放電燈照明裝置的制作方法

專(zhuān)利名稱：放電燈照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用特別是將直流變換成交流的變流器的一種放電燈照明裝置。
在采用半橋式變流電路的放電燈照明裝置中，通常是在直流電源E兩端串聯(lián)連接象MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)之類(lèi)的兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件，兩開(kāi)關(guān)元件其中一個(gè)的兩端再通過(guò)一個(gè)隔直電容器接上一個(gè)負(fù)載電路，該負(fù)載電路由起碼一個(gè)由電感線圈和電容器組成的諧振電路和作為負(fù)載的放電燈組成。在此情況下，開(kāi)關(guān)元件在控制電路的控制下交替導(dǎo)通和截止，將直流電源E的電壓變換成高頻電壓提供給放電燈，于是放電燈就進(jìn)行高頻照明。此外，在供電給負(fù)載的過(guò)程中，即，使變流電路的輸出在該放電燈照明裝置中可加以調(diào)節(jié)，它滿足了改變兩開(kāi)關(guān)元件開(kāi)關(guān)頻率的要求，從而，換句話說(shuō)，可以控制放電燈的明暗程度。
這里，在各開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)頻率調(diào)得高于諧振電路的諧振頻率的場(chǎng)合下，開(kāi)關(guān)頻率調(diào)低時(shí)會(huì)趨近諧振頻率，于是電容器兩端的電壓升高，供到放電燈的功率增加;而開(kāi)關(guān)頻率調(diào)高時(shí)會(huì)偏離諧振頻率，使電容器兩端的電壓降低，供到放電燈的功率減少。
專(zhuān)利權(quán)授與Steigerwald的美國(guó)專(zhuān)利4，504，895中公開(kāi)了一種功能基本上與上述Henz等人的已知裝置相同的變流電路，其中X射線管的放電是通過(guò)改變變換器的工作頻率控制的。
但在該已知變流電路的情況下有這樣的問(wèn)題，即通過(guò)交流電源電壓的整流和濾波獲取直流電壓時(shí)，開(kāi)關(guān)元件開(kāi)關(guān)頻率的變化會(huì)使高頻漏泄到交流電源側(cè)。為防止高頻分量漏到交流電源側(cè)，在整流交流電源電壓用的二極管橋輸入端等處配備了一個(gè)濾波器，但使用這種濾波器能濾掉高頻分量，甚至在開(kāi)關(guān)元件的工作頻率變化時(shí)還會(huì)引起另一問(wèn)題，從而使電路的設(shè)計(jì)過(guò)程更加復(fù)雜。此外，在將電源電壓供到作為負(fù)載的放電管而改變變流電路工作頻率時(shí)，也使放電燈發(fā)出的光在頻率上發(fā)生變化，從而引起另一個(gè)問(wèn)題，即對(duì)于象紅外遙控器之類(lèi)的其它裝置產(chǎn)生了壞的影響。
此外，放電燈采用HID(高強(qiáng)度放電燈)燈時(shí)，由于輸出頻率的變化，還容易產(chǎn)生聲諧振現(xiàn)象，從而使放電燈等損壞。就是說(shuō)，變流電路的工作頻率變高時(shí)，大有可能與HID燈正好處于聲頻諧振的頻率吻合。
1991年第6卷第1期的《IEEETransactiononPowerElectronics》公開(kāi)了J.A.Sabaté等人為解決上述問(wèn)題的題為“固定頻率箝位狀態(tài)串聯(lián)諧振變換器在離線情況下的應(yīng)用”(Off-LineApplicationofFixed-FrequecncyClampedModeSeriesResonantConverter)的論文。按照該論文，分別由兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件組成的兩個(gè)串聯(lián)電路與直流電源并聯(lián)連接，在兩串聯(lián)電路各開(kāi)關(guān)元件的兩連接點(diǎn)之間接上由起碼一個(gè)LC諧振電路和一個(gè)負(fù)載組成的負(fù)載電路，各串聯(lián)電路中的開(kāi)關(guān)元件交替導(dǎo)通和截止，使得在促使其中一個(gè)串聯(lián)電路中開(kāi)關(guān)元件的通/斷時(shí)間隨另一個(gè)串聯(lián)電路開(kāi)關(guān)元件的通/斷時(shí)間而變化時(shí)不致同時(shí)導(dǎo)通。舉例說(shuō)，專(zhuān)利權(quán)授與Henz等人的美國(guó)專(zhuān)利4，855，888即公開(kāi)了這種方案。
此外，專(zhuān)利權(quán)授與Schutten等人的美國(guó)專(zhuān)利4，951，185公開(kāi)了一種工作穩(wěn)定的電路，開(kāi)關(guān)裝置系設(shè)計(jì)得使其工作頻率只要在工作頻率范圍內(nèi)就可加以調(diào)節(jié)，且當(dāng)頻率在接近工作頻率范圍臨界面時(shí)，電路的輸出電壓通過(guò)改變工作相位來(lái)控制。另外，專(zhuān)利權(quán)授與Walker的美國(guó)專(zhuān)利3，750，004中公開(kāi)了一種過(guò)電流保護(hù)裝置，該裝置能保護(hù)電路不受上述輸出控制過(guò)程中在工作相位變化時(shí)產(chǎn)生的任何過(guò)電流的影響，其中保護(hù)作用是在過(guò)電流流通時(shí)起作用而不致降低變流電路各階段的輸出電壓，具體作法是縮短各電源開(kāi)關(guān)元件的操作時(shí)間，只有在該段時(shí)間過(guò)電流才借助于階梯波的靜態(tài)變流電路流通而起保護(hù)作用。
但上述已知方案卻有這樣的問(wèn)題，即這些方案用在放電燈照明裝置中時(shí)，在低溫情況下加到放電燈的功率降低時(shí)放電燈就不能維持其照明，從而使放電燈失靈或閃爍。
歐洲專(zhuān)利03901285公開(kāi)了一種方案，其中作為杜絕放電燈在其輸出功率受到限制光通量不高時(shí)失靈或閃爍的措施，往放電燈的高頻電流上疊加了其電平能使放電在低光通量下維持下來(lái)的直流電流，從而得以在低光通量狀態(tài)下穩(wěn)定照明。此外，日本專(zhuān)利公報(bào)64-3318公開(kāi)了疊加直流電流穩(wěn)定照明從而防止徒動(dòng)電流引起的閃爍的措施。
但在上述任何已知方案中仍然有這樣的問(wèn)題，即放電燈照明裝置采用這些方案時(shí)，放電燈的明暗調(diào)節(jié)范圍由于放電燈在低溫情況下容易在供到其上的功率受限制變小時(shí)失靈而受到限制。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種解決了上述問(wèn)題的放電燈照明裝置，該照明裝置能調(diào)節(jié)加到放電燈上的功率而不致改變其頻率，在甚至供到放電燈的功率因受限制而變小時(shí)也能穩(wěn)定工作，且能在較寬的范圍調(diào)節(jié)放電燈的明暗程度。
按照本發(fā)明，上述目的是通過(guò)這樣一種放電燈照明裝置實(shí)現(xiàn)的，在該照明裝置中，直流電源并聯(lián)上兩個(gè)分別由兩個(gè)開(kāi)關(guān)零件組成的串聯(lián)電路，在兩串聯(lián)電路各開(kāi)關(guān)元件的兩連接點(diǎn)之間接有一個(gè)由起碼一個(gè)LC諧振電路和一個(gè)放電燈組成的負(fù)載電路，兩串聯(lián)電路中的各開(kāi)關(guān)元件交替導(dǎo)通和截止從而不致同時(shí)導(dǎo)通，同時(shí)使其中一個(gè)串聯(lián)電路中開(kāi)關(guān)元件的通/斷時(shí)間在同相至180度移相狀態(tài)下相對(duì)于另一串聯(lián)電路中開(kāi)關(guān)元件的通/斷時(shí)間變化，其特征在于，起碼一個(gè)串聯(lián)電路中各開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通時(shí)間比取得彼此不相同。
