专利名称：高压钠放电灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于操纵高压钠放电灯的电路布置，该电路配备有两个连接高压钠放电灯的连接点，并包括受控的主开关元件，后者的一个控制电极是连接到某一控制电路的，上述电路布置配备有一个与一个连接点串联的测量阻抗，以及与两个灯连接点并联的测量阻抗，这些测量阻抗另外又都是连接到所述控制电路的。
从欧洲专利申请EU0，228，123(PHN11.705)号中已知有上述型式的电路布置。在所述已知的电路布置中，各测量阻抗都取电阻形态，并且，将该电路布置构成可在工作状态下使各电阻的两端产生信号S，后者是正比于灯(灯电压)两端电压的部分和正比于通过灯(灯电流)的电流的部分的和数。还进一步保证所述产生的信号S的极性相符于与灯电流成正比的部分的极性。
通常的做法是在交流电压或脉动的直流电压情况下操纵高压放电灯的。操纵该灯所用的功率，此处应理解为是指在与操纵该灯的电压的最低出现频率周期相比一样长的时间内的平均功率。平均的灯电压或电流应理解为是指通过在把所述灯电压或灯电流的绝对值的时间内进行平均而形成的电压或电流。另一种可以形成平均灯电压或灯电流的方法是使用在灯电压或电流的平方值的时间内进行平均后的数值的平方根，即所谓均方根(RMS)值。实际的灯电压将周期性地具有持续时间比较短的波峰形电压、即所谓再引弧波峰，继之以具有比较高而大致恒定值的持续时间。所述比较高而大致恒定的值通称为“坪压”。
额定灯电流和灯电压分别就是平均灯电流和灯电压的额定值。
上述已知的电路布置在大致恒定的平均灯电压时，容许借助于在控制电路中所引起的控制过程(一个比较短的时间常数的控制过程就已足够)来操纵高压钠灯;因此，尽管事实上高压钠放电灯具有以下性能当平均灯电流突然变化时，平均灯电压就突然变化而具有相反极性，然后，又逐步变化而具有与所述电流变化相同的极性，一直到达到与所变化的灯电流有关联的稳定工作点为止。
然而，在所述已知的电路布置中，由于加到控制电路上的所述信号S构成灯电流的某一恒定的分数部分，在该已知的电路布置中就只可能具有短的时间常数的控制过程。这样才可大致引起灯在恒定灯电压下运行。这具有的缺点是，某一非常强烈地依靠所述平均灯电压的量，例如，由所述灯放射的光的色温度Tc只能用粗略近似的方法保持恒定。
所述已知的电路布置的另一个方面是，为了获得可能的最近似的灯电压控制。将信号S正比于灯电流的部分选择成正好如此大，以使所述信号S的极性也在紧接于灯电流和灯电压突变刚出现之后，等于正比于灯电流那部分的电流极性。这样的结果是使信号S的初始值深受限制，而与各正比部分的每个值无关。这就造成所述控制过程的一定惯性，从而对恒定平均灯电压和恒定色温度Tc的近似过程产生限制。
本发明的目的是要提供一种措施，借助于该措施可获得一种使色温度Tc保持恒定的较接近的近似法。为此，根据本发明在起始段落所提及的型式的电路布置，其特征在于与灯连接点之一串联连接的电阻和电容器组合也是连接到所述控制电路的。从而，可以做到使灯电流对控制过程所起的作用将有所变化。这样，就能够以比较简单的方法获得一种具有恒定灯电压的灯运行的改进的近似法。
所述专门名词“电阻器”在本说明和附后的权利要求书中将理解为也是指具有属于一组阻抗的欧姆特性的等效阻抗。
可以借助于瞬时的灯电流来形成对于控制过程所需要的信号。然而，为了所述电路布置的正确运行，也可以使用某一灯电流的平均值。同样地，可以将瞬时的灯电压用作跨接灯两端的灯电压，但灯电压的平均值也是可用的。可以分别选择RMS值以及在平均绝对值以后所获得的值作为灯电压和灯电流的平均值。虽然在这些值之间可能出现差异，但上述差异并不会使电路布置的令人满意的运行受到不利的影响。
