专利名称：具有气体放电灯管的灯丝加热装置的灯管镇流器的制作方法
技术领域：
本案关于一种用于点亮与操作气体放电灯管的灯管镇流器，尤指一种具有气体放电灯管的灯丝加热装置的灯管镇流器。
背景技术：
图1为传统的用于气体放电灯管的灯管镇流器(lamp ballast)的系统方块图。如图1所示，用于气体放电灯管的灯管镇流器包含一功率因子校正转换器(PFC converter) 102与一逆变器(inverter) 104，用以点亮与操作数个气体放电灯管LP1-LP2。 功率因子校正转换器102通常为一主动式升压型转换器(active boost converter)而逆变器 104 为一自激并联谐振电路(self-oscillating parallel resonant circuit)。电容Cbl与CM分别串联连接于灯管LPl与LP2，用以平衡流经灯管的灯管电流。传统的灯管镇流器根据气体放电灯管的点亮方式分成两种，一种为预先加热型(pre-heating)的灯管镇流器，而另外一种为瞬间启动型(instant start)的灯管镇流器。对于预先加热型的镇流器而言，需要在以相当大的高电压施加到气体放电灯管两侧以点亮气体放电灯管之前， 对气体放电灯管的灯丝(filament)进行预先加热(pre-heating)。气体放电灯管LP1-LP2 的灯丝的加热电源一般而言由逆变器104来提供，其是将数个加热线圈(未显示)与逆变器104的变压器(未显示)耦接来完成。在逆变器104启动后，加热线圈会利用电磁效应产生热能来对气体放电灯管LP1-LP2的灯丝进行预先加热。然而，在气体放电灯管LP1-LP2 的灯丝充分加热前，在气体放电灯管LP1-LP2的两侧会出现一个输出电压，其会导致辉光放电电流(glow discharge current)的产生。传统的气体放电灯管的灯丝的预先加热方式的另外一个缺点为在气体放电灯管稳定工作后，灯丝的加热电源难以移除而增加电源损
^^ ο因此，较佳者为提供一个用来对气体放电灯管的灯丝进行预先加热的灯丝加热装置，以改善气体放电灯管的效能。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种具有气体放电灯管的灯丝加热装置的灯管镇流器，其中灯管镇流器包含一功率因子校正转换器与一逆变器，以及一灯丝加热装置。灯丝加热装置连接至功率因子校正转换器的输出端以预先将气体放电灯管的灯丝加热一个预设的时间后，再启动逆变器来对气体放电灯管进行点亮与操作。根据本发明的一广义实施态样，本发明提供一种灯管镇流器，其包含一功率因子校正转换器，用以接收一交流输入电压并将该交流输入电压转换成一直流总线电压；一逆变器，连接至该功率因子校正转换器的一输出端，用以将该直流总线电压转换成一交流输出电压以电源驱动多个气体放电灯管；以及一气体放电灯管的灯丝加热装置，连接至该功率因子校正转换器的输出端。灯丝加热装置包含一辅助加热电路，连接至该功率因子校正转换器的一输出端，用以将该功率因子校正转换器所输出的直流总线电压转换成一加热电源，来对该多个气体放电灯管的灯丝进行预先加热；以及一控制电路，连接至该逆变器与该辅助加热电路，用以根据该加热电源产生一辅助电压来启动该功率因子校正转换器，并且允许该辅助加热电路运作一个预设的时间后，先关闭该辅助加热电路后启动该逆变器的运作或是先启动该逆变器的运作再关闭该辅助加热电路。