下面參照附圖從對(duì)本發(fā)明所作的詳細(xì)說(shuō)明可以清楚了解本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)。


圖1示出了本發(fā)明放電燈照明裝置的一個(gè)實(shí)施例的電路圖。
圖2至10是說(shuō)明圖1所示裝置各種不同工作情況的波形圖。
圖12和13是說(shuō)明圖11中所示實(shí)施例工作情況的波形圖。
圖14是圖11實(shí)施例中控制電路的詳細(xì)電路圖。
圖15是說(shuō)明圖14中控制電路工作情況的波形圖。
圖16至18以波形圖示出了本發(fā)明裝置的其它工作情況。
圖19和20以電路圖示出了本發(fā)明其它的工作情況。
圖21和22示出了圖11中所示電路的另一種工作情況。
圖23和24是本發(fā)明裝置另一些實(shí)施例的電路圖。
圖25和26是說(shuō)明本發(fā)明的圖24實(shí)施例中裝置的工作情況的示意圖。
雖然下面是就附圖中所示的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明的，但應(yīng)該理解的是，本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例，而是包括了所有在所附權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)所作的更改、修改和等效的方案。
參看圖1，圖中示出了本發(fā)明放電燈照明裝置的一個(gè)實(shí)施例，其中采用了直流電壓變換成交流電壓。在此情況下，直流電源E并聯(lián)連接有分別由兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件S1和S2或S3和S4組成的兩個(gè)串聯(lián)電路，該兩個(gè)串聯(lián)電路的開(kāi)關(guān)元件S1和S2的連接點(diǎn)與開(kāi)關(guān)元件S3和S4的連接點(diǎn)之間連接有一個(gè)電感線圖L1和并聯(lián)上電容器C2的放電燈Z組成作為負(fù)載電路的串聯(lián)電路。就是說(shuō)，本放電燈照明裝置形成所謂全橋配置的形式，其中各開(kāi)關(guān)元件S1-S4接成電橋，且在對(duì)角線方向?qū)χ弥拈_(kāi)關(guān)元件S1和S4以及S2和S3借助于控制電路11交替導(dǎo)通和截止，從而將交流電流加到負(fù)載電路上。此外，這里考慮采用MOSFET作為開(kāi)關(guān)元件S1-S4，這些寄生二極管的電流反向流通。在上述放電燈照明裝置中，假設(shè)，如圖2中所示，從控制電路11供到開(kāi)關(guān)元件S1和S4的控制信號(hào)V2和V3在時(shí)間to時(shí)每次處于低電平。這時(shí)，開(kāi)關(guān)元件S1和S4導(dǎo)通，如圖2的波形(a)和(d)所示，同時(shí)另外的開(kāi)關(guān)元件S2和S3截止，如圖2的波形(b)和(c)所示，從而使電流從直流電源E通過(guò)開(kāi)關(guān)元件S1、電感線圈L1、電容器C2、放電燈Z和開(kāi)關(guān)元件S4流通，饋到負(fù)載電路上。在下一個(gè)時(shí)間t2，控制信號(hào)V1和V4處于低電平，同時(shí)控制信號(hào)V2和V3處于高電平，這時(shí)開(kāi)關(guān)元件S1和S4截止，如波形(a)和(b)所示，同時(shí)開(kāi)關(guān)元件S2和S3導(dǎo)通，如波形(b)和(c)所示。這時(shí)，會(huì)放電燈照明裝置的開(kāi)關(guān)頻率范圍高于由電感線圖L1、電容器C2和負(fù)載組成的負(fù)載電路的諧振頻率時(shí)，聚集在諧振電路的能量促使電流流過(guò)由電感線圈L1、并聯(lián)連接的電容器C2和放電燈Z、開(kāi)關(guān)元件S3的寄生二極管、直流電源E和開(kāi)關(guān)元件S2的寄生二極管組成的通路。從諧振電路中的電流變零時(shí)起，開(kāi)關(guān)元件S2和S3在正方向上導(dǎo)通，于是電流就從電源E按與原先流動(dòng)相反的方向經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)元件S3、并聯(lián)連接的電容器C2和放電燈Z、電感線圈L1和開(kāi)關(guān)元件S2組成的通路流動(dòng)。
達(dá)到時(shí)間t4時(shí)，控制電路11的控制信號(hào)V1和V4和時(shí)間t0時(shí)相似再次處于高電平，同時(shí)控制信號(hào)V2和V3處于低電平，從而使開(kāi)關(guān)元件S1和S4導(dǎo)通，另兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件S2和S3截止。這時(shí)，聚集在諧振電路中的能量也促使電流流經(jīng)由電感線圈L1、開(kāi)關(guān)元件S1的寄生二極管、直流電源E、開(kāi)關(guān)元件S4的寄生二極管和并聯(lián)連接的電容器C2及放電燈Z組成的通路。此外，從諧振電路中的電流變?yōu)榱愕臅r(shí)候起，電流流經(jīng)由直流電源E、開(kāi)關(guān)元件S1、電感線圈L1、并聯(lián)連接的電容器C2和放電燈Z、和開(kāi)關(guān)元件S4組成的通路，于是電源供到負(fù)載電路上。只要放電燈照明裝置穩(wěn)定工作，則負(fù)載電流在流經(jīng)開(kāi)關(guān)元件S1和S4的寄生二極管之后就也在時(shí)間t0時(shí)通過(guò)開(kāi)關(guān)元件S1和S4在正方向上提供，此外，這樣的結(jié)構(gòu)也可以分別將各二極管與雙極晶體管的開(kāi)關(guān)元件s1至S4反向并聯(lián)連接，并促使諧振電路中的能量流通。
此外，如圖3中所示，還可以這樣安排，即令開(kāi)關(guān)元件S3和S4串聯(lián)連接的通/斷時(shí)間有一個(gè)時(shí)間滯后，如波形(c)和(d)所示，在另一個(gè)串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)元件S1和S2的通/斷時(shí)間之間也使其一個(gè)時(shí)間滯后，如波形(a)和(b)所示，這時(shí)連接在直流電源E兩端由并聯(lián)連接的S1、S2和S3、S4組成的兩個(gè)串聯(lián)電路會(huì)交替導(dǎo)通和截止。這里如果和前面一樣將開(kāi)關(guān)頻率調(diào)得使其高于諧振頻率，則開(kāi)關(guān)元件S2和S4在時(shí)間t0導(dǎo)通，如波形(b)和(d)所示，同時(shí)開(kāi)關(guān)元件S1和S3截止，如波形(a)和(c)所示，因而沒(méi)有電壓加到負(fù)載電路上。達(dá)到時(shí)間t1時(shí)，開(kāi)關(guān)元件S3導(dǎo)通，同時(shí)開(kāi)關(guān)元件S4截止，如波形(c)和(d)所示，從而使負(fù)載電流從電源E通過(guò)開(kāi)關(guān)元件S3、關(guān)聯(lián)連接的電容器C2和放電燈Z、電感線圈L1和開(kāi)關(guān)元件S2供應(yīng)。在時(shí)間t2，如波形(b)所示，開(kāi)關(guān)元件S2截止，于是加到負(fù)載上的電壓消失。同時(shí)，開(kāi)關(guān)元件S2截止時(shí)，由控制電路11提供控制信號(hào)V1，從而使開(kāi)關(guān)元件S1導(dǎo)通，如波形(a)所示。在此情況下，聚集在諧振電路中的能量促使負(fù)載電流按已流動(dòng)電流的方向流動(dòng)，通過(guò)由電感線圈L1、開(kāi)關(guān)元件s1的寄生二極管、開(kāi)關(guān)元件S3的寄生二極管、電容器C2和放電燈Z組成的通路。
