氣體放電燈和氣體放電燈照明系統(tǒng)技術方案

在此公開用于驅動氣體放電燈的驅動器和氣體放電燈照明系統(tǒng)。所述驅動器包括：驅動單元，其包括：第一端子（G1，G2），其提供用于控制開關器件（M1，M2）的信號，所述開關器件（M1，M2）將直流信號轉換為交流信號以驅動所述氣體放電燈進行工作，第二端子（CF），其連接至用于確定所述氣體放電燈的基本工作頻率的第一電容器（C2）；和控制單元，其與所述第二端子（CF）連接，并且接收來自所述第一端子（G1，G2）的電壓信號中的一個電壓信號（GL），用于在所述一個電壓信號（GL）改變時減小所述氣體放電燈的基本工作頻率，以使得在所述氣體放電燈擊穿后增大流過所述氣體放電燈的增益爬升電流。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本技術涉及氣體放電燈和氣體放電燈照明系統(tǒng)。
技術介紹
近年來,氣體放電燈(例如HID (high intensity discharge)燈)已經得到了廣泛使用。然而，當使用低成本的氣體放電系統(tǒng)(其包括燈和電子驅動器)時，存在著較短壽命的問題。對于熒光平臺而言，低成本的驅動器是簡單的控制，使得氣體放電照明系統(tǒng)的開關性能沒有所期望的那么好。在一些情況下，放電管甚至由于燈頭(burner)中的回弧而爆炸。
技術實現(xiàn)思路
針對上述情況尋找原因，專利技術人發(fā)現(xiàn)對于燈而言存在著極長的過渡(take over)時間，這可縮短系統(tǒng)的整個壽命。通過進一步分析過渡電流，專利技術人發(fā)現(xiàn)，在半個高頻周期中，許多的燈電流多次振蕩到零。相比于氣體放電燈的正常啟動，零振蕩的燈電流遠遠更多地引起燈電極的重復濺射(re-splashing)。由于燈電極的重復濺射，燈可能更快地受到損壞。為了增大燈壽命或避免這種情況，可以通過改善燈設計和優(yōu)化驅動器控制來取得更長的過渡時間。為了克服以上缺點，可以采用諸如改善氣體放電燈填充氣壓、在燈管里添加更多的汞鹽和增加厚的電極之類的方法。然而，上述方法存在設計復雜、成本較高和不易于實施的缺點。有鑒于此，期望提供一種能夠延長氣體放電系統(tǒng)的壽命的電子驅動器，并且期望所述電子驅動器能夠通過簡單的電路變化加以實現(xiàn)、僅增加非常有限的成本并能夠快速地加以實施。本公開提出了這樣的電子驅動器其通過以低成本的電子驅動器設計應用增益爬升電流解決方案而增強了過渡性能，使得取得可以與現(xiàn)有的CDM氣體放電系統(tǒng)相類似的長壽命。本公開的解決方案可以基于若干種已知的DC-AC轉換器，如=Class-E轉換器、全橋轉換器、半橋轉換器。這里，本公開將以照明電子設計中常用的半橋拓撲作為示例。然而，應當注意，多種DC-AC轉換器都是可以采用的。通過進一步研究電子驅動器，專利技術人發(fā)現(xiàn)燈電流在整個工作狀態(tài)期間不是步進受控的，而是恒定受控的，其經常用于熒光鎮(zhèn)流器設計中。恒定受控的缺點在于導致更長的過渡時間，這是由于電極可能會太冷而不能發(fā)出足夠的電子。產生增益爬升電流控制(其在燈擊穿后受到觸發(fā))主要可以通過以下兩種方式加以實現(xiàn)。1.在固定電壓下控制工作頻率這種方法將用于沒有前置轉換器(功率因子校正電路)的驅動器中，尤其是用于低成本的電子驅動器。例如，驅動器工作的頻率控制在平均值37 kHz下，以使得增益爬升電流為正常燈電流的1. 7倍。在某個增益爬升時間(例如，8秒)后，將驅動器工作的頻率控制在正常的平均值52kHz下，并且燈電流也進入正常的燈電流。因此，燈進入穩(wěn)定工作狀態(tài)。2.