图1为传统用于气体放电灯管的灯管镇流器的统方块图；图2显示本发明的具有气体放电灯管的灯丝加热装置的灯管镇流器的电路方块图；图3显示本发明的具有气体放电灯管的灯丝加热装置的灯管镇流器的电路图；图4A显示本发明的辅助加热电路与逆变器的操作顺序图；图4B显示本发明的辅助加热电路与逆变器的另外一种操作顺序图；图5本发明的具有气体放电灯管的灯丝加热装置的灯管镇流器的电路图，其显示控制电路的详细电路；图6显示利用图5的电路所达成的辅助加热电路与逆变器的操作顺序图；图7为本发明的一第二较佳实施例的电路图；图8显示本发明的辅助加热电路与逆变器的又一种操作顺序图；图9为本发明的一第三较佳实施例的电路图，其实现了图8的辅助加热电路与逆变器的操作顺序；图10显示本发明为本发明的一第四较佳实施例的电路图；以及图11显示本发明为本发明的一第五较佳实施例的电路图。主要元件符号说明Vin交流输入电源102功率因子校正转换器104逆变器202功率因子校正转换器204逆变器LPl，LP2气体放电灯管Cbl, Cb2气体放电灯管LP1，LP2的电流平衡装置206辅助加热电路208控制电路302电磁干扰滤波器304桥式整流器306调节器308功率因子校正控制器Vcc辅助电压T3 线圈Lb升压电感Ql 开关
Dl整流二极管Cbusl，Cbus2 输出电容Lc共模扼流线圈Cd直流阻隔电容Q2, Q3 开关L1，L2 线圈Cr谐振电容Tr隔离变压器LP1-LP4气体放电灯管Cbl-Cb4气体放电灯管LP1-LP4的电流平衡装置T2-3，T2-4 加热线圈Q5，Q6 开关R3, R4, R5, R6 电阻Tl-1，Tl-2，T1-3 线圈T2-1加热变压器502辅助电压产生器504计时控制器R1，R2 电阻Cl 电容D7 二极管装置Q9 开关D7 二极管RlO 电阻T2-2 线圈R11，R12 电阻D6压控装置C2 电容C3, C4 电容D4, D5 二极管ZDl齐纳二极管C5 电容R7. R8, R9 电阻Q7, Q8 开关T1-4 线圈D2, D3 二极管Cxl，Cx2 电容Ls谐振电感L3 线圈Q14脉冲宽度调变开关
105集成驱动桥式电路R13, R14 电阻C6 电容QlO控制开关R15 电阻R16, R17 电阻C8 电容D8 二极管
具体实施例方式体现本案特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本案能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及图式在本质上当作说明之用，而非用以限制本案。图2显示本发明的具有气体放电灯管的灯丝加热装置的灯管镇流器的电路方块图。需注意的是本揭露说明书中相同的元件标号指向相似的元件。如图2所示，灯管镇流器包含一功率因子校正转换器202，其接收一交流输入电压Vin并且将交流输入电压Vin转换成一直流电压，其中交流输入电压Vin的电流中的谐波与涟波杂讯为功率因子校正转换器 202所滤除。灯管镇流器更包含一逆变器204，连接至功率因子校正转换器202的输出端， 以将功率因子校正转换器202所输出的直流电压转换成一交流电压，藉此驱动数个气体放电灯管LP1-LP2。在本实施例中，气体放电灯管的数目可以为一个，即气体放电灯管LP1。 气体放电灯管LP1-LP2并联连接且每个气体放电灯管与一电容(Cbl或( 串联。电容 Cbl-Cb2用来平衡流经气体放电灯管LP1-LP2的灯管电流。灯管镇流器更包含一灯丝加热装置，其由一辅助加热电路206与一控制电路208所组成。辅助加热电路206连接至功率因子校正转换器202的输出端，以提供将气体放电灯管LP1-LP2的灯丝预先加热所需的加热电源。控制电路208连接于辅助加热电路206、逆变器204，以控制辅助加热电路206与逆变器204的工作状态(启动或关闭)。关于灯管镇流器的内部详细电路，现在说明如下。图3显示本发明的具有气体放电灯管的灯丝加热装置的灯管镇流器的电路图。如图所示，本发明的灯管镇流器包含一功率因子校正转换器202，其为一升压型转换器且包含一电磁干扰滤波器(EMI filter) 302连接至交流输入电压Vin，用以将交流输入电压Vin中的电磁干扰滤除。交流输入电压Vin的有效值电压为120V-270V。