其监测提供给灯的灯电流；以及控制器，其根据测得的灯电压和灯电流调节功率转换器，以改变输出功率。
该控制器被配置为包括灯电压表，电压偏差检测器，偏移量功率供应器及灯功率表，目标功率发生器与指令器。该灯电压表指定施加到灯的参考灯电压，该参考电压被设定为随灯启动后所经过的时间而变化。该电压偏差检测器获得灯电压被监测的某一时刻的，所测得的灯电压与参考电压之间的与电压相关的偏差，并提供表示与电压相关的偏差的电压校正系数。该电压校正系数被提供给偏移量功率供应器，在那里被处理为偏移量功率。该灯功率表指定施加到灯的参考灯功率，该参考灯功率被设定为随所述灯启动后所经过的时间而变化。该目标功率发生器根据该偏移量功率持续校正参考灯功率。响应于该目标灯功率，该指令器提供用于调节输出功率与目标灯功率匹配的控制命令。该电压偏差检测器多次更新电压校正系数，直到灯的光通量会聚为某一水平，并且该目标功率发生器对应于更新的电压校正系数更新目标灯功率。这样，目标灯功率能够被持续地更新或校正，而能很好地反应测得的灯的状态。
由于上述表能够确定从灯启动的高功率状态至恒定的固定功率状态的过渡周期期间的预期的标准灯特性，检测特定的灯关于标准特性的准确偏差，并将该偏差作为电压校正系数提供给该特定的灯是容易做到的。从而，能够给出正确反应电压校正系数的目标灯功率。换句话说，该镇流器的输出功率能够被调节，即该参考灯功率能够被校正得与该灯的灯特性相一致。因此，能够控制该输出功率持续并可靠地变化，以在规定时间内准确获得至恒定的固定功率状态的平滑过渡。
有关这一点，还应注意对使用有利于减少环境负载的无汞高密度放电灯作为汽车前照灯存在着增长的需求。这种无汞的放电灯，除了具有作为稀有气体的氙之外，还具有金属卤化物填充物如具有相对高气压的乳酸锌，作为汞的替换填充物。由于无汞的特性，在灯温达到某一水平之前，氙起支配性作用，因此，灯要获得充分的发光水平必需一个相对长的上升时间。尽管在灯启动时，提供增长的灯功率来缩短上升时间可能是有效的，但这种增长的灯功率必将导致在灯启动之后紧接着的某一时间，灯突然增加其光通量，由此导致不希望的光通量的过冲，并且最终延迟达到稳定光通量的时间。由于本发明的镇流器能够考虑到不期望的光通量的过冲发生的时机，以及由此能够及时地减少灯功率，以确保光通量的稳定地增加而不引发过冲，本发明的镇流器被发现对于无汞放电灯也是有利并有效的。
在本发明的一个实施例中，电压偏差检测器被设计为计算测得的灯电压随时间的变化率(ΔVs)与参考灯电压随时间的变化率(ΔVref)之间的与电压相关的偏差 并获得电压校正系数(VCR)，该系数是偏差的积分，由VCR=Σ·(ΔV·s-ΔVref)]]>所限定。关于这一点，偏移量功率供应器给出偏移量功率POF，该偏移量功率POF是关于所述电压校正系数VCR的函数，表达为POF=f{Σ·(ΔV·s-ΔVref)},]]>并且目标功率发生器产生目标灯功率(PTG)，该目标灯功率(PTG)是参考灯功率(Pref)减去偏移量功率(PTG＝Pref-POF)。
可选择的，电压偏差检测器可被设计为给出由测得的灯电压和参考灯电压之间的误差电压(VCR＝Vs-Vref)限定的电压校正系数(VCR)。在这种情况下，偏移量功率供应器给出偏移量功率，其为电压校正系数的函数，表达为POF＝f{(Vs-Vref)}。同样地，目标功率发生器提供目标灯功率(PTG)，其是由参考灯功率(Pref)减去偏移量功率(PTG＝Pref-POF)。
控制器可具有当电压校正系数增加时，减少偏移量功率变化率的函数，这样，可以避免不适当地降低输出功率，否则，将导致灯的熄灭。
同时，该控制器可被设计为当从灯启动开始，经过的时间超过预定时间周期时，减少偏移量功率的绝对值。通过在预定时间周期经过之后减少偏移量功率的方案，能够在转换光通量至稳定水平的时间内，持续地控制目标灯功率逐渐接近参考灯功率。
优选地，在经过预定时间周期之后，在此期间已经获得预期的光通量，使控制器不增加输出功率。因此，不会额外增加输出功率，从而避免了无意识地光输出的增加。否则，输出功率的微小增加都将导致光输出不适当的和突然地增加。
