专利名称：用于操作电子气体放电灯的方法和电流控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过TRIAC电路操作电子气体放电灯的方法，其中，当TRIAC处于非导 通状态时从调光电路牵引电流，从而使TRIAC成为导通状态，并且当TRIAC处于导通状态 时，减小从调光电路牵引的电流。本发明还涉及用于控制从电源牵引的电流的电流控制电 路，并且涉及包括这种电流控制电路的镇流器、组件和调光电路。
背景技术：
通用标准的调光电路采用TRIAC，以形成诸如市电电压(mainsvoltage)这样的交 流电源电压。当诸如市电电压这样的交流电源电压为过零时并且因此电流为过零时，TRIAC 处于非导通状态。当电源电压增大时，与调光电路连接的负载牵引电流。在由TRIAC调光 电路的定时电路确定的时间段之后，TRIAC变为导通并且灯被供应电压和相应的电流。电 流一直保持TRIAC处于导通状态，直到电源电流再次接近零水平为止。TRIAC调光电路所确 定的所述时间段可以由TRIAC调光电路中的额外电路来实现用户可调。由于在电子镇流器中存在缓冲电容器，导致通常用作节能灯的由电子镇流器操作 的气体放电灯只是在交流电压的峰值处从电源中牵引电流。然而，通用的TRIAC调光电路 只是适用于电阻性负载。电阻性负载应该在交流电压的整个周期期间从电压源牵引电流， 以使TRIAC调光电路正确工作。因此，TRIAC调光电路通常用于只是对白炽灯进行调光。至 于对电子节能气体放电灯的调光，TRIAC调光电路通常没有按照它应该工作的方式来工作。在美国专利USP 6，452，343中，推荐在气体放电灯的整流器输入端之间设置具有 电阻特性的电路(例如，电阻器)。因此，TRIAC调光电路都设置有阻性负载并且都可以正 确工作，不管是什么类型的灯。然而，由于电流随时都流过电阻性电路，因此这种方案导致 了大量的功耗。此外，当TRIAC导通时，只需要牵引小电流来保持TRIAC处于其导通状态， 然而当电压接近其峰值时，大电流流过电阻性电路。国际专利申请PCT/IB2006/120629公开了一种用于操作电子气体放电灯的方法 和电路，其尝试减轻以上的缺陷，从而能够以低功耗、使用TRIAC调光电路来实现灯的可 调。这种已知的电路包括电阻器，与该电阻器串联连接的是第一开关与串联连接的第二开 关和其它开关组成的并联电路。第一开关和第二开关受电压电源的控制，使得当电源电压 低于一定的阈值电平时，第一开关导通，并且当电源电压高于所述阈值电平时，第二开关导 通。两个电阻器的分压器与控制电路并联连接，以将上述开关的控制电压设置为合适的电 平。所述电阻器之间的所述分压器的节点被耦接到第一开关的控制端。虽然这种已知的电路降低了控制电路内的功耗，但是分压器仍将不可避免地一直 牵引一定的电流，因此仍然造成一定的功耗。此外，由这种已知的负载电路牵引的电流将随 着电源电压的电平而改变，因此通常将高于保持TRIAC工作所必需的电流。
发明内容
特别地，本发明的目的在于提供在开始的段落中描述的那种方法和电路，其可以以更低的功耗来操作。为了实现所述目的，在开始的段落中描述的那种方法的特征在于，在TRIAC处于导通状态的情况下，以足够的水平从所述调光电路牵引基本上固定的电流，以保持TRIAC 处于导通状态。通过使所述固定电流处于正好超过TRIAC的阈值水平的水平，采用这种方 式，负载电路造成的功耗降低到最低水平，这与电源电压的交流电平无关。通过根据本发明 的电流控制电路可以实现本发明的方法。为此，根据本发明的用于控制从电源牵引的电流 的电流控制电路包括由电压控制电路驱动的电压受控的可变电阻性开关电路，该电压控制 电路可操作地连接到所述电源的电源电压。