功率因子校正转换器202 更包含一桥式整流器(bridge rectifier) 304，与电磁干扰滤波器302并联，用以将交流输入电压Vin整流成为一个整流的直流电压。功率因子校正转换器202更包含一升压电感 (boost choke) Lb，连接至桥式整流器304的输出端，以及一开关Q1，具有一第一电流端连接至升压电感，一第二电流端连接至地，以及一控制端连接至一功率因子校正控制器308。 功率因子校正控制器308由一辅助电压Vcc电源供电来控制开关Ql的开关切换。功率因子校正转换器202更包含一整流二极管Dl，连接至升压电感Lb以及开关Ql的第一电流端， 以及一对输出电容Cbusl与Cbus2，设置于功率因子校正转换器202的电压总线且串联连接于整流二极管Dr的阴极以及接地端间。升压电感Lb设定为当开关Ql截止时，储存桥式整流器304所输出的整流的直流电压的能量，并且在当开关Ql导通时，释放所储存的能量，藉此提升桥式整流器304所输出的整流的直流电压的电压值。整流二极管Dl用来将升压电感Lb所输出的电压进行整流，藉此产生输出总线电压Vbus于输出电容Cbusl与Cbus2上。 一线圈T3耦接至升压电感Lb并且经由一调节器306提供在功率因子校正转换器202开始运作后的辅助电压Vcc的能量。此外，线圈T3亦连接至功率因子校正控制器308以检测升压电感Lb的电流。功率因子校正转换器202经由一个共模扼流线圈(common-mode choke)Lc连接至逆变器204，提供电流源输出。在本实施例中，逆变器204为一自激并联谐振半桥转换器 (self-oscillating parallel resonant half-bridge converter)，包含组；^为半才乔结构的开关Q2与Q3，其为双极接面晶体管(BJT)所组成。开关Q12与Q13设定为交替导通以将功率因子校正控制器202所输出的稳定直流总线电压Vbus转换成一交流输出电压，以驱动数个气体放电灯管LP1-LP4。逆变器204更包含一电容Cd，与共模扼流线圈Lc并联。逆变器 204更包含一线圈Li，连接于开关Q2的控制端与开关Q2的一电流端之间，以及一线圈L2， 连接于开关Q3的控制端与开关Q3的一电流端之间。逆变器204更包含一谐振电容Cr，连接于开关Q2与开关Q3中间的一连接节点以及功率因子校正转换器202的输出电压总线之间，以及一隔离变压器(isolated transformer) Tr，具有一初级侧绕阻以及至少一个次级侧绕阻且与谐振电容Cr并联。线圈Ll用来发出一同步控制信号来驱动开关Q2。线圈L2用来发出一同步控制信号来驱动开关Q3。隔离变压器Tr的初级侧的激磁电感(magnetizing inductance，未显示)以及谐振电容Cr组成一并联谐振电路，其设定为产生谐振以根据开关Q2与Q3的切换，来将功率因子校正转换器202所输出的稳定直流总线电压Vbus的能量以谐振的方式传送至隔离变压器Tr的初级侧。隔离变压器Tr初级侧的能量根据开关Q2 与Q3的切换传递至隔离变压器Tr的次级侧，藉此在隔离变压器Tr的次级侧感应生成一交流电压来驱动灯管LP1-LP4。灯管LP1-LP4并联连接且每个灯管与一电容(Cbl，Cb2. Cb3, 或Cb4)连接。电容Cbl-Cb4用来平衡流经灯管LP1-LP4的灯管电流。在本实施例中，辅助加热电路206包含一自激谐振半桥转换器 (self-oscillating resonant half-bridge converter)以及一加热变压器 T2-1，其设定为提供用来预热气体放电灯管Lpl-Lp4的灯丝的加热电源。在其他实施例中，自激谐振半桥转换器也可以为一全桥电路所取代。如图3所示，辅助加热电路206包含组态为半桥结构的开关Q5与Q6，其为双极接面晶体管(BJT)所组成。开关Q5与Q6也可以组态为一反激电路(flyback circuit)或正激电路(forward circuit)。