专利名称：智能返驰式加热装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于气体放电灯的加热电路，尤其涉及荧光灯，比如采用电子镇流器(EVG)的荧光灯。
技术背景在现有技术中，目前所知的用于荧光灯的电子镇流器(EVG) 采用通过耦合器件连接到电压源供电的初级线圈 一侧的灯丝加热电 路。例如，从一个输出电路(灯工作电压源，半桥式电压，总线电 压等)开始，用于加热的能量以电容性等方式变压耦合到主电路， 该主电路又与灯丝相连。一些以变压方式工作的灯丝加热系统采用以开关做时钟控制的 返驰式转换器(返驰式功率转换器)，在下面的描述中称其为"返驰 式转换器"。例如，US 5703441中示出了基于返驰式转换器原理的荧光灯的 灯丝加热系统。WO 00/72640 Al中示出了 一个具有加热变压器的灯丝加热系 统，该加热变压器有一个连接到电子镇流器的逆变器输出的初级线 圏和一个位于加热电^各上的次级线圏，所述加热电3各包括对气体方文电灯的两个电极进行加热的灯丝。与负载电路并联的，还有一个串 联电^^,它包括所述加热变压器的初级线圈和一个电子开关装置。US 2004/06615和WO200434740示出了转换器的次级线圏一侧 的监测电路，所述转换器在有错误发生的情况下会关闭。WO03/045117示出了一个同样在发生错误的时候进行关闭的转 换器。WO00/72642示出了 一个从逆变器中点处供电的加热器
发明内容
本发明的目的在于为气体放电灯(比如荧光灯)的至少一个灯 丝构建一个加热电路，此加热电路具有一个耦合器件，它将加热能 量"更智能"地从初级线圈一侧传递到次级线圏一侧，这里"更智能，， 意味在工作参数超出正常值范围的时候采取适当的措施。本发明目的的实现要基于本发明独立权利要求所述特征，从属 权利要求以特别优选实施方式进 一 步突现了本发明的中心思想。根据本发明的一个方面，提供了一个给气体放电灯至少一个灯 丝加热的电路，此电路具有 一 个耦合器件以将加热能量从电压供电 的初级线圏 一侧传输到次级线圏 一侧，而次级线圏 一侧又连接到至 少 一 个待加热的灯丝。加热能量的传递通常就是在直流去耦合下完 成的。根据本发明，提供了 一个监测电路以检测所述耦合器件至少初 级线圏一侧的电流， 一旦检测到有不被允许的电流出现，便采取适 当的对策(改变加热电路的至少一个工作参数)。一旦初级线圏 一 侧电流超过了预定阈值，加热电路就切换进入 到出错模式，在此模式下，所述耦合器件传输的能量被限定在一个 大于零的预定值上。因此，在此出错模式下，加热能量的传输仍在 继续，只是要在一个限定的范围内。在次级线圈 一 侧提供了 一个基本负载，在没有灯也即没有待加 热灯丝存在的情况下，由基本负载消耗掉所述耦合器件传递来的能 量。该基本负载可以由分压电阻构成，此分压电阻同时也用于检测 次级线圈一侧的电压。在初级线圈 一侧，所述耦合器件工作的时钟可采用开关的方式， 所述开关的开关频率和/或脉沖占空比是可改变的，特别地，与正常 工作模式相比，在出错模式下，所述开关的开关频率和/或脉冲占空 比会降低。因此，耦合器件初级线圏一侧的所述开关的开关频率和/ 或脉沖占空比的改变就意味了改变加热电路工作参数的可能性。而且，所述监测电路还用于检测耦合器件次级线圈 一 侧的电压。 优选地，用硬件方式来实现所述监测电路，以便在认知到有错 误发生的时候能快速响应。所述硬件实现的监测电路在出错模式下能够向 一 个软件控制的 控制器发送报告。原则上，软件控制的控制器可至少在所述加热电路的出错模式 和/或正常工作情况下，将工作参数传递到所述硬件实现的监测电路。