在固定頻率下控制干線電壓(rail voltage)這種方法用于電路中需要前置轉換器(功率因子校正電路)的那些驅動器中。高功率和低市電應用可以使用這種方法。例如，干線電壓在增益爬升時間期間增大到平均值480V。在某個增益爬升時間(例如，8秒)后，干線電壓下降到正常的平均值280V，并且燈電流也進入正常的燈電流。因此，燈同樣進入穩(wěn)定工作狀態(tài)。根據(jù)本公開的一實施例，提供了一種用于驅動氣體放電燈的驅動器，包括驅動單元，其包括第一端子，其提供用于控制開關器件的信號，所述開關器件將直流信號轉換為交流信號以驅動所述氣體放電燈進行工作，第二端子，其連接至用于確定所述氣體放電燈的基本工作頻率的第一電容器；和控制單元，其與所述第二端子連接，并且接收來自所述第一端子的電壓信號中的一個電壓信號，用于在所述一個電壓信號改變時減小所述氣體放電燈的基本工作頻率，以使得在所述氣體放電燈擊穿后增大流過所述氣體放電燈的增益爬升電流。此外，所述開關器件可以包括以半橋方式連接的高壓側場效應晶體管和低壓側場效應晶體管。此外，所述一個電壓信號可以用于控制所述低壓側場效應晶體管。此外，所述控制單元可以包括第一三極管，其基極經由第五電阻器接收所述一個電壓信號，其集電極經由第四電阻器接收第一基準電位；第三場效應晶體管，其柵極經由第一二極管接收來自所述第一三極管的發(fā)射極的信號，并且分別經由第二電容器和第二電阻器連接至第二基準電位；第一電阻器，其與所述第三場效應晶體管的源極-漏極串聯(lián)連接在所述第二端子與所述第二基準電位之間；第二三極管，其基極接收所述一個電壓信號，其發(fā)射極經由第三電容器連接至所述第二基準電位，其集電極連接至所述第二基準電位。此外，所述增益爬升電流可以為氣體放電燈正常工作時的燈電流的1. 7倍。在本公開中，增益爬升電流的幅度是重要的。對于過渡，需要適當?shù)牡沁^多的增益爬升電流。實際上，需要適當?shù)脑鲆媾郎娏饕允沟脽綦姌O暖和。此外，所述控制單元在所述一個電壓信號改變時減小所述氣體放電燈的基本工作頻率，以使得在所述氣體放電燈剛擊穿后立即增大流過所述氣體放電燈的增益爬升電流。該信號預知燈被提前起振以便獲得充電時間的事件。觸發(fā)信號必須在任意時間工作以便覆蓋氣體放電燈的冷啟動和熱啟動，并且必須注意在實施此觸發(fā)信號時干擾起振(ignition)順序。此外，將所述增益爬升電流的持續(xù)時間設置在預定范圍內，以增加所述氣體放電燈的壽命并且改善輝光-弧光轉換時間。太長的持續(xù)期對于燈壽命同樣是有害的，并且對于電子設備實現(xiàn)而言是昂貴的。太短的持續(xù)時間不能實現(xiàn)更好的過渡性能。此外，所述增益爬升電流的頻率處于直弧工作模式(ASO, arc straighteningoperation mode)范圍內以便確保成功的穩(wěn)定工作,這意味著使增益爬升狀態(tài)同樣工作在穩(wěn)定的頻率地帶下。此外，所述驅動單元可以還包括第三端子，其接收來自于功率因數(shù)校正電路的信號，并且其中，代替所述第二端子，可以由所述第三端子接收來自所述控制單元的信號，使得通過增大市電電壓為所述第三端子增加額外的輸入電流以產生所述增益爬升電流。此外，所述驅動器可以還包括電磁干擾濾波和整流電路，其配置為從外部電源接收電壓，并對接收到的電壓進行濾波和整流；功率因數(shù)校正電路，其配置為接收來自所述電磁干擾濾波和整流電路的信號；以及諧振起振電路，其配置為接收來自所述功率因數(shù)校正調整電路的信號并與所述驅動單元連接，并且其輸出端與所述氣體放電燈連接。根據(jù)本公開的另一實施例，提供了一種氣體放電燈照明系統(tǒng)，其包括前述驅動器。