在時(shí)間t3，如圖3的波形(c)所示，開(kāi)關(guān)元件S3截止，這時(shí)控制信號(hào)V4由控制電路11提供，從而使開(kāi)關(guān)元件S4導(dǎo)通，如波形(d)所示。因此，每當(dāng)諧振電路中仍然有能量時(shí)，電流就會(huì)流經(jīng)由感應(yīng)線圈L1、開(kāi)關(guān)元件S1的寄生二極管、直流電源E、開(kāi)關(guān)元件S4的寄生二極管和并聯(lián)連接的電容器C2和放電燈Z等組成的通路。諧振電路中的電流變零之后，開(kāi)關(guān)元件S1和S4都在正方向上導(dǎo)通，于是負(fù)載電流就按與原先流動(dòng)相反的方向流經(jīng)由直流電源E、開(kāi)關(guān)元件S1、電感線圈L1、并聯(lián)連接的電容器C2和放電燈Z和開(kāi)關(guān)元件S4組成的通路。這里，當(dāng)諧振電路中的電流為零，且控制電路11的控制信號(hào)V4處于高電平時(shí)，開(kāi)關(guān)元件S4在正方向上同時(shí)導(dǎo)通。在此情況下，由于開(kāi)關(guān)元件已在該時(shí)間t3導(dǎo)通，因而負(fù)載電流流經(jīng)由電源E、開(kāi)關(guān)元件S1、電感線圈L1、關(guān)聯(lián)連接的電容器C2和放電燈Z和開(kāi)關(guān)元件S4組成的通路。
達(dá)到時(shí)間t4時(shí)，負(fù)載電流通過(guò)上述通路的供電停止。與此同時(shí)，加有使開(kāi)關(guān)元件S2導(dǎo)通的控制信號(hào)V2，于是聚集在諧振電路中的能量使電流流經(jīng)由感應(yīng)線圈L1、并聯(lián)連接的電容器C2和負(fù)載Z、開(kāi)關(guān)元件S4和開(kāi)關(guān)元件S2的寄生二極管組成的通路。接下去，當(dāng)達(dá)到時(shí)間t5時(shí)，開(kāi)關(guān)元件S4截止，于是提供如波形(a)所示的控制電路11的高電平控制信號(hào)V3。這時(shí)只要諧振電路中仍然有能量，就有電流流經(jīng)由電感線圈L1、并聯(lián)連接的電容器C2和放電燈Z、開(kāi)關(guān)元件S3的寄生二極管和開(kāi)關(guān)元件S2的寄生二極管組成的通路。諧振電路的能量變零時(shí)，負(fù)載電流就通過(guò)由電源E、開(kāi)關(guān)元件S3、并聯(lián)連接的電容器C2和放電燈Z、感應(yīng)線圈L1和開(kāi)關(guān)元件S2組成的通路提供。
上述一系列過(guò)程反復(fù)進(jìn)行，于是來(lái)自直流電源E的直流電壓被變換成交流電壓加到負(fù)載電路上。在參照?qǐng)D3說(shuō)明的工作情況下，各對(duì)角線對(duì)置的開(kāi)關(guān)元件對(duì)S1、S4和S2、S3的導(dǎo)通時(shí)間系取得使其比參照?qǐng)D2說(shuō)明的工作情況的短，且可以減少加到負(fù)載電路的功率。這里，開(kāi)關(guān)頻率的范圍最好取得比諧振頻率高，且起碼應(yīng)接近該范圍內(nèi)的最小值。
更具體地參照以上所述的情況，完全可以通過(guò)改變開(kāi)關(guān)元件S3和S4相對(duì)于開(kāi)關(guān)元件S1和S2通/斷時(shí)間的通/斷相位，改變加到放電燈的負(fù)載電路的功率，就是說(shuō)，改變由開(kāi)關(guān)元件S1和S2組成的一個(gè)串聯(lián)電路與由開(kāi)關(guān)元件S3和S4組成的另一個(gè)串聯(lián)電路之間的通/斷操作，但保持這些開(kāi)關(guān)元件S1至S4的開(kāi)關(guān)頻率不變。這樣，就能夠更容易設(shè)計(jì)特別是濾波器(圖中未示出)及其周?chē)母髟?。此外，由于開(kāi)關(guān)頻率不變，因而還可以避免影響象紅外遙控器等之類(lèi)的其它設(shè)備。另外，由于輸出頻率即使在采用HID燈作為放電燈時(shí)也保持不變，因而還可以減少頻率變化時(shí)容易引起的聲頻諧振現(xiàn)象的任何風(fēng)險(xiǎn)。
在上述工作情況下是就開(kāi)關(guān)元件S2和S3的開(kāi)關(guān)時(shí)間使其相對(duì)于開(kāi)關(guān)元件S1和S4的開(kāi)關(guān)時(shí)間有所延遲，但即使相反使開(kāi)關(guān)元件S2和S3的的開(kāi)關(guān)時(shí)間提前也可以基本上達(dá)到同樣的作用。
按照本發(fā)明突出的特點(diǎn)，可以安排得使放電燈即使供到其上的功率因低溫情況而大大受到限制而變低也不致失靈不亮，且充分?jǐn)U大了放電燈的明暗調(diào)節(jié)范圍。這方面可以參看圖4，開(kāi)關(guān)元件S1和S2在其導(dǎo)通時(shí)間的比例方面(即在導(dǎo)通狀態(tài)下)都使它們彼此不同。此外，還令開(kāi)關(guān)元件S1和S2的通/斷操作彼此相反，同時(shí)使其余的開(kāi)關(guān)元件S3和S4在導(dǎo)通時(shí)間的比例上彼此相等。
這時(shí)，令開(kāi)關(guān)元件S1和S4在時(shí)間t0之前共同導(dǎo)通，從而使負(fù)載電路流經(jīng)由直流電源E、開(kāi)關(guān)元件S1、電感線圈L1、并聯(lián)連接的電容器C2和放電燈Z和開(kāi)關(guān)元件S4組成的通路。達(dá)到時(shí)間t0時(shí)，開(kāi)關(guān)元件S4截止，于是上述通路中的負(fù)載電流停止流通。在該時(shí)間t0，高電平的控制信號(hào)V3從控制電路11提供給開(kāi)關(guān)元件S3，從而使聚集在諧振電路中的能量釋放出來(lái)，形成經(jīng)電感線圈L1、并聯(lián)連接的電容器、C2和放電燈Z和開(kāi)關(guān)元件S3和S1各自的寄生二極管的電流通路。在下一個(gè)時(shí)間t1，開(kāi)關(guān)元件s1截止，使上述電流通路停止流通，在開(kāi)關(guān)元件S1截止的同時(shí)，高電平控制信號(hào)V2從控制電路11提供給開(kāi)關(guān)元件S2，于是聚集在諧振電路的能量形成經(jīng)電感線圈L1、關(guān)聯(lián)連接的電容器C2和放電燈Z、開(kāi)關(guān)元件S3的寄生二極管、直流電源E和開(kāi)關(guān)元件S2的寄生二極管的另一個(gè)電流通路。諧振電路中的電流變零時(shí)，負(fù)載電流流經(jīng)由直流電源E，開(kāi)關(guān)元件S3，并聯(lián)連接的電容器C2和放電燈Z、電感線圈L1和開(kāi)關(guān)元件S2組成的通路。
達(dá)到時(shí)間t2時(shí)，兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件S2和S3都截止，于是負(fù)載電流通過(guò)上述通路的供應(yīng)停止。與此同時(shí)，控制信號(hào)V1和V4從控制電路11提供給開(kāi)關(guān)元件S1和S4使該兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通，于是聚集在諧振電路上的能量形成通過(guò)開(kāi)關(guān)元件S1的寄生二極管、電源E、開(kāi)關(guān)元件S4的寄生二極管和并聯(lián)連接的電容器C2和放電燈Z的電流通路。來(lái)自諧振電路的電流變零時(shí)，負(fù)荷電流流經(jīng)由電源E、開(kāi)關(guān)元件S1、電感線圈L1，并聯(lián)連接的電容器C2和放電燈Z和開(kāi)關(guān)元件S4組成的通路。達(dá)到時(shí)間t3時(shí)，開(kāi)關(guān)元件S4截止，通過(guò)上述通路的負(fù)載電流停止流動(dòng)，這時(shí)諧振電路中的能量按時(shí)間t0時(shí)同樣的形式通過(guò)開(kāi)關(guān)元件S3的寄生二極管釋放出來(lái)。
