专利名称：用于放电灯的点燃电路和方法
技术领域：
本发明涉及产生用于点燃放电灯的高压脉冲的点燃电路，该电路包括电容器与变压器的初级绕组和击穿装置的串联连接形成的并联电路，连接到所述并联电路用于接收电源电压的输入端子，所述变压器的次级绕组可连接到所述放电灯。
本发明还涉及产生用于点燃放电灯的高压脉冲的方法，该方法包括向储能装置提供电能；以及当预定量的能量存储在所述储能装置中时，通过变压器的初级绕组对所述储能装置进行放电，由此在所述变压器的次级绕组中产生所述高压脉冲。
为点燃放电灯，尤其是高强度气体放电(HID)灯，已知的方法是向所述灯提供高压脉冲以在灯的电极之间产生气体击穿。在第一类型的已知电子点燃电路中，高压点燃脉冲在没有被进一步控制的情况下提供给灯。这种点燃电路通常配备有诸如硅对称二端开关元件(sidac)或火花隙的击穿装置。如果其第一和第二端子之间的电压低于击穿电压，这种击穿装置是不导电元件。当所述电压超过所述击穿电压时，该击穿装置变得导电。电压一旦再次下降到所述击穿电压以下，该击穿装置又变得不导电。与所述击穿装置的并联连接的电容器被电源电压充电，直到该电容器上的电压超过所述击穿电压且该击穿装置变得导电。随后，该电容器通过变压器的初级绕组和该击穿装置放电，由此在所述变压器的次级绕组中产生高压脉冲。所述脉冲被提供给放电灯。一旦该电容器被放电，该击穿装置就变得不导电且该电容器可再次被充电。
当在灯中发生气体击穿，即灯被点燃且进入工作状态时，已知的是控制对该电容器充电的电压使其下降到该击穿装置的击穿电压以下。因此，该击穿装置不会再次变得导电，且该点燃电路停止产生高压脉冲。然而，如果灯未点燃，则该点燃电路一直产生所述高压脉冲。
在另一类型的点燃电路中，该电路被控制成对脉冲的产生进行定时，并且如果灯未点燃则停止产生所述脉冲。为此，使用可控击穿装置。例如IGBT。由于击穿装置得到控制，电压脉冲的定时可受到控制。受控击穿装置的另一优点在于这一事实，即，在灯点燃时电源电压并不需要下降到击穿电压以下以停止点燃电路。然而，缺点在于这种可控击穿装置的电压和电流有限并且相对昂贵。
本发明的目的是提供一种用于产生高压脉冲的点燃电路，该点燃电路可被控制成停止产生所述脉冲。
在根据权利要求1的点燃电路、以及根据权利要求4的产生用于点燃放电灯的高压脉冲的方法中实现该目的。
根据本发明的点燃电路有利地采用开关元件来阻止电容器被充电。该开关元件可被控制成断开电源电压和电容器之间的连接。如果电容器未被充电，则该击穿装置将不会变得导电，这是因为未达到击穿电压。因此，停止产生高压脉冲。
由于该点燃电路的操作可以被控制成停止，电源电压不需要下降到击穿装置的击穿电压以下。因此，可以保持高电源电压，并可有利地例如将其用于该点燃电路的其它部分或者用于在点燃之后操作灯。
如果放电灯未点燃，则该控制电路可控制该开关元件使其停止该点燃电路。例如，如果灯在预定时间段之后未点燃，则可假设灯坏了并且可以保持更多的能量。在灯未点燃的情况下切断高压脉冲也增加了安全性。该控制电路也可配置成使得用户可关断点燃电路。在一个实施例中，高压脉冲可以成串产生，即在预定时间段内(例如15秒)产生，而在所述串之间(例如，在30秒内)不产生，以便限制所产生的热并因此限制部件上的应力，从而增加它们的寿命。
由于该点燃电路不配备如上所述的可控击穿装置(例如IGBT)，但是配备了诸如火花隙或硅对称二端开关元件的击穿装置，所以该点燃电路适于在高电压和高电流下工作。这种高电压和/或高电流是点燃某些已知或未来类型放电灯所需要的。此外，根据本发明的点燃电路预期比包含IGBT的点燃电路更便宜，由此成为节省成本的这种电路的替代品。
在本发明的一个实施例中，该开关元件是晶体管，并且所述控制电路连接到所述晶体管的控制端子。晶体管是电开关元件。两个端子之间的导电路径可通过向第三端子施加电压，控制成导电或不导电的。在又一实施例中，所述晶体管是场效应晶体管(FET)。则该控制电路连接到所述FET的栅极，以控制所述FET的漏极和源极之间的导电路径。然而，在另一实施例中，也可使用双极晶体管。
本发明的这些和其它方面将参考下述实施例进行表示和阐述。
附图示出了非限制性的示例性实施例，其中
图1示意性示出了现有技术点燃电路；以及图2示意性示出了根据本发明的点燃电路。
在附图中，相同附图标记表示相似元件和具有相似功能的元件。
图1示出了如上所述的现有技术点燃电路。在地和电源端子Vdc之间可施加DC电源电压。在地和所述电源端子Vdc之间，连接有由电容器C1与变压器T1的初级绕组W1和击穿装置B1的串联连接形成的并联电路，所述击穿装置B1为例如硅对称二端开关元件或火花隙。电容器C1通过电阻器R1充电。由于与电容器C1的并联连接，击穿装置B1上的电压等于电容器C1上的电压。当电容器C1被充电时，电容器C1上的电压增加。首先，该并联电路上的电压低于击穿装置的击穿电压，由此该击穿装置是不导电的。