开关Q5与Q6设定为交替导通以将功率因子校正转换器202所输出的直流总线电压Vbus或其分压转换成交流输出电压。 辅助加热电路206更包含一线圈T1-1、一线圈T1-2、一线圈T1-3、分压电阻R3，R4、分压电阻R5，R6，以及一加热变压器T2-1。线圈T1-2连接于开关Q5的控制端与其一电流端之间， 用以发出一同步控制信号来驱动开关Q5。线圈T1-3连接于开关Q6的控制端与其一电流端之间，用以发出一同步控制信号来驱动开关Q6。线圈Tl-I连接于开关Q5与Q6中间的一连接节点与加热变压器T2-1的初级侧之间，并且与线圈T1-2及线圈T1-3共用一铁心。根据开关Q5与Q6的切换，来将功率因子校正转换器202所输出的直流总线电压Vbus的能量传送至加热变压器T2-1的初级侧。因此，加热变压器T2-1的初级侧上的能量可利用电磁感应的方式传送到线圈T2-3、T2-4，其中线圈T2-3、T2-4与加热变压器T2-1共用一铁心，藉此预先加热灯管LP1-LP4的灯丝。在本实施例中，辅助加热电路206也可以为谐振电路，且使用独立控制器来驱动其开关而不用自激式驱动。此外在本实施例中，辅助加热电路206也可以是全桥转换器。此外在本实施例中，辅助加热电路206也可以是脉宽调制转换器(PWM converter),例如反激转换器(flyback conveter)或正激变换器(forward converter)。此外，控制电路208设定为用来在辅助加热电路206对灯丝加热一个预设的时间后将辅助加热电路206禁能并且将逆变器204启动以点亮灯管LP1-LP4。图4A显示本发明的辅助加热电路206与逆变器204的操作顺序图。如图4A所示，控制电路208在辅助加热电路206被禁能后启动逆变器204的操作来点亮灯管LP1-LP4。图4B显示本发明的辅助加热电路206与逆变器204的另外一种操作顺序图。如图4B所示，控制电路208在启动逆变器204的操作来点亮灯管LP1-LP4 —段时间后将辅助加热电路206禁能。因此，在灯管 LP1-LP4点亮后，灯丝的加热电源便能够移除以增进效率。图5本发明的具有气体放电灯管的灯丝加热装置的灯管镇流器的电路图，其显示控制电路208的详细电路。如图5所示，辅助加热电路206相对于图3增加了一个启动电路，其由分压电阻R11，R12、电容C2，以及二极管装置D6组成。图5的逆变器204增加了一个启动电路，其由分压电阻Rl与R2、电容Cl，以及二极管装置D7组成。在图5中，控制电路 208包含一辅助电压产生器502以及一计时控制器(timing controller) 504。辅助电压产生器502由电容C3与C4、整流二极管D4与D5，以及一齐纳二极管ZDl所组成。计时控制器504包含由电容C5与电阻R7，R8与R9所组成的RC计时电路(RC timer)、控制开关Q7 与Q8、线圈T1-4，以及二极管D2与D3所组成，其中线圈T1-1、线圈T1-2、线圈T1-3与线圈 T1-4共用一铁心。计时控制器504更包含一线圈T2-2、电阻R10、二极管D7与控制开关Q9， 其中加热变压器T2-1与线圈T2-2共用一铁心。辅助电压产生器502连接至线圈T1-1，而计时控制器504连接至辅助电压产生器502与辅助加热电路206的启动电路(Rl 1，R12，C2， D6)以及逆变器204的启动电路(R1，R2，C1，D7)。计时控制器504更包含电阻R13，R14、电容C6、控制开关QlO及电阻R15，其中控制开关Q8，QlO及电阻R14，R15作为一箝位电路以防止计时控制器504的误动作或电压抖动。图5的辅助加热电路206与控制电路208的操作说明如下。当灯管镇流器电源启动时，辅助电压Vcc尚未产生。