如果所述电路布置是适用于交流运行的高压钠灯的，则在某一灯连接点和电阻与电容器组合的串联布置中需要包含一个整流装置。该整流装置可具有合波整流功能。另一方面，该整流装置也可仅具有半波整流功能。借助于该整流装置可以做到将与灯电流的平均值有关的信号供给所述控制电路。
在本电路布置的另外一个实施例中，所述整流装置构成部分峰值检波电路。于是半波整流功能就已足够。可以由所述峰值检波电路整个地或部分地构成在电阻和电容器组合中的所述电阻。
下面将根据本发明的电路布置的一个实施例、参照附图
而进行更充分的说明。
在附图中，第一连接端子1经由稳定镇流器2连接到灯的连接点3。将另一个灯连接点4经由起测量阻抗作用的电阻5连接到取三端双向可控硅开关元件形式的受控主开关元件6的主电极6a上。将三端双向可控硅开关元件6的另一个主电极6b经由线圈74连接到第二连接端子7。将灯连接点3经由串联布置的电阻8、电阻9a和电阻9b连接到灯的连接点4。
电阻5构成一个测量阻抗、后者与灯连接点4串联连接。所述电阻8、9a和9b共同构成一个测量阻抗，后者与灯连接点3、4并联连接。
将电阻9a与电阻9b之间的接合点经由电容器10和电阻11连接到第一运算放大器13的正输入端12上。将第一运算放大器13的负输入端14经由电阻15和电容器16连接到三端双向可控硅开关元件6的主电极6a上。此外，电容器16由极性互相相反的齐纳二极管17和二极管17a的串联布置所旁路。
第一运算放大器13的输出端18经由二极管19连接到其负输入端14。将电阻20的一端连接到输入端14，而将其另一端一方面经由二极管21连接到第一运算放大器13的输出端18上，并在另一方面经由电阻24连接到第二运算放大器23的负输入端22上。第二运算放大器23的正输入端25被连接到第一运算放大器13的正输入端12上。将第二运算放大器23的输出端26通过电阻27连接到该负输入端22上。
另外，该输出端26经由电阻28还连接到第三运算放大器30的负输入端29上。还将第三运算放大器30的负输入端29经由包括电容器97、电阻96、二极管93和电容器91的串联电路连接到灯的连接点4上。将电阻96与二极管93之间的接合点连接到由电阻95和连接到电容16的电容器94组成的并联布置。将二极管93与电容器91之间的接合点经由电阻92也连接到电容器16上。将第三运算放大器30的正输入端31连接到电位计33上的可调抽头32上。一方面将电位计33连接到电阻15上，而另一方面将其连接到三端双向可控硅开关元件6的主电极6a上。
将第三运算放大器30的输出端34一方面经由电容器35连接到负输入端，而在另一方面经由电阻83连接到第四运算放大器37的正输入端36上。将正输入端36又经由齐纳二极管82连接到三端双向可控硅开关元件6的主电极6a上。将第四运算放大器的输出端38经由电阻39连接到晶体管71的基极70上。基极70经由电阻72又被连接到公用引线73上，从该公用引线各运算放大器(13、23、30、37)以未示出的方式得到供电。将晶体管71一方面连接到引线73上，而另一方面将其经由电阻39a连接到三端双向可控硅开关元件6的控制电极40上。将第四运算放大器37的负输入端41一方面经由电容器42与限压半导体二极管81串联后连接到所述主电极6a，而在另一方面经由电阻43再与电阻45串联后连接到所述引线73。将第一运算放大器13的正输入端12经由电阻44和电阻45连接到所述引线73上。电容器16、电位计33和电阻15也都经由电阻45而连接到所述引线73上。所述引线73本身又通过包括齐纳二极管46和电容器47的并联电路连接到三端双向可控硅开关元件6的主电极6a上。将接合点44a的一方面由电阻84也连接到所述放大器37的正输入端36上，而在另一方面经由电阻49连接到光敏晶体管50上，后者被连接到三端双向可控硅开关元件6的主电极6a上。