该控制器优选为包括限制器，当目标灯功率被校正为少于额定功率时，该限制器增加输出功率至额定功率。因此，可以避免无意识地降低输出功率，否则将发生噪音的干扰。同时，当目标灯功率被校正为超过最大灯功率时，该限制器可被设计为限制输出功率低于最大灯功率，以避免光通量无意识地过分增加。
此外，该控制器可被设计为包括校正限制器，其限制偏移量功率超过某一范围变化，从而限制提供至灯的输出功率的不适当地增加或减少。
该控制器可被设计为，仅在从启动该灯开始，经过预定时间之后，目标功率发生器被激活而校正参考灯电压。该预定时间被选择为这一时间，在该时间后，电压校正系数能够提供良好的基准以成功校正参考灯功率。
除了使用预定时间之外，还可以将发光效力作为启动灯功率的校正的尺度。同时，对于无汞放电灯，即使在输出功率从刚刚启动灯开始经过某一时间之后开始降低，发光效力被发现仍在增加。同时，发现经过该一定时间之后，表示发光效力的参数上的变化能够提供一个用于校正灯功率的良好基准，以持续和平滑地引导灯在预定时间内地进入恒定的状态。因此，对于运行无汞放电灯而言，通过利用表示发光效力的参数，来依靠上述确定启动功率校正的时机的方案是尤其便利的。同时，即使为了避免因输入功率的降低与镇流器的温度过于增加而分别引起的电压源的抖动与保护镇流器的目的，而限制最大灯功率时，上述方案被发现能够有效的无延迟地增加光通量。
为了上述目的，该控制器优选为包括鉴别器，其检查表示灯的发光效力的参数，并且当该参数满足表示发光效力增加至某一水平的预定判据时，发出触发信号。当出现触发信号时，允许目标功率发生器校正参考灯功率。
该参数可以是积分后的灯功率，也就是说，从灯启动开始，所提供的灯功率的总和，或者是计算出的目标灯功率的总和。
该鉴别器可以被配置为，给出测得的即时灯电压和在灯启动开始时测得的启动灯电压之间的电压差值。关于这一点，该判据被设置为该电压差值是否大于预定电压，以使得当该电压差值超过该预定电压时，该鉴别器发出触发信号。
可选择的，该鉴别器可被配置为给出当前测得的灯电压的变化率，并且该判据被设置为该变化率是否大于预定值，以使得当该变化率超过该预定值时，该鉴别器发出触发信号。
此外，该鉴别器可包括重启调节器，其给出表示从灯熄灭开始的熄灭时间的信号。该判据的上述预定值设置为随熄灭时间的减少而减少。通过这种设置，可以改变输出功率，使其充分地与热灯表现出的不同的灯特性相匹配，由此确保成功重启该灯。
从下面结合附图，对优选实施例的描述中，可更清楚明了本发明的这些及其他目的和优点。
图1为根据本发明的第一实施例的电子镇流器的电路图；图2A至图2F分别示出了上述镇流器的运作时的波形图；图3示出了上述镇流器的控制顺序的流程图；图4示出了上述镇流器的部件的方框图；图5示出了上述镇流器的功率校正顺序的流程图；图6至图8分别示出了上述镇流器的各种修改的电路图；图9为根据本发明的第二实施例的电子镇流器的电路图；图10示出了第二实施例的修改的电路图；图11示出了修改的镇流器的运作图；及图12A至12F分别示出了修改的镇流器的运作时的波形图。
具体实施例方式
现在参照图1，其为根据本发明的第一实施例的运作气体放电灯的电子镇流器。该镇流器包括从固定的DC电压源1提供已调节的DC电压的DC-DC转换器10，接收该已调节的DC电压并输出AC功率给放电灯30的逆变器20，以及提供一个高的启动灯电压以启动灯30的触发器32。该转换器10包括具有初级线圈11和次级线圈12的变压器，以及与初级线圈11串联后与DC电压源1并联的开关晶体管13。滤波电容器14与二极管15串联后与次级线圈12并联以积聚该DC电压。通过控制器40所确定的变化的占空比来驱动该开关晶体管13打开及关闭，以调节供给到逆变器20的直流输出电压，从而将所得到的AC功率提供给灯30。逆变器20包括四个以全桥式结构连接的开关晶体管21至24，该逆变器20接收来自转换器10的直流输出电压，并供给交流输出功率至灯30。通过驱动器25以交替关系同时打开和关闭一对对角相向的开关晶体管21和24与另一对对角相向的开关晶体管22和23。