在这种情形下，功率因子校正转换器202将无法启动进行开关切换作业，因此功率因子校正转换器202的输出总线电压 Vbus为不稳定且其电压值为交流输入电压Vin的峰值电压的1.414倍。也就是说，在功率因子校正转换器202尚未启动时，功率因子校正转换器202的输出总线电压Vbus的电压值约为170Vdc(120V*l. 414) -391Vdc (277V*1. 414)。这个不稳定的输出总线电压Vbus会施加到辅助加热电路206的启动电路(Rll，R12，C2, D6)。电容C2经由分压电阻Rll，R12由输出总线电压Vbus所充电。当电容C2的电压达到压控器件D6的门槛值(threshold level) 时，压控器件D6便会导通，使得线圈Tl-1、T1-2与T1-3分别感应生成一电流。藉由线圈 T1-2与T1-3的电流变化，线圈T1-2与T1-3分别产生一同步控制信号来驱动开关Q5与Q6 进行交替式的开关切换。因此，辅助加热电路206便会致能而启动运作，藉此功率因子校正转换器202的输出总线电压Vbus的能量经由开关Q5与Q6的开关切换传递到加热变压器 T2-1的初级侧。加热变压器T2-1的初级侧上的能量经由电磁感应的方式传递到加热变压器T2-1的次级侧，藉此预先加热灯管LP1-LP4的灯丝。此时，由于线圈T2-2与加热变压器 T2-1共用一个铁心，线圈T2-2上也会感应生成一电压，藉此经由电阻RlO将控制开关Q9导通。由于控制开关Q9导通，会阻止电容Cl经由分压电阻Rl，R2由输出总线电压Vbus充电。因此，二极管装置D7便无法导通而让线圈Ll与L2根据其电流变化分别产生一同步控制信号来驱动开关Q2与Q3进行交替式的开关切换。因此，逆变器204便会禁能而无法启动。与此同时，线圈Tl-I上所感应生成的交流电压会施加到辅助电压产生器502，并且经由电容C3与整流二极管D4及D5组成的电荷泵来进行电压转换及经由电容C4绿波，藉此产生辅助电压Vcc。齐纳二极管ZDl用来进行电压箝制(voltage clamping)以固定辅助电压 Vcc的电压值。当辅助电压Vcc产生时，功率因子校正控制器308便会被驱动而启动功率因子校正转换器202的开关切换运作，从而使得功率因子校正转换器202的输出总线电压 Vbus稳定下来。此时，辅助电压Vcc会对电容C5进行充电，而启动计时控制器504的计时作业。当电容C5当开始充电时，控制开关Q7的控制端上的驱动电压为高且超过控制开关 Q7上的门槛电压，使得控制开关Q7导通，进而使得控制开关Q8截止。在这种情形下，控制开关Q8为截止且并不会对线圈T1-4造成任何影响。当经过一个预设的时间后电容C5上的电压被充电到一个预定的电压电平，控制开关Q7的控制端上的驱动电压会下降至低于控制开关Q7上的门槛电压而使得控制开关Q7截止，进而使得控制开关Q8，Q10导通。在这种情形下，线圈T1-4形成短路。因此，线圈T1-4上的电压信号迅速降低。由于线圈T1-1、 线圈T1-2、线圈T1-3与线圈T1-4共用一铁心，线圈T1-1、线圈T1-2、线圈T1-3上的电压信号也会迅速降低，使得线圈T1-2、线圈T1-3无法发出驱动信号来驱动开关Q5与Q6。因此，辅助加热电路便无法运作而被禁能，使得加热变压器T2-1无法产生用来预先加热灯管 LP1-LP4的灯丝的能量。与此同时，由于线圈T2-1与线圈T2-2共用一铁心，线圈T2-2也没有足够的能量来经由电阻RlO来导通控制开关Q9，使得控制开关Q9截止。由于控制开关Q9截止，电容Cl经由分压电阻Rl与R2由功率因子校正转换器202的稳定输出总线电压Vbus充电。当电容Cl的电压达到二极管装置D7的门槛值时，二极管装置D7便会导通， 使得线圈Ll与L2分别感应生成一电流。藉由线圈Ll与L2的电流变化，线圈Ll与L2分别产生一同步控制信号来驱动开关Q2与Q3进行交替式的开关切换。因此，逆变器204便会致能而启动运作。 