在上述參照?qǐng)D4說(shuō)明的工作情況下，開(kāi)關(guān)元件S1和S2在導(dǎo)通時(shí)間的比例方面系取得彼此不同，使開(kāi)關(guān)元件S1和S4同時(shí)導(dǎo)通的時(shí)間調(diào)得比開(kāi)關(guān)元件S2和S3同時(shí)導(dǎo)通的時(shí)間長(zhǎng)，從而使負(fù)載電流流通的時(shí)間在開(kāi)關(guān)元件S1和S4同時(shí)導(dǎo)通時(shí)彼此不同，于是在這些導(dǎo)通時(shí)間中，聚集在諧振電路中的能量不同。在開(kāi)關(guān)元件S2的導(dǎo)通時(shí)間如在目前情況下比開(kāi)關(guān)元件S1的短時(shí)，聚集在諧振電路中的能量在開(kāi)關(guān)元件S1和S2同時(shí)導(dǎo)通時(shí)增加，同時(shí)隨能量而產(chǎn)生的直流分量加到負(fù)荷電路上。
在圖5的另一種工作情況下，開(kāi)關(guān)元件S2的導(dǎo)通時(shí)間系取得比開(kāi)關(guān)元件S1的短，同時(shí)使開(kāi)關(guān)元件S3和S4的開(kāi)關(guān)時(shí)間比參照?qǐng)D4說(shuō)明的方案中的開(kāi)關(guān)元件S1和S2的開(kāi)關(guān)時(shí)間推遲以改變開(kāi)關(guān)元件S1和S4或S2和S3同時(shí)導(dǎo)通的時(shí)間，從而將加到負(fù)載電路的功率調(diào)節(jié)得使加到放電燈Z的功率減少。在此情況下，除開(kāi)關(guān)元件S1和S4或S2和S3同時(shí)導(dǎo)通的時(shí)間比圖4的情況進(jìn)一步縮短外，照明裝置的工作情況與圖4的情況相同。
在圖4的情況中，開(kāi)關(guān)元件S3和S4的通/斷時(shí)間比開(kāi)關(guān)元件S1和S2通/斷時(shí)間推遲，而在圖5的工作情況中，則令開(kāi)關(guān)元件S3和S4的通/斷時(shí)間比開(kāi)關(guān)元件S1和S2的通/斷時(shí)間提前。在此情況下，同樣也可以有效減少加到放電燈Z的功率。如此安排，不僅無(wú)需改變開(kāi)關(guān)頻率就可以達(dá)到目的，而且還可以避免開(kāi)關(guān)頻率同時(shí)帶來(lái)的任何問(wèn)題。另外，令開(kāi)關(guān)元件S1和S4在同時(shí)導(dǎo)通的時(shí)間長(zhǎng)短方面與開(kāi)關(guān)元件S2和S3不同，可以有效地將直流分量加到放電燈Z上。因此，作為負(fù)載的放電燈其明暗情況在低溫條件下變得更暗時(shí)，上述加上去的直流分量即使在交流分量下降時(shí)也能有效地維持放電燈的照明，從而避免了放電燈Z照明不起來(lái)，并減小了因所謂徙動(dòng)電流引起的閃爍。這樣，簡(jiǎn)化了擴(kuò)大放電燈明暗范圍的過(guò)程，同時(shí)使放電燈的照明穩(wěn)定。
在圖6中所示的另一種工作情況下，與圖4的上述情況相反，開(kāi)關(guān)元件S1的導(dǎo)通時(shí)間取得比開(kāi)關(guān)元件S2的導(dǎo)通時(shí)間短，且開(kāi)關(guān)元件S3和S4的通/斷時(shí)間比開(kāi)關(guān)元件S1的通/斷時(shí)間遲。在此情況下，如圖6中所示的那樣，開(kāi)關(guān)元件S2和S3同時(shí)導(dǎo)通的時(shí)間就變得比開(kāi)關(guān)元件S1和S4同時(shí)導(dǎo)通的時(shí)間長(zhǎng)，從而使電感線圈L1中聚集有在極性上與上述情況相反的直流分量，該分量也能有效地防止放電燈Z產(chǎn)生任何失靈。
在圖7的工作情況中，開(kāi)關(guān)元件S3和S4的通/斷時(shí)間進(jìn)一步取得比圖6的情況相對(duì)于開(kāi)關(guān)元件S1和S2的通/斷時(shí)間更足，從而進(jìn)一步減少供到放電燈Z上的功率。從圖8中可以看到，另一種工作情況是開(kāi)關(guān)元件S1的導(dǎo)通時(shí)間取得比開(kāi)關(guān)元件S2的導(dǎo)通時(shí)間長(zhǎng)，同時(shí)開(kāi)關(guān)元件S3的通/斷時(shí)間比開(kāi)關(guān)元件S1和S2的通/斷時(shí)間遲。在圖8的這種工作情況下，同樣也可以防止放電燈Z在照明上失靈，而且減少加到放電燈Z上的功率。此外，即使在圖9所示開(kāi)關(guān)元件S3和S4之間的導(dǎo)通時(shí)間比例不同的另一種工作情況下，也能夠得到與上述同樣的工作情況。
在上述情況下，直流分量是通過(guò)使聚集在諧振電路中的能量不平衡而加到放電燈Z上的，加到放電燈Z上的直流分量實(shí)際上保持不變。這里，放電燈Z易于失靈的情況是在放電燈亮度調(diào)得很暗的情況下發(fā)生的，因此總希望加到放電燈Z上的功率降低時(shí)，加到放電燈Z上的直流分量能有所增加。這里，加到放電燈Z上的功率下降的情況是在開(kāi)關(guān)元件S3和S4的通/斷時(shí)間滯后比開(kāi)關(guān)元件S1和S2的通/斷時(shí)間滯后大的情況下發(fā)生的。在此情況下是這樣進(jìn)行安排的，使得開(kāi)關(guān)元件S3和S4的通/斷時(shí)間滯后程度比開(kāi)關(guān)元件S1和S2的更大，開(kāi)關(guān)元件S3和S4導(dǎo)通時(shí)間的比例大幅度改變，且加到放電燈Z上的直流電壓能有效地隨加到放電燈Z上的功率的減少而增加。
更具體地說(shuō)，如例如圖4和5還有圖10中所示的那樣，擴(kuò)大開(kāi)關(guān)元件S3和S4相對(duì)于開(kāi)關(guān)元件S1和S2的通/斷時(shí)間滯后的變化情況，以大幅度改變開(kāi)關(guān)元件S1和S2之間導(dǎo)通時(shí)間的比例，這樣就能很好達(dá)到上述作用。就是說(shuō)，就例如圖3中所示的情況而論，圖5的工作情況能減少加到放電燈Z的電壓，就圖10的情況而論，可以進(jìn)一步減少加到放電燈Z的功率。這樣，大大改變了開(kāi)關(guān)元件S1和S2之間的導(dǎo)通時(shí)間比，從而不難理解增加了聚集在諧振電路中能量的不平衡程度，從而最終增加了加到放電燈上的直流分量。
現(xiàn)在參看圖11，圖中示出了本發(fā)明裝置更實(shí)用的實(shí)施例。在此情況下，從圖12和13中具體實(shí)施例各相應(yīng)部分的各波形圖可以看出這樣的安排，即使得可以改變開(kāi)關(guān)元件S1和S2之間的導(dǎo)通時(shí)間，且使開(kāi)關(guān)元件S3和S4的通/斷時(shí)間比開(kāi)關(guān)元件S1和S2的通/斷時(shí)間提前。這里，從圖13可以知道，可以設(shè)法減少加到放電燈Z上的功率，同時(shí)可以達(dá)到上述諸實(shí)施例的同一功能。
另一方面，在圖11所示的放電燈照明裝置中，流經(jīng)電感線圈L1的電流ILi系通過(guò)改變開(kāi)關(guān)元件S1和S2之間的導(dǎo)通時(shí)間使其正峰值ILip比負(fù)峰值ILIN高，這從圖12和13可以看出，從而使燈電流IZ的正峰值IZP也比負(fù)峰值IZN高，這從圖12和13也可以看出，而且通過(guò)采用將直流分量疊加到燈電流IZ的方案可以減少加到放電燈Z上的功率。
圖14中示出了圖11放電燈照明裝置中控制電路11的詳細(xì)電路圖，該控制電路包括振蕩電路12，用以產(chǎn)生基頻方波信號(hào);激勵(lì)電路13和14，用以根據(jù)振蕩電路12的信號(hào)激勵(lì)開(kāi)關(guān)元件S1和S2;延遲電路15，用以制備比振蕩電路12的輸出滯后固定時(shí)間的信號(hào);和激勵(lì)電路16和17，用以根據(jù)來(lái)自延遲電路15的信號(hào)激勵(lì)開(kāi)關(guān)元件S3和S4。振蕩電路12由計(jì)時(shí)器IC12a和裝在計(jì)時(shí)器IC12a外部諸如電阻器R11、可變電阻器VR11和VR12、二極管D11和D12和電容器C11之類(lèi)的元件組成，且產(chǎn)生如圖15中的波形(a)所示方波信號(hào)。這里，調(diào)節(jié)可變電阻器VR11和VR12可以改變方波信號(hào)高電平與低電平之間的比例。