控制器40包括灯电压监测器41与灯电流监测器42，用于监测提供给逆变器20的表示灯电压与灯电流的电压和电流，以识别灯的实时状态。连接该灯电压监测器41，以接收来自分压器的电压，该分压器由电阻16和17构成，并与电容器14并联。连接该灯电流监测器42，以接收流经微电阻18的电流。控制器40包含用以改变转换器10的开关晶体管13的占空比的PWM驱动器45，用于持续调节提供至灯的输出功率，以提供足够数量的灯功率至灯，以及用于在预定的灯启动时间内激活灯发出足够的光输出，这些将在下文详细讨论。
在讨论控制器40的细节之前，请注意相同额定功率的灯固有地承受灯特性的改变，该灯特性的改变将导致灯在从操作该灯启动到预定的光强度即光通量时的延迟。特别是当灯用作汽车的前照灯时，这种延迟更应当避免，以使驾驶员免于处于不确定状态。例如，当额定光通量被设定为是在十五(15)分钟过去之后所获得的光通量时，优选地，用于这种用途的镇流器以每一(1)秒额定光通量的25％至150％作用于该灯，并且自作用于该灯开始的1至4秒内，以额定光通量的80％至130％作用于灯。此外，如图2A所示，众所周知，正是在被启动即被触发时的开始，灯30需要很大的功率，并且在灯达到其额定条件时，需要降低功率。当在具有相同额定功率的灯之间出现灯特性的改变时，光通量将沿不同的特性曲线α，β及γ增加，如图2B所示。即，当被称为参考灯功率Pref的图2A的灯功率曲线，被选定为与具有特性曲线α的判据灯相匹配时，并且该镇流器提供参考灯功率Pref时，该具有特性β及γ的灯将会太早或太迟地集合其光通量至稳定水平。在上述任一情况下，仅需经过多于作用于具有特性曲线α的灯的延迟的一些延迟，都将达到稳定的光通量，如图2B所示。
为避免上述不希望的延迟，本发明被设置为，从开始提供给该灯输出功率的一段固定时间内，适度地会聚光通量至稳定水平。换句话说，即使把提供给具有特征曲线α的灯的参考灯功率Pref提供给具有特征曲线β及γ的灯，也能够适当地校正或修改该参考灯功率Pref，从而使光通量能够适当地增加并会聚至稳定水平，并且经过的时间与曲线α会聚至稳定水平的时间相同。
如图2C所示，具有不匹配的特性(β或γ)的灯相对于具有匹配特性(α)的灯将增加的光通量的偏差，被发现能够很好地反应所测得的灯电压Vs和参考灯电压Vref之间对应的偏差，该参考灯电压Vref被定义为对应于具有特性(α)的灯。基于上述发现，控制器40被设计为借助于所测得的灯电压Vs相对于参考灯电压Vref的偏差来校正参考灯功率Pref。此外，如图2A至2E所示，在一定的时间周期T1至T3内，即在提供高且稳定的输出功率以开始增加灯的光通量的初始周期与提供低且稳定的输出功率以保持提供稳定的光通量的稳定周期之间的过渡期内，持续校正灯功率。
返回到图1，控制器40包括参考灯功率表50与参考灯电压表60，分别用于存储均随经过的时间变化的参考灯功率Pref与参考灯电压Vref。包括电压偏差检测器61，来计算所测得的电压随时间的变化率(ΔVs)与参考电压(ΔVref)随时间变化率之间的与电压相关的偏差 并获得电压校正系数(VCR)，该系数为偏差的积分，由VCR=Σ·(ΔV·s-ΔVref)]]>限定。与电压偏差检测器61连接的是提供偏移量功率POF的偏移量功率供应器62，该偏移量功率POF为关于电压校正系数VCR的函数，表达为POF=f{Σ·(ΔV·s-ΔVref)}.]]>该偏移量功率被包含在控制器40中的从灯功率表50接收参考灯功率的目标功率发生器51所利用。目标功率发生器51提供参考灯功率(Pref)减去偏移量功率(PTG＝Pref-POF)之后的目标灯功率PTG。误差放大器44接收该目标灯功率PTG，还接收灯功率计算器43所获得的测得的灯电流和灯电压的乘积的瞬时灯功率。在PWM驱动器44中处理误差放大器44的输出，用以调节实际提供给灯30的输出功率，以与目标灯功率PTG匹配。从这种意义来说，误差放大器44与PWM驱动器45共同构成了一个提供用于调节输出功率以与目标灯功率匹配的控制命令的指令器。这样，参考灯功率Pref被持续校正以提供目标灯功率PTG，从而能以预期的模式平滑地增加光通量，而不需考虑灯特性的可能变化。