图6显示利用图5的电路所达成的辅助加热电路206与逆变器204的操作顺序图。 如图6所示，当电源启动后，辅助加热电路206会先快速运作且控制电路208中的辅助电压产生器502会快速建立辅助电压Vcc，使得功率因子校正转换器202的运作快速启动。因此，不论交流输入电压Vin的变化为何，功率因子校正转换器202的输出总线电压Vbus能够快速稳定下来，以便尽快提供稳定的电压源给辅助加热电路206。如此一来，便能够提供一个稳定的预先加热电压来进行灯丝预先加热。此外，计时控制器504利用电容C5的充电运作来计时，以便在灯管LP1-LP4的灯丝加热一个预定时间后，将辅助加热电路206禁能并将逆变器204致能。值得注意的是，辅助加热电路206的启动时间与功率因子校正转换器 202的启动时间之间具有一个大约100 μ s的延迟时间(delay time)。然而，这个延迟时间极微小，而可视为辅助加热电路206与功率因子校正转换器202几乎同时启动。
图7为本发明的一第二较佳实施例的电路图，与图5互相比较，图7的逆变器为一自激并联谐振推挽式逆变器(self-oscillating parallel resonant push pull inverter)，以取代图5的自激并联谐振半桥转换器。如图7所示，开关Q12与Q13组态设定为一推挽式的结构，而线圈L3连接于开关Q12与Q13的控制端之间，用以发出同步控制信号来驱动开关Q12与Q13。谐振电感Ls与谐振电容Cr组成一并联谐振电路，其设定为产生谐振以根据开关Q12与Q13的切换，来将功率因子校正转换器202所输出的稳定直流总线电压Vbus的能量以谐振的方式传送至隔离变压器Tr的初级侧。在图7中，辅助加热电路206增加了互相串联的电容Cxl与Cx2，其与线圈Tl-I组成一谐振电路，其设定为产生谐振以根据开关Q5与Q6的切换，来将功率因子校正转换器202所输出的直流总线电压Vbus 的能量以谐振的方式传送至加热变压器T2-1的初级侧。在本实施例中，电容Cxl与Cx2可以等效为一个电容器。图8显示本发明的辅助加热电路206与逆变器204的又一种操作顺序图。如图所示，在电源启动后，辅助加热电路206会运作一个预设的时间Tl以加热灯丝。接着，辅助加热电路206会停止工作以便移除灯丝上的加热电源以增进效率。接下来，逆变器204开始运作以点亮与操作灯管LP1-LP4。当灯管LP1-LP4在调光模式(dimming mode)下工作时， 辅助加热电路206会在脉冲宽度调变模式(PWM mode)下工作，以便将灯管LP1-LP4的灯丝的温度维持在一个适当的温度。图9为本发明的一第三较佳实施例的电路图，其实现了图8的辅助加热电路206 与逆变器204的操作顺序。与图5互相比较，图8的计时控制器504增加了一个脉冲宽度调变开关Q14，其受脉冲宽度调变信号(PWM信号)驱动，藉此在当灯管LP1-LP4在调光模式(dimming mode)下工作时，让辅助加热电路206在脉冲宽度调变模式下工作，例如灯管功率低于60%时，以便将灯管LP1-LP4的灯丝的温度维持在一个适当的温度。在本实施例中，脉冲宽度调变信号可以由外部直接输入，也可以由直流调光信号或调光器转化而来。图10显示本发明为本发明的一第四较佳实施例的电路图。与图3的电路图互相比较，在图10中预先加热电路206的自激谐振半桥转换器由一集成驱动桥式(IC)电路105 所实现。因此图10的电路的优点在于大幅度减少元件数目以及增进电路的可靠度。图11显示本发明为本发明的一第五较佳实施例的电路图。与图5互相比较，计时控制器504中在图11中仅保留了线圈T1-4、控制开关Q8、二极管D2，D3，而图5中的计时控制器504中的电容C5与电阻R7，R8与R9所组成的RC计时电路、控制开关Q7，Q9，Q10、二极管D7、电阻R10、线圈T2-2等元件在图11中被移除。