开关电路中的开关就像可变电阻一样工作，所 述可变电阻在任何电源电压的电平下保证电流控制电路牵引基本上恒定的电流，该电流大 致由电压控制电路限定。当电子气体放电灯及其电子镇流器没有牵引电流时，所述方法和所述电路有利地 牵引相对大的电流，以给定时电路充电并且使TRIAC处于导通状态，并且当只需要小电流 来保持调光电路的TRIAC处于导通状态时，牵引减小的电流。当交流电源电压和电流在周期的起始从0开始增大时，TRIAC处于非导通状态。为 了使TRIAC处于导通状态，负载应该牵引电流，以给TRIAC的定时电路充电。由于在交流电 压和电流的周期的该阶段，电子气体放电灯没有牵引电流，因此电流控制电路被设计成在 气体放电灯及其镇流器电路没有牵引电流时特别通过提供电阻性负载来牵引电流。当TRIAC已经变得导通时，只需要小电流来保持TRIAC处于其导通状态。因此，负 载的电阻会增大。根据本发明的电流控制电路被设计成以足够的水平保持该相对小的电 流正好超过TRIAC的阈值水平，以使功耗最小。开关电路的可变电阻因此受电压控制电路 的电压电平的控制，该电压控制电路可操作地连接到电源电压。如果电源电压是50Hz、230V 的市电电压，则合适的预定电压电平可以是约50V。在实施例中，开关电路中的开关是诸如晶体管这样的电子开关。在该实施例中，晶 体管的控制端可操作地连接到电源电压。在具体的实施例中，根据本发明的电流控制电路的特征在于，开关电路包括串联 连接的开关和第一电阻性电路，所述开关的控制端通过所述电压控制电路可操作地连接到 所述电源的电源电压，并且更具体来讲，其特征在于，所述开关包括双极性晶体管，并且其 特征在于，所述控制端包括所述双极性晶体管的基极。根据本发明的电流控制电路的另一个具体实施例的特征在于，所述电压控制电路 包括串联连接的第二电阻性电路和齐纳二极管，所述第二电阻性电路和所述齐纳二极管之 间的节点可操作地连接到所述开关电路的开关的控制端。该电路牵引的基本上固定的电 流主要通过齐纳二极管和第二电阻性电路之间的分压来设置。开关用作可变电阻器，以确 保与电源电压电平无关，受齐纳二极管和第二电阻性电路如此限定的电流流过电流控制电 路。如果气体放电灯及其电子镇流器牵引足够的电流来保持TRIAC处于其导通状态， 则不会需要额外的电路来牵引任何电流。因此，在优选的实施例中，电流控制电路被设计 成特别通过当气体放电灯和电子镇流器牵引足够的电流时防止电流流过电阻性电路，来 控制由灯和电阻性电路牵引的总电流。为此，根据本发明的电流控制电路的优选实施例的 特征在于，第三电阻性电路串联连接在所述第二电阻性电路和所述齐纳二极管之间，包括串联连接的第二齐纳二极管和另外的开关的另外的开关电路与串联连接的第三电阻性电 路和第一齐纳二极管并联连接，所述另外的开关的控制端连接到所述第三电阻性电路和所 述第一齐纳二极管之间的节点。在具体的实施例中，根据本发明的电流控制电路的特征还 在于，所述另外的开关是从包括双极性晶体管、场效应晶体管、晶闸管和TRIAC的组中选取 的器件。开关和第三电阻性电路与第二齐纳二极管一起形成开关电路，一旦灯开始消耗功 率，该开关电路就截断电流源，并且亲自确保TRIAC保持在导通状态。在第二齐纳二极管携 载电流的情况下，开关处于导通状态，从而使第一齐纳二极管短流(short cut)。在这种情 况下，如果第一齐纳二极管上的电压降减小，则由电流控制电路中的主要部分牵引的电压 达到0，所述电压由第一齐纳二极管和第二电阻性电路之间的分压限定。可以采用这种方式 进一步减小电流控制电路内的功耗。本发明还涉及用于对电子气体放电灯进行调光的调光电路，该调光电路包括 TRIAC调光电路、根据本发明的电流控制电路以及连接在TRIAC调光电路和电流控制电路 之间的整流器电路。此外，本发明涉及用于操作气体放电灯的镇流器电路，所述镇流器电路包括整流 器电路，所述整流器电路用于接收低频交流电压；逆变器电路，所述逆变器电路用于提供高 频灯电流；以及根据本发明的电流控制电路，所述电流控制电路连接在整流器电路和逆变 器电路之间；缓冲电容器，所述缓冲电容器连接在逆变器电路的输入端之间；以及二极管， 所述二极管连接在电流控制电路的输出端和缓冲电容器的接线端之间，以防止从缓冲电容 器牵引电流，本发明还涉及气体放电灯和这种镇流器电路的组件。