应注意关于这一点，即偏移量功率供应器62被设置为在时间周期T1至T2内提供偏移量功率POF=f{Σ·(ΔV·s-ΔVref)},]]>从而在时间T3之前，逐渐降低偏移量功率的绝对值至零，如图2E所示，从而使得目标功率PTG如图2F所示接近参考灯功率Pref。通常地，如果预期灯发出稳定的光通量，时间T1及T2分别被选为提供输出功率至灯使灯启动后的2秒及12秒，而T3一般被预定为灯启动后的30秒。在时间T1至T2之间，偏移量功率供应器62以32毫秒的间隔更新POF=f{Σ·(ΔV·s-ΔVref)},]]>这样目标功率发生器51就能对应地更新目标灯功率PTG，从而确保以准确地反应所测得的灯的状态的方式来持续校正参考灯功率Pref。同时，在时间T2至T3之间，目标功率发生器51每隔32毫秒更新该目标功率，以使该目标灯功率逐渐接近参考灯功率。通过这种持续更新目标灯功率PTG的方案，允许具有特征曲线β或γ的灯30沿一条接近曲线α的曲线增加光通量，如图2B的细虚线所示。换句话说，灯的特性曲线β或γ被修改为尽可能地接近曲线α，如图2B中的箭头所示，使得该灯能够在相同时间内达到稳定的光通量水平，而不需考虑灯的特性变化。
在所示的实施例中，通过已提供至灯的输出功率的总和来确定时间T1，考虑到这一发现，即只有在光通量开始向稳定水平持续增加之后，即已经提供给灯一定数量的输出功率之后，灯特性的偏差对于校正参考灯功率刚刚够。为了这个目的，控制器40包括由灯功率积分器71与灯功率总和供应器72构成的鉴别器70。灯功率积分器71求出灯功率计算器43所获得的瞬时灯功率的积分，并输出已经提供至灯的灯功率的总和。在比较器73，比较所得到的灯功率的总和与灯功率总和供应器72提供的预定的目标灯功率的总和。当灯功率积分器71的输出超过目标灯功率的总和时，比较器73发出触发信号。由该触发信号激活电压偏差检测器61，以使得偏移量功率供应器62提供如上所述的用于校正参考灯功率Pref的偏移量功率。尽管所示出的方案是基于测得的灯功率来确定时间T1的，使用内部定时器来简单地依赖固定时间T1例如灯启动后2秒，同样也是可以的。时间T2及T3可以取决于或独立于时间T1被确定。
此外，鉴别器70包括重启调节器81，每当检测到灯关闭或意外熄灭产生的无负载状况时，该重启调节器81被重新设置。该重启调节器81确认镇流器进入无负载状况之后所经过的熄灭时间，并在重新启动灯30时，提供指示熄灭时间的热启动信号至重启灯功率适配器82与灯功率总和供应器72。设置该重启灯功率适配器82是用于使参考灯功率适应热灯所表现出的灯特性的改变，即大大减少将要提供给灯的初始灯功率，以及在熄灭时间减少时，缩短提供初始灯功率的时间。接着，适合的参考灯功率被提供给参考灯功率表50，以更新其中存储的参考灯功率Pref，从而补偿灯特性的改变。同时，响应于该热启动信号，灯功率总和供应器72运作以降低目标灯功率总和而与熄灭时间平衡，从而减少时间T1以加速对电压偏差检测器61的激活，用以在启动热灯时校正参考灯功率Pref。重启灯功率适配器82及灯功率总和供应器72被激活，以分别根据熄灭时间改变参考灯功率总和及目标灯功率。为了确定熄灭时间，调节器81可采用合适的定时器电路或其等效电路，这些电路被重新设置为根据灯的熄灭的检测来计算熄灭时间。重启调节器81可包括现有的多种用于无负载状态的检测，例如根据提供至灯的输出电压来检测，的电路中任一合适的电路。
实际上，即使在同样额定功率的灯之间，灯的启动特性仍具有不可避免的偏差。出于对此问题的考虑，控制器40被设计为提供参考灯功率Pref，该参考灯功率Pref被选择用于具有最低的光通量增加速率的灯。这样，镇流器就能够限定一个对应具有最低光通量增加速率的灯的灯特性的最大输出功率，从而确保不会对具有较高的光通量增加速率的灯产生过大的输出功率。当参考灯功率Pref被设置为增加具有最低的光通量增加速率的灯的光通量，以使光通量从灯启动后在一(1)秒内增加标准水平的25％至150％，以及从灯启动后在1至4秒内增加标准水平的80％至130％，以及当将该参考灯功率Pref提供至灯时，参考灯电压Vref被设置为沿一电压曲线而行。因此，当运作其他具有更高速率的灯时，镇流器不需要将目标灯功率增加到超过上述参考功率Pref。即目标功率可总在对于具有最低光通量增加速率的灯所获得的参考灯功率之下。