根据本发明的另 一 方面，提供了 一个给气体放电灯的至少 一 个 灯丝加热的电路，其中包括一个耦合器件，用于将加热能量从电压 供电的初级线圏 一侧传输到与待加热线圈相连的次级线圏 一侧。还 提供了 一个监测电路，用于检测所述耦合器件次级线圏 一侧的电压， 一旦检测到电压偏离正常值的时候，尤其是电压值太大的时候，改 变加热电路的工作参数来采取对策。所述耦合器件可以电容性方式或者变压方式构成。例如，所述 耦合器件可包含 一 个时钟控制的返驰式转换器(返驰式功率转换 器)。本发明还涉及包含上述电路的工作装置。根据本发明的又一方面，提供了一个电子镇流器，它具有一个 为气体放电灯的至少一个灯丝加热的电路。加热能量从电压源到待 加热灯丝的传输通过耦合器件来实现，所述耦合器件由硬件实现的 电路来控制。而且，所述硬件实现的电路还可监测所述耦合器件初 级线圏 一 侧和/或次级线圈 一 侧的工作参数。还提供了 一个软件控制 的电路，用于将所述耦合器件工作所要的值传递到所述硬件实现的 电路。最后，本发明为荧光灯提供了 一个具有加热电路的电子镇流器， 在该加热电路中的监测电路用于才企测所述加热电路的至少一个工作 参数，并将有关加热电路的出错报告发送到一个软件控制电路。所 述软件控制电路在接收到出错报告后，改变电子镇流器的至少 一 个 工作参数，尤其是基于电子镇流器的即时工作状态来改变加热电路 的工作参数。
本发明还涉及对气体放电灯至少一个灯丝的进行加热的方法和 电子镇流器的工作方法。
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显图1示出了根据本发明的加热电路的电路原理图；以及图2示出了根据本发明的软件控制的微控制器执行的步骤的状态图。
具体实施方式
图1所示的加热电路用于为气体放电灯(比如荧光灯)的灯丝5、 6提供电能。于是，能量由电压供电的耦合器件的初级线圏一侧起始 传输到其次级线圏一侧，其中次级线圏一侧与灯丝5、 6中至少之一相连。在图示例子中，耦合器件由 一 个时钟控制的返驰式转换器构成， 其他基于变压器的或者电容性的配置也是可以的。所示返驰式转换 器的初级线圏一侧具有一个电压源和一个与开关12串联的初级线圏 2。图例所示电压源是一个直流电压源，以便经平滑电路(如功率因 子纠正电路PFC)调整后的中间电路电压或者总线电压V^可用在 电子镇流器中。上述初级线圏 一 侧的电压源也可以是其他类型的初级线圏 一 侧 的直流电压源或者交流电压源(例如主电源，尽管在连接到交流电 源的时候，中间需要插入整流器)。根据变压器原理，在图示的实施例中，来自初级线圏2的电能 被传输到次级线圏，其中图示中次级线圏一侧包括两部分，从第一 次级线圈3到第一灯丝5和从第二次级线圏4到第二灯丝6。因此， 次级线圏一侧可支持一个或者多个灯丝5、 6。由于电源电压Vbus基本恒定，时钟控制的返驰式转换器中传递
的加热能量主要依据开关12的开关频率和开启时间周期T加而定。此开关12,例如可以由一个FET构成，由硬件实现的加热控制电路 7进行控制。如图所示，灯丝加热系统具有一个所述的时钟控制的返驰式转换器，此转换器工作在已定义工作参数上，如开启时间周期T。n和频率f。因此开关控制使得所述加热电路的独立工作成为可能，而将加 热电路耦合到逆变器中点处的加热电路就无法实现这 一 点。加热电 路的独立工作有利于进行精确的预热，而且还能提升设计的自由度， 这对于调光操作或者多灯操作是很有利的。根据本发明，电子开关12切换过程中的开启时间周期T。n和频率f所要的值由软件控制电路(微控制器)9预先确定，该微控制器 与所述加热控制电路7进行双向通信(参见图l标记8)。