通过下文描述的多个实施例和附图，本发明的这些和其它方面将是清楚，并且参 照这些实施例和附图来说明本发明的这些和其它方面。所附的附图示出了这些非限制性的 示例性实施例，其中图1示出常规的TRIAC调光电路；图2示出根据本发明的包括电流控制电路的、用于操作灯的镇流器电路的实施例 的图示；图3示出根据本发明的电流控制电路的另一个实施例的图示；以及图4示意性示出包括电流控制电路的TRIAC调光电路和通用节能灯的组合。在附图中，相同的参考标号表示类似组件或具有类似功能的组件。
具体实施例方式图1示出适于根据本发明的方法和电路使用的常规TRIAC调光电路。TRIAC调光 电路1包括具有可调电阻的电阻器2、电容器3、DIAC4和TRIAC 5。诸如灯这样的负载可以 连接在接线端7和接线端8之间。负载和TRIAC调光电路1与AC电源6串联连接。应当指出，如本领域已知的，电阻器2可以包括具有静态电阻的电阻器或者具有用户可调电阻 的电阻器。如图所示，电容器3和电阻器2在TRIAC调光电路1的接线端之间串联连接。TRIAC5与串联连接的电阻器2和电容器3并联连接。DIAC 4连接在TRIAC 5的控制栅与电容器 3和电阻器2间之间的节点之间。电阻器2和电容器3形成TRIAC调光电路1的定时电路
Io在操作过程中，当电源6的电压为零时，DIAC 4和TRIAC 5处于非导通状态。随 着AC电源6提供的电压增大，电容器3上的电压增大。当电容器3上的电压达到DIAC 4 的穿通电压时，电容器3通过DIAC 4部分放电至TRIAC的栅。由于电流提供到所述TRIAC 的栅，因此TRIAC 5变得导通。只要电流流过TRIAC 5，TRIAC 5就保持导通。当电源6提 供的电压再次达到O时，TRIAC 5再次变得不导通。根据以上对于操作的说明，本领域的技术人员容易理解的是，为了当TRIAC 5不 导通时给电容器3充电以使TRIAC 5变成导通状态，负载需要从TRIAC调光电路1牵引电 流(即，通过串联连接的电阻器2和电容器3)。
图2示出包括整流器电路10 (例如，二极管桥接整流器电路)、电流控制电路20和 逆变器电路30的电子镇流器电路。整流器电路10的两个输入端11、12可以连接到低频交 流电源电压，例如50Hz、230V的市电电压。整流器电路10接收电源电压并且输出经整流的 电源电压。电流控制电路包括第一电阻器R1、第二电阻器R2、晶体管Tl和二极管D1。第一电 阻器R2和二极管Dl之间的节点连接到晶体管Tl的控制端(基极)。晶体管Tl的集电极 连接到电源电压的正极端。晶体管Tl的发射极连接到第一电阻器R1，并且通过Rl连接到 经整流的电源电压的负极端。缓冲电容器Cb平整由整流器电路10输出的经整流的电压。逆变器电路30被提 供经整流和平整的电源电压，并且对经整流的电源电压进行操作，使得逆变器电路30的输 出电流适于操作气体放电灯L，例如，小型节能荧光灯。根据本发明的电流控制电路20被设置成当缓冲电容器Cb、逆变器电路30和气 体放电灯L没有从电源牵引电流时，从电源牵引电流，以使得能够使用通用、市售的TRIAC 调光电路对气体放电灯L进行调光。在电压电源与输入端11、12之间，可以设置用于对气体放电灯L进行调光的调光 电路。为了能够使用通用、市售的TRIAC调光电路，当负载上的电源电压低时，需要牵引电 流给定时电路充电。