開(kāi)關(guān)元件S1的激勵(lì)電路13由斷電截止(dead-OFF)電路31和電平轉(zhuǎn)移電路32構(gòu)成，前者用以相對(duì)于振蕩電路12的輸出信號(hào)設(shè)定一個(gè)時(shí)間，以防止開(kāi)關(guān)元件S1與直流電源E之間因與其它開(kāi)關(guān)元件S2同時(shí)導(dǎo)通而產(chǎn)生任何短路，雖然在前述工作情況下沒(méi)有指出，但與直流電源E串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)元件S1和S2或S3和S4同時(shí)導(dǎo)通是會(huì)使電源E容易發(fā)生短路的。為防止這一點(diǎn)，規(guī)定了斷電截止時(shí)間，在該時(shí)間內(nèi)令開(kāi)關(guān)元件S1和S2或S3和S4在導(dǎo)通和截止時(shí)同時(shí)截止。斷電截止電路31由三個(gè)可變電阻器VR13至VR15、兩個(gè)二極管D13和D14、電容器C12和緩沖放大器B1組成。就是說(shuō)，制備這樣一個(gè)信號(hào)V1，信號(hào)V1的波形如圖15中的(c)所示，且在振蕩電路12產(chǎn)生輸出信號(hào)時(shí)延遲一段時(shí)間，該段時(shí)間由可變電阻器VR13和VR14及電容器C12的時(shí)間常數(shù)確定(圖15中t0至t1的時(shí)間)。
電平偏移電路32由電流鏡象電路CM3、緩沖放大器B2和恒壓電路33組成，電路CMB由晶體管Q11至Q14組成，恒壓電路33由一個(gè)齊納二極管ZD1和電容器C18組成，用以使直流電源E的電壓穩(wěn)定。在該電平轉(zhuǎn)移電路32，斷電截止電路31的輸出由電流鏡象電路CM3的電流所取代，將信號(hào)傳送給緩沖放大器B2，該放大器在在不同的電位起動(dòng)，其輸出作為控制信號(hào)V1提供給開(kāi)關(guān)元件S1。開(kāi)關(guān)元件S2的激勵(lì)電路14有一個(gè)斷電截止電路41，供設(shè)定防止直流電源E與開(kāi)關(guān)元件S2之間因與開(kāi)關(guān)元件S1同時(shí)導(dǎo)通而相對(duì)于振蕩電路12的輸出Va產(chǎn)生短路的斷電截止時(shí)間。在此情況下，可以使開(kāi)關(guān)元件S2的工作基準(zhǔn)電位與控制電路11的基準(zhǔn)電位一致，而且可無(wú)需使用電平轉(zhuǎn)移電路42。斷電截止電路41由倒相器門(mén)I1、可變電阻器VR16至VR18、二極管D15和D16、電容器C13和緩沖放大器B3組成。在該斷電截止電路41，振蕩電路12的輸出Va經(jīng)過(guò)倒相，如圖15的波形(b)所示，且經(jīng)延遲的信號(hào)隨著振蕩電路12的輸出Va的上升而上升，如圖15的波形(d)所示，延遲一段時(shí)間，該段時(shí)間取決于可變電阻器VR16和VR17和電容器C3的時(shí)間常數(shù)，是圖15中t5-t6的一段時(shí)間。
延遲電路15通常包括延遲時(shí)間調(diào)定電路51和延遲信號(hào)制備電路52，電路51用以調(diào)定振蕩電路12輸出Va的延遲時(shí)間，電路52用以在振蕩電路12的輸出Va總的根據(jù)延遲時(shí)間調(diào)定電路51所調(diào)定的延遲時(shí)間延遲的情況下制備延遲信號(hào)。更具體地說(shuō)，延遲時(shí)間調(diào)定電路51包括可變電阻器VR19和VR20、二極管D17、電容器C14和倒相器門(mén)I3和I4，而由可變電阻器VR19和電容器C14的時(shí)間常數(shù)確定的時(shí)間，例如時(shí)間t0-t2，則為振蕩電路12的輸出Va的延遲時(shí)間。更詳細(xì)地說(shuō)，電容器C14隨著振蕩電路12輸出Va的上升開(kāi)始進(jìn)入充電狀態(tài)，如圖15的波形(e)所示，且當(dāng)電容器C14兩端的電壓與倒相器門(mén)I3的閾值電壓相等時(shí)，倒相器門(mén)I3的輸出Vd便會(huì)如圖15的波形(f)所示。
延遲信號(hào)制備電路52包括與門(mén)AND1，用以將倒相器門(mén)13的輸出Vd與振蕩電路12的輸出Va進(jìn)行邏輯乘;延遲電容器C15;電流鏡象電路CM1，以用與門(mén)ADN1的輸出Vg給電容器C15充電;比較器CP1，用以將電容器C15兩端的電壓與預(yù)定的電壓相比較;倒相器門(mén)I2，用以對(duì)振蕩電路12的輸出Va進(jìn)行倒相;與門(mén)AND2，用以將倒相器門(mén)I2的輸出Vf與比較器CP1的輸出Vi進(jìn)行邏輯乘;或門(mén)OR1，用以將與門(mén)AND2的輸出Vj與延遲時(shí)間調(diào)定電路51的輸出Ve進(jìn)行或運(yùn)算;和電流鏡象電路CM2，用以根據(jù)與門(mén)AND3的輸出Vl使電容器C15放電，與門(mén)AND3則用以將或門(mén)OR1的輸出Vk與倒相器門(mén)I2的輸出Vf進(jìn)行邏輯乘。
在此情況下，在延遲信號(hào)制備電路52中，與門(mén)AND1的輸出Vg在延遲時(shí)間調(diào)定電路51倒相器門(mén)I3的輸出Vd(如圖15的波形(f)所示)與振蕩電路12的輸出Va進(jìn)行邏輯乘時(shí)處于高電平，歷時(shí)相當(dāng)于延遲時(shí)間調(diào)定電路51所調(diào)定的延遲時(shí)間，如圖15中的波形(i)所示，同時(shí)電容器C15在與門(mén)AND1的輸出Vg處于高電平的那一段時(shí)間為電流鏡象電路CM1所充電，如圖15中的波形(j)所示。這時(shí)，在比較器CP1中定為基準(zhǔn)電壓的預(yù)定電壓基本上調(diào)到零伏，同時(shí)比較器的輸出Vi會(huì)保持處于高電平，如圖15中的波形(k)所示。
在上述工作點(diǎn)。倒相器門(mén)I2的輸出Vf處于低電平，如圖15中的波形(h)所示，與門(mén)AND2的輸出Vj處于低電平，如圖15中的波形(l)所示，比較器CP1的輸出Vi則在電容器C15充電期間保持高電平。這里，振蕩電路12的輸出Va由于轉(zhuǎn)入低電平，如圖15的波形(a)所示，倒相器門(mén)I2的輸出Vf升到高電平，如波形(h)所示，從而使與門(mén)AND2的輸出Vj轉(zhuǎn)入高電平，如圖15的波形(l)所示，于是或門(mén)OR1的輸出Vk即使在延遲時(shí)間調(diào)定電路51倒相器門(mén)I4的輸出Ve下降到低電平之后也保持高電平，如圖15中的波形(m)所示。這時(shí)，與門(mén)AND3的輸出Vl上升到高電平，如圖15的波形(n)所示，從而激勵(lì)了電流鏡象電路CM2，同時(shí)電容器C15開(kāi)始放電。該電流鏡象電路CM2和上述電流鏡象電路CM1都取1∶1的鏡象比，且電容器C15在延遲時(shí)間調(diào)定電路51所調(diào)定的同一時(shí)間之后完全放電，如圖15的波形(j)所示。
由于電容器C15完全放電，變換器CP1的輸出Vi就降到低電平，如圖15的波形(k)所示，從而使與門(mén)AND2的輸出Vj處于低電平，如圖15的波形(l)所示，同時(shí)或門(mén)OR1的輸出Vk也轉(zhuǎn)入低電平，如圖15的波形(m)所示。在或門(mén)OR1的輸出Vk的情況下，與門(mén)AND3的輸出V1降到低電平，如圖15的波形(n)所示，且電流鏡象電路CM2停止工作。就是說(shuō)，延遲信號(hào)制備電路52是這樣設(shè)計(jì)的，使或門(mén)OR1的輸出Vk的下降會(huì)延遲一段與延遲時(shí)間調(diào)定電路51所設(shè)定的同樣時(shí)間，且信號(hào)系總的用振蕩電路12的輸出Va根據(jù)延遲時(shí)間調(diào)定電路51調(diào)定的延遲時(shí)間制備的。此外，激勵(lì)電路16和17根據(jù)該輸出Vk工作，激勵(lì)開(kāi)關(guān)元件S3和S4。開(kāi)關(guān)元件S3的激勵(lì)電路16包括斷電截止電路61和電平轉(zhuǎn)移電路62，開(kāi)關(guān)元件S4的激勵(lì)電路17則由斷電截止電路71組成。斷電截止電路61由倒相器門(mén)I5，可變電阻器VR24-VR26、二極管D20和D21、電容器和緩沖放大器B5構(gòu)成，它通過(guò)促使或門(mén)OR1倒相輸出Vm的上升延遲如圖15中的t6-t7所示的一段時(shí)間來(lái)調(diào)定斷電截止時(shí)間。此外，電平轉(zhuǎn)移電路62包括電流鏡象電路CM4，由晶體管Q15-Q18形成;緩沖放大器B6和恒壓電路63，由齊納二極管ZD2和電容器C19組成，用以穩(wěn)定直流電源E的電壓。