通过上述结果，当考虑允许的灯功率，不仅包括瞬时灯功率，而且包括提升灯至恒稳状态所提供的灯功率的时间总和，最大灯功率能够直接通过灯参考功率Pref来确定。由于最大灯功率能够直接根据参考灯功率设置，即设置为一个固定值，选择特性与该最大灯功率对应的各种镇流器的部件是容易的。同时，既然镇流器只被给定一个最大灯功率，而允许成功控制具有相同的额定值但表现出不同的灯特性的灯，即使出现了噪音，控制器获得的用于具有较高的光通量增加速率的灯的目标灯功率亦能够被限制在最大灯功率，并永远不超过最大灯功率以保护镇流器与灯。此外，偏移量功率POF不能为负值，以使PTG＝Pref-POF易于进行，用以简化对应的处理。
就此而言，目标功率发生器51包括限制器，用于限制最大灯功率和额定灯功率之间的目标功率。为此，安排目标功率发生器51进行图3的顺序，其中，比较目标灯功率PTG与额定灯功率，以及供给镇流器最大灯功率。当发现目标灯功率PTG小于额定灯功率PRT时，设置目标灯功率PTG等于额定灯功率PRT。同时，当发现目标灯功率PTG超过最大灯功率PMX时，设置PRT等于PMX。此外，为了供给能准确反应所检测的灯电压的偏差的偏移量功率POF，以及使产生的目标灯功率PTG避免遭受可能的噪音，否则该噪音将给予目标灯功率突然变化，偏移量功率供应器62包括校正限制器66，用于限制偏移量功率POF超过规定范围改变。如图4所示，偏移量功率供应器62也包括函数发生器65，其提供校正功率PCR=f{Σ·(ΔV·s-ΔVref)},]]>以准确反应来自电压偏差检测器61的不断更新的电压校正系数VCR=Σ·(ΔV·s-ΔVref).]]>然后，通过比较变量PB求得校正功率PCR的值，该变量PB对应于前一刹那的偏移量功率POF，从而以图5中所示的方式验证该最新的偏移量功率POF。
图5示出了在时间T1过去之后，中断图3的顺序的功率校正顺序的流程图，在时间T2之前，每隔32毫秒重复步骤1至11，以确定最新的偏移量功率POF。在通过步骤1至4计算出校正功率PCR=f{Σ·(ΔV·s-ΔVref)}]]>之后，在步骤5首先比较PCR与前一刹那的POF，以确定直接预期的下一个偏移量功率(即在步骤4所获得的PCR)是否等于或小于前一刹那的偏移量功率。
如果POF＜PCR，即步骤4所获得的PCR大于前一偏移量功率(POF)，从而目标灯功率将改变至一较大范围，在步骤6重新设置POF为POF加上一个固定值PM。然后在步骤7再次比较增加了的POF与校正功率PCR，以确定增加了的POF是否等于或甚至大于校正功率PCR。如果POF≥PCR，即下一个预期的偏移量功率仍然大于校正功率，在步骤8，PCR，即POF和PCR中的较小者被赋值给下一个偏移量功率(POF＝PCR)。在步骤7，如果增加了的POF＜PCR，即下一个预期的偏移量功率将增加至PM的可容许范围，则确认POF作为下一个偏移量功率。
另一方面，如果在步骤5判断PCR≤POF，即下一个预期的偏移量功率保持不变或下降，则在步骤9重新设置POF为POF减PM。然后，在步骤10将减少了的POF再一次与校正功率PCR相比较，以确定减少了的POF是否低于PCR。如果POF大于PCR，即下一个预期的偏移量功率将以可允许的范围下降，产生的目标功率将不会过多地下降，进而确定POF作为下一个偏移量功率。如果POF＜PCR，即下一个预期的偏移量功率将下降至一不允许范围，则在步骤8重新设置POF等于PCR，即POF与PCR中的较大者，接下来确认POF为下一个偏移量功率。同时在减少偏移量功率的过程中，下一个偏移量功率POF能够被限制在下降到一个不大于PM的范围。
返回至步骤0，当时间T2已经过去，控制器40在时间T3之前切换至另一个将目标灯功率PTG逐渐向参考灯功率Pref会聚的顺序。即，该顺序被设计为在时间T3之前逐渐减少偏移量功率POF至零，而不是基于电压校正系数VCR计算偏移量功率POF。首先，在步骤12检验下一个偏移量功率POF是否为负值。当为负值时，也就是说，下一个目标灯功率PTG将会增加，该顺序进入步骤13，在此，通过将前一个灯功率减去一个瞬时当前灯功率，得到参考灯功率Pref的减少值(ΔPref＝Pref(n-1)-Pref(n))。然后在步骤14，将该减少值(ΔPref)与表示对正常期望的灯功率的减少值的校正因子Px相比较。