因为由于存在缓冲电容器Cb导致逆变器电路30只在交流电源电压高 时从电源牵引电流，所以在交流电压的周期开始时没有牵引电流或者几乎没有牵引电流。 因此，没有牵引足够的电流给TRIAC调光电路的定时电路充电以使TRIAC变成导通状态。当电源电压高于0伏时，晶体管Tl开始导通，电流会从集电极流向发射极，这大致 由二极管Dl和第一晶体管Rl上的电压来预定。当晶体管Tl的基极的电压达到二极管Dl 的齐纳电压时，如果电源电压较高，则晶体管Tl中从集电极流向发射极的导通电流将保持 稳定。为了电路的正确操作，二极管可以连接在缓冲电容器Cb和电流控制电路20之间。 二极管D3防止当整流器电路10所提供的电压(S卩，输出电压)低于缓冲电容器Cb上的电 压时从缓冲电容器Cb牵引电流。另外，为了进行正确操作，电阻器R1、R2和二极管Dl的值 确保在整流器电路10和电源之间连接的TRIAC调光电路可以正确工作。为了保证在镇流器电流开始流动之前只牵引预定量的电流，电流控制电路20可以设置有额外的电路。图3示出电流控制电路20'的这种修改实施例，该电流控制电路 20'具有用于接收经整流的电源电压的输入端21和22以及用于向如图2所示的逆变器电 路30提供所述电压的输出端23和24。
与图2所示的电路相同，图3中的电路包括晶体管Tl、第一电阻器R1、第二电阻器 R2和二极管Dl。第二开关器件T2 (例如，双极性晶体管、M0SFET、三端双向可控硅开关元件 或晶闸管)的集电极、漏极或阳极(视具体情况而定)连接到第一晶体管Tl的基极，并且 其发射极、源极、漏极或阴极(视具体情况而定)连接到负电源电压。晶体管T2的基极或 栅极连接到第二二极管D2的阴极，而二极管D2的阳极连接到第二电阻器R2和第三晶体管 R3之间的节点。第二晶体管R2连接到正电源，第三晶体管R3连接到第一晶体管Tl的基 极。第二电阻器R2和第三电阻器R3作为电源电压的分压器在与第二二极管D2的节点处 作用。当该节点达到二极管D2的齐纳电压时，第二晶体管T2将变为集电极和发射极(d-s、 a-c或dl-d2)之间的全导通状态，从而将第一晶体管的基极连接到负电源电压。第一晶体 管Tl变为非导通状态，直到电阻器R2、R3和二极管D2之间的节点变得低于二极管D2的齐 纳电压或者当应用三端双向可控硅开关元件T2或晶闸管T2时变为0伏为止。另外，电阻 器R2、R3和二极管D2的值确保第一晶体管Tl消耗的功率被减小到最小的可能值。在50Hz、230V的市电电压所使用的实施例中，二极管Dl的齐纳电压可以是7. 5V 并且电阻器Rl的电阻可以是lOOOohm。第二电阻器的电阻可以是100，OOOohm0在该实施例 中，当电源电压处于预定电平或者更高时，最大程度地牵弓I约7mA (7. 5V/1000ohm)的电流。 应该指出的是，电流很好地流过包括电阻器R2、R3和二极管D2的分压器。然而，与第一晶 体管Tl中从集电极流向发射极的电流相比，可以将该电流选择为非常小的电流。如图4所示的电子气体放电灯B是通用的节能灯，它可以直接连接到市电电压并 且不能够利用标准的TRIAC调光电路对其进行调光。TRIAC调光电路组件A包括这种标准 的TRIAC调光电路C，并且还包括根据本发明的电流控制电路20(例如，如图2或图3中所 示)。为了电流控制电路20的正确操作，在TRIAC调光电路组件A中也设置整流器电路10 和二极管D3。因此，可以提供简单的TRIAC调光电路组件A，可以使用该组件A对具有电子 镇流器电路的常规节能灯B进行调光。本领域的技术人员容易认识到，包括在电子气体放电灯B中的整流器电路10在图 4的电路组件中是多余的，这是因为提供到灯组件B的电压已经被调光组件A的整流器电 路10整流。因此，技术人员还认识到，在没有整流器电路10的情况下，调光电路组件A也 可以与具有电子镇流器的节能灯B结合起来使用。
权利要求