斷電截止電路71由可變電阻器VR21-VR23、二極管D18-D19、電容器C16和緩沖放大器B4組成，它通過(guò)促使或門(mén)OR1輸出端Vk的倒相輸出延遲圖15中所示的t2-t3的一段時(shí)間調(diào)定斷電截止時(shí)間，從而給定圖15中t1與t3的時(shí)差為開(kāi)關(guān)元件S1和S2或S3和S4通/斷時(shí)間之間的時(shí)差。要使開(kāi)關(guān)元件S1和S2的導(dǎo)通時(shí)間比例可加以調(diào)節(jié)，只要例如加大圖16中可變電阻器VR15的電阻值即可，這樣就延遲了控制信號(hào)V1的下降時(shí)間。
參看圖16，圖中示出了應(yīng)用圖11電路的另一種工作情況。在前述的工作情況中，直流分量是以開(kāi)關(guān)元件S1和S2之間的導(dǎo)通時(shí)間比加到負(fù)載電路上的。這時(shí)如果改變這些開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通的時(shí)間比，則會(huì)產(chǎn)生這樣的問(wèn)題，即，即使提供給放電燈的功率很大，也就是說(shuō)，即使放電燈完全處于十足的照明狀態(tài)，供到放電燈Z的功率也會(huì)減少。另一方面，在此情況下，進(jìn)行了這樣的安排，使另一對(duì)開(kāi)關(guān)元件S3和S4的導(dǎo)通時(shí)間比也隨開(kāi)關(guān)元件S1和S2的導(dǎo)通時(shí)間比的變化而變化。在例如開(kāi)關(guān)元件S1的導(dǎo)通時(shí)間系取得如圖16中的波形(a)和(b)所示的那樣長(zhǎng)于開(kāi)關(guān)元件S2的導(dǎo)通時(shí)間的情況下，則開(kāi)關(guān)元件S4的導(dǎo)通時(shí)間也如波形(c)和(d)所示的那樣取得比開(kāi)關(guān)元件S3的導(dǎo)通時(shí)間長(zhǎng)，因此可以延長(zhǎng)開(kāi)關(guān)元件S1和S4同時(shí)導(dǎo)通的時(shí)間，從而使總的加到放電燈照明裝置的放電燈Z上的功率增加，因而給放電燈Z提供的功率其大小基本上與開(kāi)關(guān)元件S1和S2之間的導(dǎo)通時(shí)間比不變的情況一樣。
圖17中示出了另一種工作情況，在該工作情況下，令開(kāi)關(guān)元件S3和S4的通/斷時(shí)間比開(kāi)關(guān)元件S1和S2的通/斷時(shí)間遲。任此情況下，當(dāng)開(kāi)關(guān)元件S1的導(dǎo)通時(shí)間也取得如圖17的波形(a)和(b)所示的那樣比開(kāi)關(guān)元件S2的長(zhǎng)，則開(kāi)關(guān)元件S4的導(dǎo)通時(shí)間就調(diào)定得開(kāi)關(guān)元件S4的導(dǎo)通時(shí)間如圖17的波形(c)和(d)所示的那樣比開(kāi)關(guān)元件S3的長(zhǎng)，因此能夠延長(zhǎng)開(kāi)關(guān)元件S1和S4同時(shí)導(dǎo)通的時(shí)間，以便增加總的供到放電燈照明裝置的放電燈Z上的功率。
圖18中示出了應(yīng)用圖11電路的另一種工作情況，圖中進(jìn)行了這樣的安排，使得當(dāng)供到放電燈Z的功率，在開(kāi)關(guān)元件S1和S2之間的導(dǎo)通時(shí)間按上述類(lèi)似的方式變化的情況下，放電燈處在十足照明期間看來(lái)具有減少的傾向時(shí)，能通過(guò)根據(jù)開(kāi)關(guān)元件S1和S2之間的導(dǎo)通時(shí)間比改變開(kāi)關(guān)元件S3和S4之間的導(dǎo)通時(shí)間比來(lái)補(bǔ)償這種減少。
圖19中示出了本發(fā)明放電燈照明裝置另一個(gè)實(shí)施例的電路圖，其中除諧振電容器C2與放電燈Z并聯(lián)連接外，在放電燈Z燈絲不接電源側(cè)兩端都跨接有預(yù)熱電容器C3。在此情況下，在放電燈Z處在不照明狀態(tài)時(shí)令電流經(jīng)電容器C3流到燈絲，從而改變開(kāi)關(guān)元件S3和S4相對(duì)于開(kāi)關(guān)元件S1和S2的時(shí)間，進(jìn)而增加輸出。電容器C3兩端的電壓在放電燈亮?xí)r下降，因而通過(guò)電容器械C3的電流下降，從而使電容器C3有助于照明之前的預(yù)熱過(guò)程。這種方案可用于上述各實(shí)施例中，使我們可以將放電燈Z的照明調(diào)暗而無(wú)需改變開(kāi)關(guān)元件S1-S4的開(kāi)關(guān)頻率，同時(shí)還可以通過(guò)改變開(kāi)關(guān)元件S1和S2之間的導(dǎo)通時(shí)間比有效抑制和避免放電燈Z失靈、閃爍等等。
在本發(fā)明圖20中所示的另一個(gè)實(shí)施例中，采用第二個(gè)電感線圈L2來(lái)預(yù)熱放電燈Z。用這種方案也可以在放電燈Z照明之前預(yù)熱燈絲，而且還可以通過(guò)改變開(kāi)關(guān)元件S1和S2的導(dǎo)通時(shí)間改變聚集在電感線圖L2中的能量增加要疊加到供到放電燈Z的功率的直流分量，從而進(jìn)一步更好地防止放電燈Z在低溫情況下大幅度調(diào)暗時(shí)失靈。
圖21中示出了本發(fā)明應(yīng)用圖11電路的另一個(gè)工作情況，其中開(kāi)關(guān)元件S2和S3的開(kāi)關(guān)周期設(shè)計(jì)得與開(kāi)關(guān)元件S1和S4的不一樣，此外還令開(kāi)關(guān)元件S2和S3的截止時(shí)間與開(kāi)關(guān)元件S1和S4同步，并使開(kāi)關(guān)元件S2和S3在兩倍于開(kāi)關(guān)元件S1和S4的開(kāi)關(guān)周期導(dǎo)通。現(xiàn)在更具體地參照一下在波形變得與前述各情況不同之后的工作情況，這時(shí)開(kāi)關(guān)元件S3在時(shí)間t3不導(dǎo)通，但卻發(fā)生了聚集在振蕩電路中的能量所引起的振蕩。在下一個(gè)時(shí)間t4，開(kāi)關(guān)元件S1和S4導(dǎo)通，從而使負(fù)載電流Iz從電源E通過(guò)由開(kāi)關(guān)元件S1、電感線圈L1、并聯(lián)連接的電容器C2和放電燈Z和開(kāi)關(guān)元件S4組成的通路流通。就是說(shuō)，負(fù)載電流Iz在聚集在諧振電路中的能量加到電源電壓上且聚集在電感細(xì)圈L1中的能量進(jìn)一步增加時(shí)流通。在時(shí)間t5，有促使開(kāi)關(guān)元件S2和S3導(dǎo)通的控制信號(hào)V2和V3產(chǎn)生，這時(shí)聚集在諧振電路中的能量使電流流經(jīng)電感線圈L1、并聯(lián)連接的電容器C2和放電燈Z、開(kāi)關(guān)元件S3的寄生二極管、直流電源E和開(kāi)關(guān)元件S2的寄生二極管，同時(shí)在能量耗盡之后，這時(shí)在正方向?qū)ǖ拈_(kāi)關(guān)元件S2和S3促使負(fù)載電流Iz經(jīng)由由直流電源E、開(kāi)關(guān)元件S3、并聯(lián)連接的電容器C2和放電燈Z、電感線圈L1和開(kāi)關(guān)元件S2組成的通路提供。此外，開(kāi)S2和S3系這樣配置，使它們能在它們能導(dǎo)通的時(shí)間導(dǎo)通，這樣就可以將正負(fù)電壓加到諧振電路上。