如果ΔPref＞Px，也就是说，灯功率必须减少一个大于校正因子的范围，并且下一个偏移量功率POF为负值，该顺序将经过步骤16和17进入步骤19，以使下一个偏移量功率POF增加Px。如果不满足ΔPref＞Px，同时POF为负值，则该顺序进入步骤15，在此Px被重新设置为等于ΔPref，以使减量Px被重新设置为等于或减至ΔPref，之后在步骤19，将POF增加Px。另一方面，当在步骤12发现POF为正值，则该顺序跳至步骤18，在此，下一个偏移量功率被减少Px。以这种方式，自步骤12开始的顺序确保了逐渐减少或会聚所产生的目标灯功率PTG到该参考灯功率，如图2F所示。这样，能够避免提供给灯的灯功率中的任何突然的变化，并因此能够避免不希望的光通量的过冲或非故意的灯熄灭。上述顺序每隔32毫秒重复，作为对图3的主控制顺序的中断，以持续地更新目标灯功率。
图6示出了一种改进的镇流器，这种镇流器除了灯功率积分器71外，与第一实施例相同。该灯功率积分器71自目标灯功率发生器51接收当前灯功率，并提供积分后的灯功率，以确定启动功率校正控制的时间T1。相同的部件由相同的参考标号表示，并且重复说明是不必要的。
图7示出了对镇流器的另一种修改，这种镇流器除了在控制器40中包括目标电流发生器52，用以基于电流来控制对提供给灯30的输出功率的调节外，与第一实施例相同。目标电流发生器52通过将目标灯功率PTG除以测得的灯电压Vs而提供目标电流Id。误差放大器44接收目标电流Id与测得的灯电流Is，并且激活PWM驱动器45，用以改变转换器10的输出功率以与目标灯功率相匹配。相同的部件也由相同的参考标号表示，并且重复说明是不必要的。
图8示出了对镇流器的又一种修改，这种镇流器除了在控制器40中包括目标电流发生器52，用以基于电流来控制对输出功率的调节，以及在鉴别器70中包括时间系数计算器171，其提供用于确定时间T1，即功率校正的开始的触发信号外，与第一实施例相同。相同的部件由相同的参考标号表示。时间系数计算器171从灯功率总和供应器72接收目标灯功率的总和，并且将该灯功率的总和除以目标灯功率PTG，以提供表示时间T1的时间系数。当灯启动后，由内部计时器计算的经过的时间达到该时间系数时，时间系数计算器171发出触发信号以激活电压偏差检测器61，从而启动该功率校正。在关于这一点也应注意，灯功率的总和被设置为根据热启动信号，也就是自重启调整器81的熄灭时间，以前面第一实施例所讨论的相同方式改变，从而确保灯成功热启动。
图9示出了本发明的第二实施例的电子镇流器，其基本上与第一实施例的修改相同，除了鉴别器70被配置为通过检测灯电压Vs来确定启动功率校正的时间T1。相同的部件由相同的参考标号表示。鉴别器70包括启动灯电压存储器74，其存储应用至灯30的测得的初始灯电压，减法器75，其提供测得的当前灯电压与初始灯电压的之间的电压差值，以及灯电压增量存储器76，其存储临界电压增量。当比较器77发现电压差值超过该临界电压增量时，发出触发信号至电压偏差检测器61，激活用于启动功率校正的相关单元，如参考图2A至2F所讨论的。
图10示出了一种改进的镇流器，这种镇流器除了鉴别器70通过检验测得的灯电压的变化率来确定时间T1外，与第二实施例相同。相同的部件由相同的参考标号表示。鉴别器70包括电压变化率计算器78，用以提供灯电压变化率，以及目标电压变化率存储器79，用以存储目标变化率。当瞬时灯电压变化率超过目标变化率时，比较器77发出触发信号，用于启动功率校正以及由此设定时间T1。
在上述实施例与修改中，结合复杂的功率校正控制举例说明了鉴别器70，如图2A至2F中所示。然而，这里所公开的确定时间T1的特定方案能够与在时间T1之后减少灯功率的简单方案结合起来使用，并且由此能够构成一个主题，该主题并不限于在此公开的复杂的功率校正的控制。特别是对于无汞放电灯，由于由此获得的时间T1与经过该时间光通量将增加而灯功率则减少的时间恰好一致，上述确定时间T1的方案被发现是最有效的。