此外，图11新增了互相串联的分压电阻R16，R17、电容C8与二极管D8，并且逆变器204中的分压电阻R2的另一端连接至分压电阻R16。在本实施例中，逆变器204的分压电阻Rl与R2、电容Cl亦组成一个延迟电路， 其可在功率因子因子校正转换器202的输出总线供电一段时间后，才启动逆变器204的运作。可使得预先加热电路206运行一预设时间(延迟电路的延迟时间)后，再启动逆变器 204。此外，当逆变器204启动后，逆变器204的共模扼流线圈Lc会感应出电流，因而生成一电压。该电压会经由分压电阻R16，R17以及二极管D8施加到控制开关Q8的闸极来导通控制开关Q8，藉此关闭辅助预热电路206。因此，在本实施例中，辅助预热电路206会先启动来预先加热气体放电灯管LP1-LP4的灯丝，而过一段时间后逆变器204再启动。在逆变器204启动后，再关闭助预热电路206。本发明的又一较佳实施例提出一种用来运作至少一气体放电灯管的方法，包含如下步骤。首先，将至少一气体放电灯管的灯丝加热一个预设的时间。接着，移除用来加热至少一气体放电灯管的灯丝的加热电源后，启动用来驱动至少一气体放电灯管的灯管镇流器中的逆变器，藉此运作至少一气体放电灯管。
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本发明的又一较佳实施例提出另外一种用来运作至少一气体放电灯管的方法，包含如下步骤。首先，将至少一气体放电灯管的灯丝加热一个预设的时间。接着，启动用来驱动至少一气体放电灯管的灯管镇流器中的逆变器，藉此运作至少一气体放电灯管。最后，当该至少一气体放电灯管于稳态工作时，移除用来加热至少一气体放电灯管的灯丝的加热电源后。综合以上所述，本发明提出一种具有气体放电灯管的灯丝加热装置的灯管镇流器，其中灯管镇流器包含一功率因子校正转换器与一逆变器，以及一灯丝加热装置。逆变器可为一自激并联谐振半桥转换器或是一自激并联谐振推挽式逆变器。灯丝加热装置连接至功率因子校正转换器的输出端以预先将气体放电灯管的灯丝稳定加热一个预设的时间后， 再启动逆变器来对气体放电灯管进行点亮与操作。灯丝加热装置包含一辅助加热电路以及一控制电路，其中辅助加热电路为一自激谐振半桥转换器以及一加热变压器所组成，其设定为提供用来预热气体放电灯管LP1-LP4的灯丝的加热电源。控制电路设定为产生用来启动功率因子校正转换器的辅助电压，并且设定让辅助加热电路启动以加热灯管的灯丝一个预设的时间后，再启动逆变器来对气体放电灯管进行点亮与操作，并且关闭辅助加热电路的操作。或者，当气体放电灯管在调光模式下工作时，控制电路重新启动辅助加热电路在脉冲宽度调变模式下工作，以便将灯管LP1-LP4的灯丝的温度维持在一个适当的温度。利用本发明，气体放电灯管的灯丝可以在逆变器启动前预先稳定加热，并且在逆变器启动前或启动后将气体放电灯管的灯丝的加热电源移除，藉此增进效率。本案得由熟习此技术之人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如权利要求所欲保护者。
权利要求
1.一种灯管镇流器，其包含一功率因子校正转换器，用以接收一交流输入电压并将该交流输入电压转换成一直流总线电压一逆变器，连接至该功率因子校正转换器的一输出端，用以将该直流总线电压转换成一交流输出电压以电源驱动至少一个气体放电灯管；以及一气体放电灯管的灯丝加热装置，连接至该功率因子校正转换器的输出端，其包含一辅助加热电路，连接至该功率因子校正转换器的一输出端，用以将该功率因子校正转换器所输出的直流总线电压转换成一加热电源，来对该至少一个气体放电灯管的灯丝进行预先加热；以及一控制电路，连接至该逆变器与该辅助加热电路，用以允许该辅助加热电路运作一个预设的时间后，先关闭该辅助加热电路后启动该逆变器的运作或是先启动该逆变器的运作再关闭该辅助加热电路。