该光敏晶体管50与发光二极管58共同构成一个光耦合器50-58。该光敏晶体管50与电容器51进行并联。该光敏晶体管50还与电容器42并联的晶体管53的基极52进行连接。所述三端双向可控硅开关元件6和线圈74都由一并联电路进行分路，该并联电路的第一支路由电容器55所构成，该并联电路的第二支路由串联布置的电阻56、整流电桥57、齐纳二极管48和二极管75所构成。齐纳二极管48的极性与二极管75的极性是相反的。所述整流电桥57包括各二极管57a、57b、57c和57d。将所述整流电桥57的整流端57e和57f经由发光二极管58相互连接。另外，将所述整流电桥57经由二极管76连接到所述引线73。将连接端子1经由电阻59、电容器60和二极管61连接到主电极6a。另外，还将连接端子1经由电阻59、电容器60和二极管62连接到所述引线73。二极管61与电容器77进行并联，而电容器78连接在连接端子1与7之间。电阻9a和9b与串联布置的、极性互相相反的齐纳二极管65和齐纳二极管66进行并联。灯80连接在灯连接点3和4之间。为了启动所述灯80，可以使上述灯配置一个内起动器。外起动器也是可允许的，最好将外起动器连接在灯连接点3与4之间。示出的电路布置是适合于交流高压放电灯的运行的。该电路布置的操作可以进行如下说明。跨接在电阻9b两端的瞬时交变电压构成信号S的正比于灯电压的部分，而跨接在电阻5两端的瞬时交变电压构成正比于灯电流的部分。因此，在本实施例的电路布置中，分别把灯电流和灯电压的瞬时值用来作为通过灯的电流I1a和跨接灯两端的电压V1a。构成信号S的这两部分交变电压的总和经由电容器16和10被加到运算放大器13的输入端14和12。电阻5和分压电路的电阻8、9a、9b的比值一方面可确定正比于所述灯电流部分的值，另一方面可确定正比于灯电压部分的值。运算放大器13和23的电路根据在输入端12和14上的交变电压信号S形成在运算放大器30的输入端29上的整流信号。二极管93、电容器94和电阻器95构成峰值检波电路，后者借助于由电阻92和电容91构成的滤波器(同时起直流电压去耦的作用)检出灯电流中的峰值。然后，将在峰值检波电路中所产生的信号经由电阻96和电容97的组合加到运算放大器30的输入端29上，并且，就这样迭加到起源于电阻28的信号上。把在峰值检波电路所产生的信号迭加到由运算放大器13和23的电路中所整流的信号上，保证了灯电流将对用于控制过程的信号所起的作用变化。运算放大器30与运算放大器37、晶体管71、52、光耦合器50-58以及有关联的各二极管、电阻和各电容器共同构成所述电路布置的实际控制电路。
电阻5的值可确定供给峰值检波电路的信号值。由电阻95的值与峰值检波电路的输出阻抗值一起确定由电容器和电阻组合中的所述电阻值。电容器97可确定由峰值检波电路中所产生的并加到控制电路上的所述信号的变化范围。在运算放大器30中，在输入端29处的全部信号一方面进行积分，另一方面与起源于电位计33上的可调抽头32的、于输入端31处的交变电压进行比较。上述积分意味着对通过该灯的电流和跨接该灯两端的电压的绝对值进行平均。所述积分是以一方面由电阻28、96以及作为峰值检波器的输出电阻的等效阻抗同另一方面的电容器35所确定的时间常数而进行的。将所述时间常数选择成等于在三端双向可控硅开关元件6不导电时的交变电压半周期的持续时间。那末，最好是相当于所述交变电压半周期左右的时间常数。由于所述积分的缘故而降低了该灯闪烁的可能性。从电位计33上可调抽头32产生的直流电压起基准信号的作用，并且是当电压受控于电位计33的调整时所确定的。由于所述电路布置的自身抽样之间的各种差异的缘故，上述调整可进一步确保有力地减少在所述电路布置的运行方面的影响。