一种用于通过TRIAC电路操作电子气体放电灯的方法，在所述方法中，当TRIAC(5)处于非导通状态时从调光电路(1)牵引电流，以使所述TRIAC(5)处于导通状态，并且当所述TRIAC处于导通状态时，减小从所述调光电路牵引的所述电流，其特征在于，在所述TRIAC处于导通状态的情况下，以足够的水平从所述调光电路牵引基本上固定的电流，以保持所述TRIAC处于导通状态。
2.一种用于控制从电源(6)牵引的电流的电流控制电路(20)，所述电流控制电路(20) 包括由电压控制电路驱动的电压受控的可变电阻性开关电路，所述电压控制电路可操作地 连接到所述电源的电源电压。
3.根据权利要求2所述的电流控制电路，其特征在于，所述开关电路包括串联连接的 开关(T1)和第一电阻性电路(R1)，所述开关的控制端通过所述电压控制电路可操作地连 接到所述电源的电源电压。
4.根据权利要求3所述的电流控制电路，其特征在于，所述开关包括双极性晶体管，并 且其特征在于，所述控制端包括所述双极性晶体管的基极。
5.根据权利要求2、3或4所述的电流控制电路，其特征在于，所述电压控制电路包括串 联连接的第二电阻性电路(R2)和齐纳二极管(D1)，所述第二电阻性电路和所述齐纳二极 管之间的节点可操作地耦接到所述开关电路的开关的控制端。
6.根据权利要求5所述的电流控制电路，其特征在于，在所述第二电阻性电路(R2)和 所述齐纳二极管(D1)之间串联连接第三电阻性电路(R3)，其特征在于，包括串联连接的第 二齐纳二极管(D2)和另外的开关(T2)的另外的开关电路与串联连接的第三电阻性电路 (R3)和所述第一齐纳二极管(D1)并联连接，所述另外的开关的控制端连接到所述第三电 阻性电路(R3)和所述第一齐纳二极管(D1)之间的节点。
7.根据权利要求6所述的电流控制电路，其特征在于，所述另外的开关是从包括双极 性晶体管、场效应晶体管、晶闸管和TRIAC的组中选取的器件。
8.一种用于操作气体放电灯的镇流器电路，所述镇流器电路包括整流器电路(10)， 所述整流器电路用于接收低频交流电压；逆变器电路(30)，所述逆变器电路用于提供高频 灯电流；以及根据权利要求2至7中的任一项所述的电流控制电路(30)，所述电流控制电 路(30)连接在所述整流器电路(10)和所述逆变器电路(30)之间；缓冲电容器(Cb)，所述 缓冲电容器连接在所述逆变器电路(30)的输入端之间；以及二极管(D3)，所述二极管(D3) 连接在所述电流控制电路(20)的输出端和所述缓冲电容器(Cb)的接线端之间，以防止从 所述缓冲电容器(Cb)牵引电流。
9.气体放电灯(L)和根据权利要求7所述的镇流器电路的一种组件。
10.一种用于对电子气体放电灯(L)进行调光的调光电路，所述调光电路包括TRIAC 调光电路(1)、根据权利要求2至7中的任一项所述的电流控制电路(20)以及连接在所述 TRIAC调光电路(1)和所述电流控制电路(20)之间的整流器电路(10)。
全文摘要
在一种用于通过TRIAC电路操作电子气体放电灯的方法，当TRIAC(5)处于非导通状态时从调光电路(1)牵引电流，以使TRIAC(5)处于导通状态，并且当TRIAC处于导通状态时，减小从所述调光电路牵引的所述电流。根据本发明，在TRIAC处于导通状态的情况下，以足够的水平从所述调光电路牵引基本上固定的电流，以保持TRIAC处于导通状态。为此，提供一种电流控制电路(20)用于控制从电源(6)牵引的电流，电流控制电路(20)包括由电压控制电路驱动的电压受控的可变电阻性开关电路。
文档编号H05B41/392GK101843176SQ200780100576
公开日2010年9月22日 申请日期2007年7月24日 优先权日2007年7月24日
发明者安德列什·科内利斯·帕斯马 申请人:Ac帕斯马控股有限公司