图示时钟控制的返驰式转换器的开启时间周期T。n和/或开关频 率f的取值由微控制器9,比如根据灯的即时的亮度和可能检测出的 灯的类型(比如通过检测流过灯丝的电流)，计算得出，然后被提 供给加热控制电路7。微控制器9可根据DALI标准通过接口 10来 接收调光指令。在图示中，包含线圏2和开关12的所述返驰式转换变压器的初 级线圏一侧连接到一个中间电路电压或者总线电压Vbus,因为它们 的电压值基本上总是恒定的，这样在电子开关12的开启时间周期T。n 和频率f恒定的情况下，就保证了传递到返驰式转换器的次级线圏一侧的加热能量是恒定的。现在图示发明的实施方案尤其适用于监测加热电路的错误状况 并及时采取适当的对策。一方面，通过与开关12和初级线圏2串联的测量电阻R2，加 热控制电路7可才全测出流经开关12 (当闭合的时候)的电流。通过 这个方法，可以可靠地检测出电路短路的发生，因为它会导致返驰 式转换器初级线圈上很大的电流。如果所检领'J到的返驰式转换器初 级线圏电流超过了一个预定的最大允许值，加热控制电路7就认识
到有错误产生，并改变自己进入出错工作模式。例如，该出错模式在于加热能量继续通过所述耦合器件以大于 零的值传输到次级线圏。然而，最好降低返驰式转换器的开关12的 频率f和/或开启时间，这样在电路发生短路的情况下可降低初级线 圈电；虎。在认识到初级线圏 一 侧有错误发生的情况下，加热能量的传输仍然继续。
当然，另一种方案是，将所述耦合器件(图1中为返驰式转换 器)完全关闭，这样在出错模式下就不再有加热能量的传输。另一种错误是次级线圏一侧为空载，即含有灯丝5、 6的灯不存 在或者其中至少一个灯丝断掉。因为在空载情况下，耦合器件通常 仍会将加热能量传输到次级线圈 一侧的加热电路，次级线圈 一侧电 压会不断上升以致到达一个不被允许的很高的电压值，以致于可能 会对次级线圏 一侧的器件造成损坏。为测出次级线圏 一侧的电压， 图示实施例中提供了分压电阻R3、 R4,从它们之间信号14被引出 流入加热控制电路7。于是，除了检测初级线圏电流13以外，还可 检测出所述耦合器件的次级线圏 一侧的电压。次级线圏 一 侧的 一 个不允许的高电压意味着另 一 个错误状况。 同样，在此， 一个合适的对策在于降低开关12的频率f和/或开启时 间周期T。n,以使传递到次级线圏一侧的加热能量相较于正常工作状 态下会有大幅减少。另一种方案是，终止加热能量的传输。由于加热控制电路7采用硬件来实现，它就能很快的检测出上 述错误的发生，并通过适当改变耦合器件的工作参数(在本实施例 中，通过改变开关的开启时间周期和/或频率)来快速而正确的做出 响应。硬件实现的加热控制电路7在正常工作模式和/或出错模式下的 加热操作所需要工作参数值可由软件控制的微控制器9通过双向通信信道8预先设定。另一方面，硬件实现的加热控制电路7能快速自动地对可能的
检测到的错误状况做出响应，并同时将此错误信息报告给微控制器9.与加热控制电路7通过分压器R3、R4来检测次级线圈一侧电压 相独立的，微控制器9通过电阻R1来检测灯丝电流，这样通过灯丝 电阻可识别出所使用灯的类型，并根据所使用灯的类型来提供合适 的所需要工作参数值规格给加热控制电路7。优选地，加热控制电路7和微控制器9之间通过双向信道8的 通信采用数字式。微控制器9可向加热控制电路7询问有关错误发生与否和可能 的错误类型(短路或者空载不确定状态等)的相关信息。根据本发明的一个可选方案，在出错模式下，加热能量仍继续 被传输到次级线圈，从而也就被传输到灯丝。这样做的好处是继续 会有电流流经电阻Rl,如此便可检测出负载上是否有灯，如果可以 的话，还可检测出所用灯的类型。