所述各种差异主要是由于应用在所述电路布置中各元件值的离散范围所造成的。将由此在输出端34所获得的辅助信号在运算放大器37中作为第二次比较而同某一锯齿波形信号进行比较，其比较方法是只要所述辅助信号大于所述锯齿滤形，则在运算放大器37的输出端38就呈现低电压，不然的话在所述输出端就呈现高电压。将输入端41连接到电容器42和电阻43的接合点上，它们形成构成锯齿形信号电路布置部分的第一串联电路部分。限压半导体二极管81是第一串联电路中具有二极管特性的半导体元件。至于电容器42，可以用一个开关将其分路，晶体管53就起到该分路开关的作用。光耦合器58-50，所述第一串联电路，晶体管93以及电容器51共同构成所述电路布置中用于形成该锯齿形信号的所述部分。
并联连接到第一串联电路的第二串联电路包括作为具有齐纳特性的第一半导体元件的齐纳二极管82，以及作为第二电阻的电阻84。如已述及的，将齐纳二极管82与电阻84之间的接合点连接到运算放大器37的输入端36上。在输出端38处于高电压的情况下，晶体管71成为导电的，然后就经由三端双向可控硅开关元件6的控制电极40而使所述开关元件6变成导电的。在每个交变电压半周期末端通过三端双向可控硅开关元件的电流一旦下降到接近零值时，该三端双向可控硅开关元件6就将成为非导电的。于是在输出端38的电压就形成了该电路布置中所产生的开关信号。
在三端双向可控硅开关元件6的非导电状态中、交变供电电压的半周内，包括电阻56、整流电桥57、齐纳二极管48和二极管75的所述电路构成一个分路，由于该分路的结果一种所谓的维弧电流得以保持而流经所述灯80。在下一个交变供电电压的半周期中，所述维弧电流流经电路46、47、76、57和56。所述维弧电流在三端双向可控硅开关元件6非导电状态期间可确保在灯中保持电离，后者当三端双向可控硅开关元件6变成导电时促进所述灯的再引弧。同时，所述维弧电流导致发光二极管58放射出光线，使得光敏晶体管50导电，从而晶体管53成为非导电的。于是电容器42将通过限压半导体二极管81进行充电，由于充电的结果，运算放大器37的输入端41处的电压增值。当输入端41的电压变成与所述放大器37的输入端36处的电压相等时，三端双向可控硅开关元件6经由电路38、39、71、39a和40而变成导电的。然而，三端双向可控硅开关元件6刚一导电，电流就不再流经发光二极管58，由此导致晶体管53处于导电状态，使得电容器42突然放电，从而在输入端41处的电压骤然降值。因此，在输入端41处获得所述锯齿波形信号。
通过电路59、60、62、46和47，在所述主电极6a与所述引线73之间形成一个直流电压，同时，上述直流电压以不予进一步指明的方式确保运算放大器13、23、30和37得到供电。借助于电阻45，确定了晶体管50和53的调整点的上述直流电压，从而，各运算放大器的调整点与齐纳二极管17与二极管17a一起的上述直流电压也得到了确定。
各电路元件55、74、78和77确保抑制无线电干扰。同时，线圈74与电容器78和55共同起到确保所述电路布置不受任何来源于交变电压供电电源的干扰脉冲的作用。齐纳二极管65和66保证所述灯的坪压主要受信号S中正比于所述灯电压的该部分的影响。
极性互相相反的齐纳二极管48和二极管75的组合与二极管76和齐纳二极管40一起用来保证使每个交变供电电压半周期中的维弧电流具有相同值，并且，在输入端41的锯齿形信号并不取决于交变电压的极性。
限压半导体二极管81保证将某一直流电压信号迭加到输入端41处的锯齿形信号上。电阻83、84保证为令人满意的运行所需要的最低限度的电压值出现于运算放大器37的输入端36。借助于齐纳二极管，可以做到使在输入端36的电压具有比在输入端41处的锯齿形信号所可获得的最大值更小的值。