根據(jù)本公開，可以通過增大增益爬升電流而改善氣體放電燈的壽命。當結合附圖加以閱讀時，本公開的其它目標和進一步特征從以下詳細描述中將是明顯的。附圖說明圖1是示出簡化的諧振燈驅動器的示意圖。圖2是示出根據(jù)本公開實施例的、適用于在固定電壓下控制工作頻率的情況下的電子驅動器的示圖。圖3是示出根據(jù)本公開一實施例的控制單元的變型I的示意圖。圖4是示出根據(jù)本公開一實施例的控制單元的變型2的示意圖。圖5是示出根據(jù)本公開一實施例的控制單元的變型3的示意圖。具體實施方式下文參照附圖，詳細描述本公開的優(yōu)選實施例。注意，在本說明書和附圖中，以相同的附圖標記表示具有基本上相同的功能和結構的結構要素，并且省略了對于這些結構要素的重復說明。另外，下面將以HID燈作為氣體放電燈的示例。然而，本領域技術人員應該理解，以下原理也可以適用于其它類型的氣體放電燈，如CFL ( Compact FluorescentLamp,緊湊型突光燈)。將按照以下順序說明本公開。1.根據(jù)本公開實施例的電子驅動器的原理2.在固定電壓下控本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于驅動氣體放電燈的驅動器，包括：驅動單元，包括：?????第一端子（G1，G2），其提供用于控制開關器件（M1，M2）的信號，所述開關器件（M1，M2）將直流信號轉換為交流信號以驅動所述氣體放電燈進行工作，?????第二端子（CF），其連接至用于確定所述氣體放電燈的基本工作頻率的第一電容器（C2）；和控制單元，其與所述第二端子（CF）連接，并且接收來自所述第一端子（G1，G2）的電壓信號中的一個電壓信號（GL），用于在所述一個電壓信號（GL）改變時減小所述氣體放電燈的基本工作頻率，以使得在所述氣體放電燈擊穿后增大流過所述氣體放電燈的增益爬升電流。

【技術特征摘要】
1.一種用于驅動氣體放電燈的驅動器，包括 驅動單元，包括 第一端子(Gl，G2)，其提供用于控制開關器件(Ml，M2)的信號，所述開關器件(Ml，M2)將直流信號轉換為交流信號以驅動所述氣體放電燈進行工作， 第二端子(CF)，其連接至用于確定所述氣體放電燈的基本工作頻率的第一電容器(C2);和 控制單元，其與所述第二端子(CF)連接，并且接收來自所述第一端子(Gl，G2)的電壓信號中的一個電壓信號(GL),用于在所述一個電壓信號(GL)改變時減小所述氣體放電燈的基本工作頻率，以使得在所述氣體放電燈擊穿后增大流過所述氣體放電燈的增益爬升電流。2.如權利要求1所述的驅動器，其中，所述開關器件(Ml，M2)包括以半橋方式連接的高壓側場效應晶體管(Ml)和低壓側場效應晶體管(M2)。3.如權利要求2所述的驅動器，其中，所述一個電壓信號(GL)用于控制所述低壓側場效應晶體管(M2)。4.如權利要求3所述的驅動器，其中，所述控制單元包括 第一三極管(Q1)，其基極經由第五電阻器(R3)接收所述一個電壓信號(GL)，其集電極經由第四電阻器(R30)接收第一基準電位(Vdd)； 第三場效應晶體管(M3)，其柵極經由第一二極管(D12)接收來自所述第一三極管(Ql)的發(fā)射極的信號，并且分別經由第二電容器(C17)和第二電阻器(R32)連接至第二基準電位(GND)； 第一電阻器(R34)，其與所述第三場效應晶體管(M3)的源極-漏極串聯(lián)連接在所述第二端子(CF)與所述第二基準電位(GND)之間； 第二三極管(Q3)...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：江春成，林咸陽，陳陶，周志來，
申請(專利權)人：飛利浦電子技術上海有限公司，
類型：實用新型
國別省市：