專利名稱：與放電管關聯的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種與放電管關聯的裝置，該裝置具有用于觸發和點亮放電管的電子鎮流器，以及配置用來調節鎮流器供電電壓的電壓控制器，而該電壓控制器包括供電電壓的功率控制信號。
背景技術：
白熾燈的亮度能簡單地借助于調節供給燈的工作電壓來控制，例如調暗。在各種交流電路中，該電壓的有效值是用一種稱為削波控制(clipping control)的方法來控制的。在削波控制中，可控硅或別的半導體器件僅在該電壓半周期中的部分持續時間內是導通的。于是，實際上在電網電壓的正弦波的一部分是關斷的。因此，借助于控制半導體器件的觸發角實現了調節。
各種直流裝置使用脈沖調制直流電，例如脈寬調制(PWM)，以保持控制裝置的高效率。而脈沖調制的直流電的平均值是根據脈沖比(pulse ratio)來決定的，即50％的脈沖比約相應于50％電壓值。當脈沖頻率足夠高(如50HZ)時，則人眼感覺發光無閃爍。這是由于人眼的遲鈍和白熾燈絲熱質量的緣故，熱質量使得白熾燈絲的溫度緩慢變化。在用于白熾燈的各種控制電路中，控制部分可與白熾燈分別安裝；最典型地，它隨同照明開關安裝。
在熒光燈裝置或在其它放電管中，當使用現代電子鎮流器時，由于熒光燈需要分別為熒光管電壓和燈絲電壓而供電，故控制部分要復雜得多。因此，熒光燈需要一個獨立的鎮流器隨同熒光燈一起安裝。該鎮流器向熒光燈的陰極(即燈絲)提供它們自己的電壓，并向熒光管提供它自己的電壓。在調光時，管電壓或管電流和燈絲電壓相互獨立地被控制。由于操作上的原因，控制器不能隨同燈一起安裝，因為燈往往被安裝在難以達到的地方，例如天花板上。所以，控制器必須安裝在離開燈光通常被控制的地方。在這種情況下，除了饋線外，控制部分還需要獨立的控制線或雙股線通往鎮流器。對多種導線的需求是不切實際的，并且當更換按一般原則運行的燈時，它使得控制方案中的安裝變得困難。
對于一些不同的場所，就節能和用戶界面友好而論，使用熒光燈實現燈光可調節是理想的。以熒光燈生成的燈光的彩色藝術表現性能，是使用普通白熾燈實現的燈光所不可比的。典型地，熒光燈能用作例如會堂、裝配間、劇場和公交車上的可調燈光。此外，可調節燈光能用于使住宅更舒適、更實用和可調節。
美國專利5107184示出了一種減低熒光燈亮度的裝置，在該專利的出版物中，通過使用能流的中斷碼，在供給電壓波形中對減低亮度的信息進行編碼，在該編碼中，所述的信息通過對流向鎮流器的電流以預定的序列被編碼。該出版物公開的裝置僅能與AC電源連接使用。
發明的內容本發明的目的是提供一種裝置，它避免了上述缺陷，并能使用簡單的裝置而無須獨立的控制線來控制熒光燈的亮度。該目的通過本發明的裝置來達到，其特征在于設置電壓控制器，以調整鎮流器供電電壓的基礎頻率(base-frequency)脈沖形狀，而將功率控制信息包括在供電電壓內，并且該裝置還具有從供電電壓中分離出功率控制信號的功率濾波器和控制濾波器，所述的鎮流器響應于功率控制信號，以控制熒光燈的亮度。
本發明的裝置基于這樣的想法，即諸如實現削波控制的電壓控制器被用于以類似于白熾燈的方式來調整供電電壓。而使用單獨的控制濾波器將功率控制信號從脈沖電壓中分離出來，并且根據此信號，為了在期望的亮度水平上點亮熒光燈，使用鎮流器將期望的電流傳輸到熒光燈。該裝置能夠不用附加的控制線或雙股線而控制熒光燈，使得可以用先前僅可能用在白熾燈方面的簡單控制來調節亮度。
附圖的簡要說明現在，結合優選實施例并參考附圖來更詳細地說明本發明，其中
圖1表示本發明的一種與直流電裝置有關的裝置，和圖2表示本發明的一種與交流電裝置有關的裝置。
圖3表示直流電和交流電裝置的基本供電壓的波形。