为了防止电阻5的任何过载，上述电阻可以用两个互相具有相反极性的二极管进行分路。
将上述类型的峰值检波电路加到如EU0，228，123中所述的、根据先有技术，适用于220伏、50赫、50瓦高压钠灯运用的电路布置上，该峰值检波电路可按如下比例进行配合电容器91390毫微法电容器94470毫微克电容器9710微法电阻9250千欧姆电阻95510千欧姆电阻96160千欧姆二极管93菲利浦的BYV19型。
所述峰值检波电路具有输出电阻值为65千欧姆的等效阻抗。
对于把该灯电流控制成为经由峰值检波电路所产生的信号的额定灯电流的分数部分所起的作用基值βAC在此线路接法中至多是0.18。该作用βAC随特征时间
(＝2.25秒)而变化。
在上述线路接法中，作为额定灯电流的分数部分的所述灯电流供给信号S的作用基值βDC＝0.4。
在上述的电路布置上，额定功率为50瓦的高压钠放电灯是在215伏、50赫的供电电压下运行的。那时，平均灯电压是92.6伏。在t＝0瞬间，供电电压已突然升高到240伏。这就导致灯电压非常突然地下降到大约92.5伏，然后该灯电压在20秒左右内提高，通过某一最高值94.4伏而到某一稳定值93.2伏。
为比较起见，曾将相同的灯置于如在EU0，228，123中所述的电路布置上运行。在供电电压为215伏的情况下，平均灯电压为92.6伏。供电电压突然升高到240伏的结果就导致灯电压非常突然地下降到大约92.5伏，然后该灯电压在35秒左右内提高，通过某一最高值94.6伏而到某一稳定值93.2伏。由于根据本发明措施的缘故，已经使控制过程的持续时间减少了40%以上。
在另一个实施例中，在根据本发明的电路布置中，将电阻96短路，同时把电容器增大到420微法，而把电阻5的值减小到0.19欧姆。这就导致基值βAC至多为0.2，特征时间
为27S以及基值βDC为0.13。那时当额定功率为50瓦的高压钠灯在215伏、50赫的供电电压下运行时，平均灯电压是90.8伏。由于供电电压突然升高到240伏，所述灯电压非常突然地下降到大约90.7伏，然后在130秒以后达到某一稳定值91.0伏。在所述灯电压变化期间，后者曾达到最高值93.3伏和最低值88.8伏。
电容器的减小，从而特征时间
的减小结果在所述电路布置中产生不稳定的灯电压变化。
倘若将一个电阻一方面连接在灯连接点4与电容器91之间，另一方面连接在电阻5上，则有可能使基值βDC进一步减小。
权利要求
1.用于操纵配备有两个连接高压钠灯的连接点的高压钠灯的电路布置包括受控的主开关元件、该电路布置的一个电极是连接到控制电路的，该电路布置配备有一个与一个灯连接点串联的测量阻抗和与两个灯连接点并联的测量阻抗，这两个测量阻抗另外又连接到所述控制电路，其特征在于与灯连接点之一串联的电阻同电容器的组合是另外又连接到所述控制电路的。
2.如权利要求1中所要求的电路布置，其特征在于将整流装置包含在灯连接点的串联布置和电阻与电容器的组合之中。
3.如权利要求2中所要求的电路布置，其特征在于所述整流装置组成峰值检波电路的一部分。
全文摘要
本发明涉及用于操纵配备有两个灯连接点的高压钠灯的电路布置。该电路布置包括受控的主开关元件，该电路布置的一个电极是连接到控制电路的。该电路布置配备有一个与一灯连接点串联的测量阻抗和与两个灯连接点并联的测量阻抗。各测量阻抗都是连接到所述控制电路的。将电阻与电容器的组合另外又连接到所述控制电路，再将该组合与一个灯连接点串联连接。
文档编号H05B41/392GK1035408SQ8910068
公开日1989年9月6日 申请日期1989年2月5日 优先权日1988年2月10日
发明者马歇尔·安东尼厄斯·马丁纳斯·亨德利斯, 约翰内斯·阿洛伊修斯·玛丽亚·希帕斯, 尼古拉斯·胡伯丁那·杰拉达斯·赖恩达斯 申请人:菲利浦光灯制造公司