圖22中示出了圖11中所示電路的工作情況，其中作了這樣的安排，使得開(kāi)關(guān)元件S3和S4的通/斷時(shí)間與開(kāi)關(guān)元件S1和S2的不同，而且縮短彼此在對(duì)角線方向上對(duì)置的開(kāi)關(guān)元件S1和S4或S2和S3同時(shí)導(dǎo)通的時(shí)間，從而減少加到放電燈Z上的功率。這樣，除了可以改變加到放電燈上的功率而無(wú)需改變開(kāi)關(guān)頻率外，還可以使在對(duì)角線方向上對(duì)置的成對(duì)開(kāi)關(guān)元件S1、S4和S2、S3的開(kāi)關(guān)頻率不同，從而在理想情況下使開(kāi)關(guān)元件S1和S4的開(kāi)關(guān)頻率高于或低于開(kāi)關(guān)元件S2和S3的開(kāi)關(guān)頻率。這樣就使加到諧振電路上的正負(fù)電壓不平衡，從而能有效地將直流電壓加到放電燈Z上。因此，放電燈Z即使在低溫情況下處于昏暗狀態(tài)也能穩(wěn)定照明，而且可以防止任何閃爍等等。此外還可以改變串聯(lián)連接的成對(duì)開(kāi)關(guān)元件之間(例如開(kāi)關(guān)元件S3和S4之間)的通/斷比，從而可以控制如圖22的波形(e)所示的這種所加電壓VAB正負(fù)時(shí)間之間的時(shí)間比，而且還可以改變直流疊加的程度。
此外，按照本發(fā)明還可以提供使放電燈Z能更好地預(yù)熱以便起動(dòng)圖19的電路的方案。通常放電燈不亮?xí)r阻抗特別高，因而不會(huì)受諧振電路諧振作用的影響，而且諧振頻率變得最高。這里，各開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)頻率是象例如圖11的實(shí)施例中所示的那種元件S1至S4中最小的開(kāi)關(guān)頻率，開(kāi)關(guān)元件S2和S3系調(diào)定得略高于諧振電路的諧振頻率。此外，對(duì)角線方向?qū)χ弥某蓪?duì)開(kāi)關(guān)元件S1、S4和S2、S3通/斷時(shí)間的相位變化范圍是從滯后180度的狀態(tài)到同相狀態(tài)，以如圖11實(shí)施例中的元件S1-S4中開(kāi)關(guān)頻率最大的開(kāi)關(guān)元件的控制信號(hào)作為基準(zhǔn)。因此，要使放電燈亮起來(lái)可以將開(kāi)關(guān)元件S1、S4和S2、S3同時(shí)導(dǎo)通的時(shí)間從較短狀態(tài)改變到較長(zhǎng)的狀態(tài)，在使燈保持不亮的情況下預(yù)熱燈絲，然后往燈上加放電起始電壓。預(yù)熱和起動(dòng)放電燈Z時(shí)，可以采用與一般所說(shuō)的那種放電燈照明裝置類(lèi)似的方案，即先使裝置的開(kāi)關(guān)頻率從高頻狀態(tài)下入更接近諧振電路諧振頻率的狀態(tài)。達(dá)到恒定照明狀態(tài)時(shí)，改變?cè)趯?duì)角線方向上對(duì)置的成對(duì)開(kāi)關(guān)元件S1、S4和S2、S3之間同時(shí)導(dǎo)通的時(shí)間，以進(jìn)行明暗控制。
在本發(fā)明的另一種工作情況下采取了防止加到放電燈的功率因電源電壓波動(dòng)的措施。因此，放電燈照明裝置針對(duì)加到放電燈的功率配備了防止功率波動(dòng)的電路。實(shí)際上，在圖14的電路中就在可變電阻器VR19上并聯(lián)連接了諸如光耦合器之類(lèi)的這種元件，該元件二次端側(cè)的電阻值隨一次側(cè)電流而變化，這樣，流到光耦合器的輸出晶體管的電流就隨電源電壓的波動(dòng)而變化，從而改變電容器C4的充電電流，因而可以改變延遲時(shí)間調(diào)定電路51所調(diào)定的延遲時(shí)間狀態(tài)。電源電壓升高時(shí)，輸入到光耦合器的電流減小，于是光耦合器的輸出電流下降，而且延長(zhǎng)了電容器C14需要的充電時(shí)間從而縮短了開(kāi)關(guān)元件S1、S4和S2、S3之間同時(shí)導(dǎo)通的時(shí)間，因而可以有效阻止電流流到放電燈Z。相反，電源電壓下降時(shí)，借助于上述所設(shè)的預(yù)防功率波動(dòng)的電路所加的前饋，試圖穩(wěn)定加到放電燈的功率，于是有效達(dá)到使放電燈Z穩(wěn)定照明的目的。
雖然在放電燈照明裝置的上述任何實(shí)施例中是就單個(gè)放電燈的照明控制進(jìn)行說(shuō)明的，但本發(fā)明的裝置也可有效地用作多個(gè)放電燈照明裝置。參看圖23，圖中示出了從同樣的裝置供電給一對(duì)放電燈Z和Z′的放電燈照明裝置。在該裝置中，由電容器C4和放電燈Z組成的串聯(lián)電路和由另一個(gè)電感線圈L2和另一個(gè)放電燈Z′組成的另一個(gè)串聯(lián)電路分別跨接在電容器C2的兩端，從而使只有因諧振引起的交流分量可流到放電燈Z，同時(shí)只使直流分量流到另一個(gè)放電燈Z′。由于電感線圈L2中產(chǎn)生直流分量的情況下促使預(yù)熱電流流到燈絲中，并使放電燈Z′特別是在明暗度極低的情況下達(dá)到穩(wěn)定照明。
參看圖24，圖中示出了本發(fā)明多個(gè)放電燈的放電燈照明裝置的另一個(gè)實(shí)施例，其中，尤其是開(kāi)關(guān)元件S1-S6各由控制電路11控制。參看圖24這種裝置的工作情況，同時(shí)也參看圖25，開(kāi)關(guān)元件S1和S4從時(shí)間t0至?xí)r間t1導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)元件S2和S3從時(shí)間t1至?xí)r間t2導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)元件S1和S6從時(shí)間t2至t3導(dǎo)通，所有開(kāi)關(guān)元件S1-S6從時(shí)間t3至t4導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)元件S1和S4從時(shí)間t4至t5導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)元件S2和S5從t5至t6導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)元件S1和S6從t6至t7導(dǎo)通，所有開(kāi)關(guān)元件S1-S6從t7至t8導(dǎo)通。
重復(fù)上述工作過(guò)程，成對(duì)開(kāi)關(guān)元件S3、S5和S4、S6交替導(dǎo)通，從而可以通過(guò)與前述單個(gè)放電燈的放電燈照明裝置中同樣的操作實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)放電燈Z和Z′的照明控制。
圖26示出了圖24中所示裝置的另一種工作情況，其中開(kāi)關(guān)元件S6在開(kāi)關(guān)元件S1導(dǎo)通的前半個(gè)時(shí)間導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)元件S4則在該導(dǎo)通的后半個(gè)時(shí)間導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)元件S5是在開(kāi)關(guān)元件S2導(dǎo)通的前半個(gè)時(shí)間導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)元件S3則在該同一導(dǎo)通的后半個(gè)時(shí)間導(dǎo)通。就是說(shuō)，開(kāi)關(guān)元件S3和S4的開(kāi)關(guān)時(shí)間比開(kāi)關(guān)元件S1和S2的開(kāi)關(guān)相位滯后90度，開(kāi)關(guān)元件S5和S6在開(kāi)關(guān)相位上也滯后90度，從而可以按上述單個(gè)放電燈照明裝置同樣的操作方式控制多個(gè)放電燈的照明過(guò)程。
不難理解，圖2-10、12、13、16-18、21、22、25和26中，以符合VAB表示的波形表示加到包括在兩組開(kāi)關(guān)元件之間具有放電燈的負(fù)載電路在內(nèi)的電路上的電壓。此外，在圖11、23和24中，開(kāi)關(guān)元件S1-S6以FET的形式示出，且對(duì)各工作情況的說(shuō)明也是在采用FET的前提下進(jìn)行的，但采用二極管反向并聯(lián)雙極晶體管、可控硅等連接成開(kāi)關(guān)電路代替FET也可以進(jìn)行同樣的操作。再有，盡管在各實(shí)施例中所說(shuō)的都是采用直流電源E，但當(dāng)然也可以采用交流電源經(jīng)整流獲得的整流電源。