2.如权利要求1所述的灯管镇流器，其特征在于，该功率因子校正转换器为一升压型转换器。
3.如权利要求1所述的灯管镇流器，其特征在于，该控制电路包含一辅助电压产生器，连接至该辅助加热电路，用以根据该加热电源产生一辅助电压来启动该功率因子校正转换器；以及一计时控制器，连接至该辅助电压产生器，用以允许该辅助加热电路运作一个预设的时间后，发出一第一控制信号来关闭该辅助加热电路。
4.权利要求3所述的灯管镇流器，其特征在于，该计时控制器发出一第二控制信号来启动该逆变器的运作。
5.如权利要求3所述的灯管镇流器，其特征在于，该辅助加热电路包含一启动电路，连接至该功率因子校正转换器的一输出端，用以根据该功率因子校正转换器所输出的能量启动该辅助加热电路的运作。
6.如权利要求4所述的灯管镇流器，其特征在于，该逆变器包含一启动电路，连接至该计时控制器，用以接收该第二控制信号来启动该逆变器的运作。
7.如权利要求4所述的灯管镇流器，其特征在于，当该至少一个气体放电灯管在调光模式下工作时，该计时控制器重新启动该辅助加热电路在脉冲宽度调变模式下工作，藉此将该至少一个气体放电灯管的灯丝的温度维持在一个适当的温度。
8.如权利要求4所述的灯管镇流器，其特征在于，该计时控制器更包含一脉冲宽度调变开关，用以接收一脉冲宽度调变信号，并且在当该多个气体放电灯管于调光模式下工作时，因应该脉冲宽度调变信号驱动辅助加热电路在脉冲宽度调变模式下工作。
9.如权利要求1所述的灯管镇流器，其特征在于，该辅助加热电路包含一自激谐振半桥转换器以及一加热变压器。
10.如权利要求1所述的灯管镇流器，其特征在于，该自激谐振半桥转换器由一驱动电路所实现。
11.如权利要求1所述的灯管镇流器，其特征在于，该逆变器为一自激并联谐振半桥转换器或一自激并联谐振推挽式逆变器。
12.如权利要求1所述的灯管镇流器，其特征在于，该功率因子校正转换器与该辅助加热电路几乎同时启动。
13.—种运作至少一气体放电灯管的方法，其特征在于，该至少一气体放电灯管由一灯管镇流器所驱动且该灯管镇流器包含一功率因子校正转换器及一逆变器，该方法包含如下步骤将至少一气体放电灯管的灯丝加热一个预设的时间； 移除用来加热至少一气体放电灯管的灯丝的加热电源；以及启动该逆变器以由该逆变器运作该至少一气体放电灯管。
14.一种运作至少一气体放电灯管的方法，其特征在于，该至少一气体放电灯管由一灯管镇流器所驱动且该灯管镇流器包含一功率因子校正转换器及一逆变器，该方法包含如下步骤将至少一气体放电灯管的灯丝加热一个预设的时间； 启动该逆变器以由该逆变器运作该至少一气体放电灯管；以及当该至少一气体放电灯管于稳态工作时，移除用来加热至少一气体放电灯管的灯丝的加热电源。
全文摘要
本发明提供一种具有气体放电灯管的灯丝加热装置的灯管镇流器，其包含一功率因子校正转换器，用以接收一交流输入电压并将该交流输入电压转换成一直流总线电压；一逆变器，连接至该功率因子校正转换器的一输出端，用以将该直流总线电压转换成一交流输出电压以电源驱动多个气体放电灯管；以及一气体放电灯管的灯丝加热装置，连接至该功率因子校正转换器的输出端。灯丝加热装置包含一辅助加热电路，连接至该功率因子校正转换器的一输出端，用以将该功率因子校正转换器所输出的直流总线电压转换成一加热电源，来对该多个气体放电灯管的灯丝进行预先加热；以及一控制电路，连接至该逆变器与该辅助加热电路，用以根据该加热电源产生一辅助电压来启动该功率因子校正转换器，并且允许该辅助加热电路运作一个预设的时间后，先关闭该辅助加热电路后启动该逆变器的运作或是先启动该逆变器的运作再关闭该辅助加热电路。
文档编号H05B41/282GK102196648SQ20111015805
公开日2011年9月21日 申请日期2011年6月13日 优先权日2011年6月13日
发明者周清和, 应建平, 张伟强, 张琪, 钟燕 申请人:台达电子企业管理(上海)有限公司