在上述实施例及修改中，还示出了电压偏差检测器61，以提供电压校正系数VCR=Σ·(ΔV·s-ΔVref),]]>其可简单设定为提供VCR＝Vs-Vref，或其他反映变化的时间中测得的灯功率Vs和参考灯功率Vref之间的偏差的值。当电压校正系数(VCR＝Vs-Vref)被选择时，偏移量功率供应器62被设置为提供由POF＝f{Vs-Vref}限定的偏移量功率。
不考虑电压校正系数VCR是如何计算出的，而是限制偏移量功率的改变率被发现是有效的，如图11所示。更确切地说，当电压校正系数VCR增加时，偏移量功率供应器62被设置为降低其增加的变化率。通过这种设置，偏移量功率POF在电压校正系数VCR首次变得可感知时，以较高速率增加，并在VCR变大时，以较低速率增加。这意味着，所产生的目标灯功率能够在时间T1立即被充分地降低，并伴随那种如果灯功率不降低，就一定将引起过冲的光通量的增加，并且目标灯功率可免于在降低灯功率时被过分降低，以确保避免灯意外的熄灭。
此外，须注意本发明应不限于上述使用时间T2的控制方案，在该时间之后，偏移量功率供应器62不是基于电压校正系数VCR来提供偏移量功率POF的逐渐下降的绝对值，因此本发明还应包括这样一个控制方案，在该控制方案中，在时间T3之前，偏移量功率供应器62基于电压校正系数VCR提供偏移量功率POF，直到光通量会聚至稳定的水平，如图12A至12F所示。在这些图中，使用了相同的参考标号，以易于在图2A至2F与图12A至12F之间的特性比较。
在此公开的分离的特征可经适当地组合而构成任何其他属于本发明的范围内的修改。
本申请基于并要求2002年9月25日在日本提交的No.2002-279980及2003年6月27日在日本提交的No.2003-185856的日本专利申请的优先权，在此，通过引用将上述申请的全部内容清楚地合并于本发明中。
权利要求
1.一种用于放电灯的电子镇流器，包括功率转换器，其提供用于运作所述放电灯的已调节的输出功率，灯电压监测器，其监测自所述功率转换器施加到所述灯的灯电压；灯电流监测器，其监测自所述功率转换器提供给所述灯的灯电流；控制器，其根据测得的所述灯电压和灯电流，调节所述功率转换器以改变所述输出功率，其中所述控制器包括灯电压表，其指定将施加到所述灯的参考灯电压，所述参考电压被设定为随所述灯启动后所经过的时间而变化；电压偏差检测器，其获得所述灯电压被监测的某一时刻的，所测得的所述灯电压与所述参考电压之间的与电压相关的偏差，以提供表示所述与电压相关的偏差的电压校正系数，偏移量功率供应器，其处理所述电压校正系数，以给出随时间变化的偏移量功率，灯功率表，其指定将提供给所述灯的参考灯功率，所述参考灯功率被设定为随所述灯启动后所经过的时间而变化；目标功率发生器，其以时间为基础，根据所述偏移量功率，校正所述参考灯功率为目标灯功率，及指令器，其提供用于调节所述输出功率与所述目标灯功率匹配的控制命令，所述电压偏差检测器多次更新所述电压校正系数，直到所述灯的光通量会聚到某一水平，所述目标功率发生器对应于所述更新的电压校正系数，更新所述目标灯功率。
2.如权利要求1所述的电子镇流器，其中，所述电压偏差检测器计算所述测得的灯电压随时间的变化率(ΔVs)与所述参考灯电压随时间的变化率(ΔVref)之间的所述与电压相关的偏差(ΔV·s-ΔVref),]]>并获得所述电压校正系数(VCR)，该系数为所述偏差的积分，并由VCR=Σ·(ΔV·s-ΔVref)]]>限定，所述偏移量功率供应器提供所述偏移量功率，该偏移量功率是所述电压校正系数的函数，表达为POF=f{Σ·(ΔV·s-ΔVref)},]]>所述目标功率发生器提供目标灯功率(PTG)，该目标灯功率(PTG)为所述参考灯功率(Pref)减去所述偏移量功率(PTG＝Pref-POF)。
3.如权利要求1所述的电子镇流器，其中，所述电压偏差检测器给出所述电压校正系数(VCR)，该电压校正系数(VCR)由所述测得的灯电压(Vs)与所述参考灯电压(Vref)之间的误差电压(Vs-Vref)限定，并且其中，所述偏移量功率供应器提供所述偏移量功率，该偏移量功率是所述电压校正系数的函数，表达为POF=f{Σ(V·s-ΔVref)},]]>所述目标功率发生器提供所述目标灯功率(PTG)，该目标灯功率(PTG)为所述参考灯功率(Pref)减去所述偏移量功率(PTG＝Pref-POF)。