本發明的詳細說明下面，將通過與熒光燈有關的例子來說明該裝置，但是要明白，本發明同樣能應用于其它的各種放電管。圖1表示與直流電裝置相關的本發明裝置是如何實現的。燈管借助于轉換成脈沖供電電壓Uin的直流電來點亮。根據本發明，該裝置具有一個電壓控制器，關于本發明，電壓控制器指的是例如根據一個特別的預定程序而手動或自動運行的裝置，換言之，為了達到所期望的亮度水平而控制電壓。與直流電裝置相關，電壓控制器典型地是個脈沖調制器，它沒有在圖中表示。
在圖1中，使用諸如脈寬調制(PWM)的已知調制方法將直流電轉換為脈沖。依據本發明，調制被用于產生影響照明強度的功率控制信號，此功率控制信號包含在被傳送到熒光燈的鎮流器的電功率中。直流調制與一個用于控制燈亮度的裝置相關。
例如，借助于三角波與要控制的直流電比較來實現脈寬調制，并在三角波小于要控制的直流電時用開關部件將電壓耦合到負載上，而在相反的情況下，則用耦合電壓關斷負載。當量值相等時，設定三角波的幅度和要控制直流電的變化范圍將產生整個100％的調制區。因此，借助于調節所提到的直流電壓值就會影響到提供給負載的脈沖比。直流電運作的熒光燈裝置被用于例如汽車、飛機(buses)或別的低壓作業的照明。
本發明的裝置也包含一個控制濾波器1，用來從供電電壓中分離出功率控制信號p。在圖1的實施例中，控制濾波器1例如是個低通濾波器。它把PWM信號過濾成相應的直流電壓值。此電壓值可經適當換算作為功率控制信號直接進行運作。由于此直流電壓量值會變化，并因此對已形成的直流電壓有不希望的影響，所以最好是在控制濾波器1之前耦合一個幅值削波電路。于是被傳送到控制濾波器的脈沖序列的幅值因此會均勻，并且，因此相應于按照在供電電壓中作為脈沖編碼的目標值，準確地生成經過低通濾波的電壓值。這就導致特別精確的調節。
從控制濾波器中分離功率控制信號的第2個實施例是數字地計算脈沖的開/關次數，并根據這些時間周期產生一個有效的控制信號。然而，此法實現起來比之上述的模擬方法要昂貴得多。圖3示出了直流電(DC)和交流電(AC)裝置的基本供電壓的波形。該DC波形是一種其中標示了開和關次數的PWM信號圖1中的實施例表示在供電電壓傳送到電源濾波器部分2的同時，如何使用控制濾波器1將控制信號p從PWM信號中分離出來。在其最簡單的情況下，電源濾波器部分2包含一個二極管和一個電容的耦合，它對所提供的脈沖類電壓構成一個低通濾波器。電容被充電至相當于脈沖電壓峰值的電壓，并作為鎮流器的有效功率饋送部分的能量存儲器而工作。該二極管擔負反向電流二極管的工作，并因此避免PWM信號變得相沖突。
在圖2的實施例中，使用本發明的電壓控制器直接地由正弦波類電壓產生供電電壓Uin。最典型的，此類正弦波電壓是電網電壓。電壓控制器使用交流電，即在圖2的情況下，該裝置是一般的削波控制器。削波控制通常用于減低白熾燈的亮度。削波控制能用于從正弦波類電壓的半波起始段切掉所期望值的部分，并且借助于改變觸發角，供電電壓的有效值也被改變。如上所述，圖3示出了AC裝置的波形，該波形(AC)是一種通過削波控制去除了某些部分的正弦波。
在交流電路中，應用控制濾波器，以在直流電路中使用的類似方法，從供電電壓Uin中消除控制信號。因此，正弦波類電壓的半波的觸發操作次數作為包含在供電電壓中的被控制變量來運作。這些時間點可以通過例如使用簡單的比較電路和計數電路的組合的曲線形狀而檢測到。比較器用于找出脈沖的觸發時間，并且將這個時間點與例如正弦波電壓的零點比較。因此，觸發的時間明確地決定由控制濾波器傳來的控制信號的值。
圖2中所示的交流電裝置的電源濾波器部分2與直流電裝置的電源濾波器部分的不同點在于交流電裝置方面，供電電壓Uin使用例如一般的二極管整流橋來整流。整流之后，該電壓將電容充電至整流電壓的峰值。
除了濾除控制信號之外，控制濾波器擔負將控制信號p傳送到鎮流器的DC/AC轉換器。這個逆變器將充在電容上的直流電壓轉換成交流電壓，并且依據熒光燈4自行適配電壓。典型地，電子鎮流器為燈產生20-100kHz之間頻率的電壓，為燈管的燈絲和燈管本身饋送合適的交流電流。在圖1和圖2中，應用變壓器耦合5，通過電感耦合將電流饋入燈電路中的燈內。