当电容器C1被充电时，电容器C1上的电压增加。一旦电容器C1上的电压和击穿装置B1上的电压超过所述击穿电压，该击穿装置B1就变得导电。电容器C1然后开始通过击穿装置B1放电，由此也通过变压器T1的初级绕组W1放电。由于电流流过该初级绕组W1，在所述变压器的次级绕组W2中产生电压。所述电压的值尤其取决于初级绕组W1和次级绕组W2的匝数比。因此，可在次级绕组W2上产生高压脉冲。
气体放电灯可连接在第一灯端子LT1和第二灯端子LT2之间。由此所产生的高压脉冲被施加于放电灯。
当电容器C1放电时，电容器C1上的电压，并且由此击穿装置B1上的电压，下降到所述击穿电压以下。因此，击穿装置B1再次变得不导电，且该电容器可再次开始充电。于是产生高压脉冲，直到该气体放电灯点燃。
当灯点燃时，将电源电压Vdc控制成下降到上述击穿电压以下。例如，如在本领域中已知的，电源电压Vdc可从开路电压提供，该开路电压也提供给灯。于是高压脉冲叠加在所述开路电压上。然而，当灯点燃时，该开路电压下降。因此，电容器C1不能再次充电到高于击穿电压的电平，击穿装置B1不能再次变得导电。
图2示出了根据本发明的点燃电路，其中与图1所示电路相比增加了开关元件SW1。该开关元件SW1连接在由电容器C1与击穿装置B1和初级绕组W1的串联连接所形成的并联电路之间。可通过向控制端子Vc施加控制电压来控制该开关元件SW1。
在图2中，通过举例的方式将FET示为开关元件SW1。控制端子Vc连接到该FET的栅极，且所述FET的源极和漏极连接在地和所述并联电路之间。为了点燃连接在灯端子LT1和LT2之间的放电灯，向控制端子Vc施加适当的电压使得源极和漏极之间的路径是导电的。因此，可以通过在地和电源端子Vdc之间提供电源电压，进行电容器的充电和放电过程，并由此在次级绕组W2上产生高压脉冲。
图2所示电路因此适于执行根据本发明的方法，尤其是通过将电能提供给电容器C1，由此增加击穿装置B1上的电压。于是，当在所述电容器C1中存储了预定量的电能时，所述电容器C1通过变压器T1的初级绕组W1放电。当所述电容器C1中存储了所述预定量的能量时，预定击穿电压被超过，导致击穿装置B1变成导电的。通过经由初级绕组W1放电电容器C1，在所述变压器T1的次级绕组W2中产生所述高压脉冲。
当点燃电路可停止产生高压脉冲时，例如如果灯未在预定时间段内点燃或者灯已经点燃时，开关元件SW1可被控制成变成非导电的，由此中断向所述电容器C1提供电能。由此，当开关元件SW1不导电时，电容器C1不能充电且无脉冲产生。
控制电路cc连接到所述控制端子Vc。该控制电路cc可确定何时关断该点燃电路，例如，响应于用户输入在预定时间段之后关断该点燃电路，或者在灯点燃后关断该点燃电路，灯的点燃可通过本身已知的方式检测。
由于在灯已点燃时电源电压不需要降低到预定击穿电压以下，所以电源电压可以是较高的电压和/或可以保持为高电平，使得该电源电压可用于其它部分和/或在灯点燃之后使用。
如上所述，根据本发明的点燃电路是适用于高电压和电流的成本有效电路。
在上面的描述以及所附权利要求中，“包括”应理解为不排除其它元件或步骤，“一个”或“一”不排除多个。此外，权利要求中的任何附图标记不应理解成限制本发明的范围。
权利要求
1.点燃电路，用于产生点燃放电灯的高压脉冲，该电路包括并联电路，该并联电路由电容器(C1)，以及变压器(T1)的初级绕组(W1)和击穿装置(B1)的串联连接形成，输入端子(地，Vdc)，连接到所述并联电路以用于接收电源电压；所述变压器(T1)的次级绕组(W2)可连接到所述放电灯，其特征在于该点燃电路还包括位于所述输入端子(Vdc，地)其中之一和所述电容器(C1)之间的可控开关元件(SW1)，并且还包括用于控制所述开关元件(SW1)的控制电路。
2.根据权利要求1的点燃电路，其中该开关元件是晶体管并且该控制电路连接到所述晶体管的控制端子。
3.根据权利要求2的点燃电路，其中所述晶体管是场效应晶体管(FET)，并且所述控制电路连接到所述FET的栅极。
4.产生用于点燃放电灯的高压脉冲的方法，该方法包括向储能装置提供电能；以及当在所述储能装置中存储了预定量电能时，通过变压器的初级绕组放电所述储能装置，由此在所述变压器的次级绕组中产生所述高压脉冲；其特征在于中断向所述储能装置提供电能以便立即停止产生所述高压脉冲。
全文摘要
一种用于为放电灯产生高压脉冲的点燃电路，配备有能够在灯未点燃或已点燃时停止产生所述高压脉冲的开关元件(SW1)。该开关元件(SW1)连接在电源电压的输入端子(地，Vdc)和并联电路之间，该并联电路由电容器(C1)与击穿装置(B1)和变压器(T1)的初级绕组(W1)的串联连接形成。将该开关元件(SW1)切换成不导电防止了所述电容器(C1)被充电。
文档编号H05B41/288GK101027945SQ200580032536
公开日2007年8月29日 申请日期2005年9月19日 优先权日2004年9月27日
发明者J·L·V·亨德里克斯, D·J·范卡索芬, M·J·H·鲁弗斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司