4.如权利要求2或3所述的电子镇流器，其中，所述控制器获得当所述电压校正系数增加时，减少所述偏移量功率的变化率的函数。
5.如权利要求2或3所述的电子镇流器，其中，当从灯启动开始，时间流逝到超过预定时间周期时，所述控制器减少所述偏移量功率的绝对值。
6.如权利要求5所述的电子镇流器，其中，在经过所述预定时间周期之后，所述控制器运作为不增加输出功率。
7.如权利要求1所述的电子镇流器，其中，所述控制器包括输出限制器，当所述目标灯功率被校正为小于额定灯功率时，该限制器增加输出功率至所述额定灯功率。
8.如权利要求1所述的电子镇流器，其中，所述控制器包括输出限制器，当所述目标灯功率被校正为超过最大灯功率时，该限制器限制输出功率低于所述最大灯功率。
9.如权利要求1所述的电子镇流器，其中，所述控制器包括校正限制器，其限制所述偏移量功率超过预定范围变化。
10.如权利要求1所述的电子镇流器，其中，从启动该灯开始，经过预定时间之后，所述目标功率发生器开始运作，以校正所述参考灯电压。
11.如权利要求1所述的电子镇流器，其中，所述控制器包括鉴别器，其检查表示所述灯的发光效力的参数，并且当所述参数满足预定判据时，发出触发信号，所述预定判据表示所述灯的所述发光效力增加到某一水平，并且其中，当出现所述触发信号时，所述目标功率发生器校正所述参考灯功率。
12.如权利要求11所述的电子镇流器，其中，从启动所述灯开始，所述鉴别器求得已提供给所述灯的灯功率的积分，以给出积分后的灯功率，并且其中，所述判据是所述积分后的灯功率是否超过预定值，以使得当所述积分后的灯功率超过所述预定值时，所述鉴别器发出所述触发信号。
13.如权利要求11所述的电子镇流器，其中，从启动所述灯开始，所述鉴别器求得将要被提供的目标灯功率的积分，以给出积分后的灯功率，并且其中，所述判据是所述积分后的灯功率是否超过预定值，以使得当所述积分后的灯功率超过所述预定值时，所述鉴别器发出所述触发信号。
14.如权利要求11所述的电子镇流器，其中，所述鉴别器获得作为目标灯功率的时间积分的目标灯功率总和，所述鉴别器将所述目标灯功率总和除以将要被提供至所述灯的瞬时灯功率，以获得时间系数，所述判据是灯启动之后经过的时间是否超过了所述时间系数，以使得当所述经过的时间超过所述时间系数时，所述鉴别器发出所述触发信号。
15.如权利要求12至13任一项权利要求所述的电子镇流器，其中，所述鉴别器包括重启调节器，其给出从所述灯熄灭开始的熄灭时间的系数，所述预定值随减少的熄灭时间而减少。
16.如权利要求14所述的电子镇流器，其中，所述鉴别器包括重启调节器，其给出从所述灯熄灭开始的熄灭时间的系数，所述最终的积分后的灯功率随减少的熄灭时间而减少。
17.如权利要求11所述的电子镇流器，其中，所述鉴别器给出测得的当前灯电压与启动所述灯开始时测得的启动灯电压之间的电压差值，并且其中，所述判据为所述电压差值是否大于预定电压，以使得当所述电压差值变得大于所述预定电压时，所述鉴别器发出所述触发信号。
18.如权利要求11所述的电子镇流器，其中，所述鉴别器给出当前测得的所述灯电压的变化率，其中，所述判据是所述变化率是否大于预定值，以使得当所述变化率变得大于所述预定值时，所述鉴别器发出所述触发信号。
全文摘要
一种用于放电灯的电子镇流器，其具有不考虑灯特性的可能变化，在固定时间内增加灯的光通量至稳定水平的控制器。该控制器分别采用参考灯功率表及参考灯电压表来限定随时间变化的参考灯功率和参考电压。该控制器包括电压偏差检测器，该电压偏差检测器给出表示参考电压和测得的灯电压之间的电压偏差的电压校正系数。该电压校正系数被偏移量提供器处理，而给出偏移量功率。还包括目标功率发生器，以根据该偏移量功率校正参考灯功率，并由此产生被持续更新和提供给灯的目标灯功率。
文档编号H05B41/28GK1596564SQ0380162
公开日2005年3月16日 申请日期2003年9月25日 优先权日2002年9月25日
发明者神原隆, 田中寿文 申请人:松下电工株式会社