權(quán)利要求
1.一種放電燈照明裝置，包括一個(gè)直流電源；兩個(gè)串聯(lián)電路，分別由兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件組成，且與所述直流電源并聯(lián)連接；一個(gè)負(fù)載電路，跨接在所述兩串聯(lián)電路中的所述兩開(kāi)關(guān)元件之間的兩個(gè)連接點(diǎn)上，且由至少一個(gè)LC諧振電路和一個(gè)負(fù)載組成；轉(zhuǎn)換和改變裝置，用以交替使各所述兩串聯(lián)電路的所述開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通和截止，同時(shí)防止它們同時(shí)導(dǎo)通，并用以改變其中一個(gè)所述兩串聯(lián)電路中開(kāi)關(guān)元件的通/斷時(shí)間使它們可在同相狀態(tài)至180度相差狀態(tài)范圍內(nèi)相對(duì)于另一個(gè)串聯(lián)電路中開(kāi)關(guān)元件的通/斷時(shí)間變化；和異化裝置，用以使至少其中一個(gè)所述兩串聯(lián)電路中所述兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通時(shí)間比彼此不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電燈照明裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換和改變裝置調(diào)定得使其改變所述其中一個(gè)串聯(lián)電路中的所述開(kāi)關(guān)元件的通/斷時(shí)間在所述相差狀態(tài)范圍內(nèi)相對(duì)于另一個(gè)串聯(lián)電路中各開(kāi)關(guān)元件的通/斷時(shí)間有相差。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放電燈照明裝置，其特征在于，所述相差處于導(dǎo)前狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放電燈照明裝置，其特征在于，所述相差處于滯后狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放電燈照明裝置，其特征在于，所述異化裝置根據(jù)所述通/斷時(shí)間相差狀態(tài)的相差程度擴(kuò)大所述一個(gè)串聯(lián)電路中兩開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通時(shí)間比。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的放電燈照明裝置，其特征在于，所述異化裝置在所述一個(gè)串聯(lián)電路是所述兩開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通時(shí)間比變化時(shí)改變另一串聯(lián)電路中所述開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通時(shí)間比，從而使供到所述放電燈上的功率基本上恒定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電燈照明裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換裝置使所述兩串聯(lián)電路各所述開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通和截止，從而使在對(duì)角線方向?qū)χ玫膬山M開(kāi)關(guān)元件在開(kāi)關(guān)周期上不同。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的放電燈照明裝置，其特征在于，它能檢測(cè)出電源電壓因所述直流電源引起的任何波動(dòng)，且根據(jù)所述檢測(cè)出的波動(dòng)調(diào)節(jié)所述兩串聯(lián)電路各所述開(kāi)關(guān)元件之間的所述相差狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的放電燈照明裝置，其特征在于，它能檢測(cè)出電源電壓因所述直流電源引起的任何波動(dòng)，且根據(jù)所述檢測(cè)出的波動(dòng)調(diào)節(jié)所述兩串聯(lián)電路各所述開(kāi)關(guān)元件之間的所述相差狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放電燈照明裝置，其特征在于，檢測(cè)負(fù)載電流以確定其中的任何波動(dòng)，然后根據(jù)所述檢測(cè)出的波動(dòng)調(diào)節(jié)所述兩串聯(lián)電路的所述開(kāi)關(guān)元件之間的所述相差狀態(tài)，從而控制所述負(fù)載電流使其恒定。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，在所述兩個(gè)由所述開(kāi)關(guān)元件組成的串聯(lián)電路之間連接有多個(gè)負(fù)載。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，令另一個(gè)串聯(lián)電路中所述各開(kāi)關(guān)元件彼此不同時(shí)導(dǎo)通和截止。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述負(fù)載電路中的負(fù)載是一個(gè)放電燈。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述負(fù)載電路中的所述負(fù)載是個(gè)放電燈，且所述各開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)頻率至少在所述放電燈不照明時(shí)取得高于所述LC諧振電路的諧振頻率，在起動(dòng)放電燈時(shí)使所述開(kāi)關(guān)頻率接近LC諧振電路的諧振頻率。
15.根據(jù)權(quán)利要求2所述的照明裝置，其特征在于，所述負(fù)載電路中的所述負(fù)載是個(gè)放電燈，所述各開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)頻率至少在所述放電燈不照明期間取得高于所述LC諧振電路的諧振頻率，且在放電燈起動(dòng)時(shí)促使其所述兩串聯(lián)電路之間各開(kāi)關(guān)元件的所述通/斷時(shí)間處于所述相差狀態(tài)。
全文摘要
一種放電燈照明裝置，用兩個(gè)分別由兩開(kāi)關(guān)元件組成且彼此與直流電壓源并聯(lián)連接的串聯(lián)電路使裝在跨接兩串聯(lián)電路中兩開(kāi)關(guān)元件之間的兩連接點(diǎn)的負(fù)載電路中的放電燈照明。令一串聯(lián)電路中各開(kāi)關(guān)元件的通/斷時(shí)間相對(duì)于另一個(gè)串聯(lián)電路中各開(kāi)關(guān)元件的通/斷時(shí)間在同相至180度相差范圍內(nèi)變化，且使起碼一個(gè)串聯(lián)電路中各開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通時(shí)間比不同，以在較寬的范圍調(diào)節(jié)放電燈的明暗程度，即使供到放電燈上的功率很小也能保持放電燈處于照明狀態(tài)。
文檔編號(hào)H05B41/288GK1087463SQ93118130
公開(kāi)日1994年6月1日 申請(qǐng)日期1993年9月22日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月22日
發(fā)明者大西雅人, 片岡省三, 吉田和雄 申請(qǐng)人:松下電工株式會(huì)社