如果次级线圈一侧负载上没有灯，那么出错模式下传输的减少 了的加热能量就被作为基本负载的电阻R3、 R4消耗掉，它们的串联 电阻值大小是这样来确定的，使得在出错模式下传输减少了的加热 能量的过程中，施加在次级线圏一侧的电压被限制在一个允许值范 围内。另一方面，R3和R4的电阻比值决定了关断电压，即导致次 级线圈电压过高并超过允许值以及系统需要采取相应措施的电压。 因此，分压电阻R3、 R4具有双重功能。例如，串联电阻值大小应使 得在出错模式下传输比如50mW加热能量的过程中，次级线圏上所 施加的电压被限制在15V，而15V是不会对次级线圏一侧的器件造 成损坏的。另一方面，50mW的加热能量足够大到产生一个流经电 阻R1的测量电流以供测量用。因此，硬件实现的加热控制电路7保证了加热电路能迅速地完 成自我保护。而如果此保护机制通过软件控制电路来实现，则可能 会因为保护响应速度太慢而无法避免晶体管12的损坏。当微控制器9从加热控制电路7询问到错误状况的时候，或者
也可以是加热控制电路主动报告出错消息，如果可以的话，加热控 制电路还主动报告错误类型，微控制器9可通过发出指令11将工作装置(电子镇流器EVG)切换到出错模式。微控制器9对报告给它 的或者自己询问到的加热电路出错消息做出响应取决于工作装置的 即时工作状态。微控制器9对工作装置可采取的行动有，比如关闭 逆变器或者等待更换灯。图2为软件实现的微控制器9的原理状态图。以关断状态"OFF" 为起始，软件首先启动进入"STARTUP SOFTWARE"状态，在完成软 件的初始化后，进入到预热状态"PREHEAT",预热完成后便点亮灯。 在成功点亮灯之后，工作状态切换到"RUN",只有在灯处于"RUN" 状态下，微控制器9才会对加热电路的出错做出响应。在"RUN"状 态下有错误发生时，便切换进入错误模式"ERROR"。在"ERROR"状 态下，微控制器9等待对灯的更换，因为含有灯丝的灯的存在与否 可通过电阻R1检测出。在完成对灯的更换后，进入"RELAMP"状态， 乂人这里点灯过详呈重新启动。
权利要求
1.对气体放电灯的至少一个灯丝进行加热的电路，其中，包括-一个时钟控制的返驰式转换器，用于将加热能量从电压供电的初级线圈一侧传输到与待加热灯丝相连的次级线圈一侧；以及-一个监测电路，用于检测初级线圈一侧的电流，其中，在初级线圈一侧出现不被允许的电流流过的情况下，所述监测电路让所述返驰式转换器进入出错模式，在此模式下，所述返驰式转换器不关闭，其传输的能量被限制在一个大于零的预定值上。
2. 根据权利要求1所述电路，其中，在初级线圈一侧电流超过一 个预定阈值的情况下，加热电路切换进入出错模式。
3. 根据权利要求1所述电路，其中，在次级线圈一侧提供了一个 基本负载。
4. 根据权利要求1所述电路，其中，返驰式转换器在初级线圏一 侧的时钟控制通过开关来实现，相较于正常工作模式，在出错模式 下，所述开关的开关频率和/或脉冲占空比是有改变的。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述电路，其中，所述监测电路 还用于检测所述返驰式转换器次级线圏 一 侧的电压。
6. 根据权利要求1-5中任一项所述电路，其中，所述监测电路 用硬件实现。
7. 根据权利要求6所述电路，其中，在出错模式下，所述监测电 路向 一个软件控制的控制器发出报告。
8. 根据权利要求6或者7所述电路，其中，包括一个软件控制的 控制器，用于至少会在出错模式下将所述返驰式转换器的工作参数 传递到所述监测电3各。