在其最簡單的情況下，由控制濾波器1傳送的控制信號p是個電壓值，它可以例如在1到10伏間變化。然后，這個電壓值以本來就知道的方式被譯碼進入鎮流器，并且斬波器型DC/AC轉換器將基于該信號的調制值進行轉換以產生通往熒光燈電路的合適電壓，供給燈的燈絲用和燈管用，因此從燈管處達到控制發光度。此類對電壓信號起作用的實施例是各種解決方案中本來就知道的。其中單獨的控制信號通過單獨的控制線被傳到鎮流器。
依據本發明的優選實施例，電源濾波器部分包含一個用于補償功率因數的斬波器電路。此類斬波器電路通常是使用交流電壓來補償裝置的功率因數，并且它能用于圖1和圖2的相關實施例中。
要指出的是，雖然在圖中和在說明中裝置已按獨立的工作單元被公開，但是除了電壓控制器外，裝置所需的所有電路的設置都與熒光燈有關，并耦合到其鎮流器上。
當控制電路實現運行時，此種低脈寬相應地產生低亮度，于是電能消耗也是低的，在供電裝置中使用較小的濾波裝置能相應地獲得足夠好的濾波作用。此類電路能進行調光控制和在高達5-100％的功率范圍內送電，相應地，脈寬控制范用為5-100％。實際上，這意味著，當脈寬減小時，則濾波電路的濾波能力以同樣的比例增加。所以采用窄的脈寬范圍是更合理的，能夠使用更小和更先進的電源濾波部分。實際上，上述電路在50-100％的脈寬范圍內工作良好，因為當脈寬小時，電能消耗也同樣小。無論如何，控制部分和它的計數器能被調到允許在整個的控制范圍內使用。在此類情況下，例如50％的脈寬對應于5％的亮度，而相應地，100％的脈寬對應于100％的亮度。自然，用線性的方式能夠實現在這些極值之間的調節。于是限制脈寬最小為50％，意味著電壓控制器產生的脈沖在50％-100％的范圍。
顯而易見，對于一個技術人員，由于技術進步，本發明的基本想法能以許多不同的方式來實現。因此本發明和其實施例不被上述舉例性說明所限制，但是它們可在權利要求書的范圍內變化。
權利要求
1.一種與放電管關聯的裝置，它具有用于觸發和點亮放電管(4)的電子鎮流器，以及配置用來調節鎮流器供電電壓的電壓控制器，以將功率控制信號包括在供電電壓中，其特征在于設置電壓控制器，以調整鎮流器的供電電壓的基礎頻率脈沖形狀來將功率控制信息包含在供電電壓內，該裝置還具有電源濾波器(2)和控制濾波器(1)，用于將功率控制信號p從供電電壓(Uin)中分離出來，鎮流器響應于功率控制信號(p)，以控制熒光燈(4)的亮度。
2.如權利要求1的裝置，其特征在于設置電壓控制裝置，以這樣調整供電電壓，將供電電壓(Uin)轉換成脈沖電壓，并且，設置控制濾波器，以從脈沖化的供電電壓的開/關脈沖比率產生功率控制信號。
3.如權利要求1的裝置，其特征在于電壓控制器配置在向放電管的鎮流器(4)的饋電線路上。
4.如權利要求1或2或3的裝置，其特征在于電壓控制器是削波控制器，以關斷來自供電電壓半波的一部分。
5.如權利要求1或2或3的裝置，其特征在于電壓控制器是脈沖調制器，該調制器被配置用來產生脈沖信號。
6.如權利要求1、2、3或5的裝置，其特征在于在該裝置進一步包括一個幅值削波電路，該電路被配置用來削去提供給控制濾波器的信號幅值至預定值。
7.如權利要求1、2、3、5或6的裝置，其特征在于功率濾波器部分(2)包含一個用于補償功率因數的削波器電路。
全文摘要
一種與放電管關聯的裝置,它包括觸發和點亮放電管(4)的電子鎮流器,和配置用來調整鎮流器供電電壓的電壓控制器。該電壓控制器進一步安排了將功率控制信號包含在供電電壓中,該電路進一步包括電源濾波器(2)和用于將功率控制信號(p)從供電電壓(Uin)中分離出來的控制濾波器(1),為了控制熒光燈(4)的亮度,耦合器響應功率控制信號(p)。
文檔編號H05B41/39GK1354619SQ0113492
公開日2002年6月19日 申請日期2001年11月14日 優先權日2000年11月16日
發明者約科·庫伊斯馬 申請人:泰可諾威爾有限公司