9. 对气体放电灯的至少一个灯丝进行加热的电路，其中，包括- 一个返驰式转换器，用于将加热能量从电压供电的初级线圈一 侧传输到与待加热灯丝相连的次级线圏 一 侧；-一个监测电路，用于检测次级线圈一侧的电压。
10. 用于照明的工作装置，它包括如权利要求1-9中任一项所述的电3各。
11. 用于荧光灯的电子镇流器，它包括 一 个加热气体放电灯灯丝的电路，其中，包括- 一个时钟控制的返驰式转换器，用于将加热能量从电压供电的 初级线圈 一 侧传输到与待加热灯丝相连的次级线圈 一 侧；- 一个硬件实现的电路，用于控制耦合器件并监测初级线圏一侧 和/或初级线圈 一 侧的至少 一 个工作参数；- 一个软件控制电路，用于将所述返驰式转换器工作所需要参数 传递到所述硬件实现电路。
12. 根据权利要求11所述的电子镇流器，其中，所述硬件实现电 路将有关加热电路的出错报告传递到所述软件控制电路。
13. 根据权利要求12所述的电子镇流器，其中，所述软件控制电 路在接收到出错报告的时候改变所述电子镇流器的至少一个工作参 数。
14. 根据权利要求13所述的电子镇流器，其中，所述软件控制电 路在接收到出错报告的时候，根据所述电子镇流器的即时工作状态 改变所述电子镇流器的至少一个工作参数。
15. 用于荧光灯的电子镇流器，它包括一个加热气体放电灯灯丝 的电路，其中，包括- 一个监测电路，用于监测所述加热电路的至少一个工作参数， 并将有关所述加热电路的出错报告传递到所述软件控制电路；-一个软件控制电路，用于在接收到出错报告的时候，根据所述 电子镇流器的即时工作状态改变所述电子镇流器的至少一个工作参 数。
16. 加热气体;^丈电灯至少一个灯丝的方法，其中，包括-将电灯丝的加热能量从电压供电的初级线圏一侧传输到与待 加热灯丝相连的次级线圏 一 侧；-才全测初级线圈 一 侧的电流；以及 - 一旦检测到有不被允许的电流出现，改变所述加热电路的至少 一个工作参数。
17. 加热气体放电灯至少一个灯丝的方法，其中包括-将电灯丝的加热能量从电压供电的初级线圏 一 侧传输到与待 加热灯丝相连的次i^线圏 一侧；-才全测次级线圏一侧的电压；以及- 一旦检测到有不被允许的电压出现，改变所述加热电路的至少 一个工作参数。
18. 电子镇流器工作的方法，该电子镇流器包括一个加热气体放 电灯灯丝的电路，该电路将加热能量从电压供电的初级线圈 一 侧传 输到与待加热灯丝相连的次级线圏一侧，其中，包括 一个硬件控 制电路，它控制加热能量的传输并监测初级线圈 一 侧和/或次级线圏 一侧的至少一个工作参数； 一个软件控制电路，它将所述耦合器件 工作的期望值传递到所述硬件控制电路。
19. 电子镇流器工作的方法，该电子镇流器包括一个加热气体放 电灯灯丝的电路，其中，包括——个监测电^各，它监测所述加热电^各的至少一个工作参凄t，并将有关所述加热电路的出错报告传递到 一 个软件控制电路；以及-所述软件控制电路，它在接收到出错报告的时候，至少根据所 述电子镇流器的即时工作状态改变所述电子镇流器的至少一个工作参数。
全文摘要
一个用于荧光灯的电子镇流器，它具有一个为气体放电灯灯丝加热的电路，其中包括一个时钟控制的返驰式转换器，它将加热能量从电压供电的初级线圈一例传输到与待加热灯丝相连的次级线圈一侧；一个硬件实现的电路，它控制所述返驰式转换器并监测初级线圈一侧和/或次级线圈一侧的至少一个工作参数；一个软件控制电路，它将返驰式转换器工作所需要的值传递到所述硬件实现电路。
文档编号H05B41/28GK101164386SQ200680013455
公开日2008年4月16日 申请日期2006年4月3日 优先权日2005年4月22日
发明者迪特马尔·克林 申请人:三多尼克爱特克两合股份有限公司