CN101682966B

CN101682966B - 照明设备的操作装置中的错误探测

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Publication number: CN101682966B
Application number: CN200880009637.XA
Authority: CN
Inventors: 斯特凡·祖德雷尔-科赫; 京特·马伦特
Original assignee: Tridonicatco GmbH and Co KG
Current assignee: Tridonicatco GmbH and Co KG
Priority date: 2007-03-28
Filing date: 2008-03-12
Publication date: 2016-08-10
Anticipated expiration: 2028-03-12
Also published as: EP2130412B1; CN101647322A; DE102007015508A1; EP2130411A1; US20100052556A1; EP2299787A3; WO2008116520A1; US20100096994A1; WO2008116561A9; CN101682966A; EP2130412A1; CN101647322B; WO2008116561A1; EP2299787A2; EP2130411B1; US8664896B2; DE102007015508B4; EP2299787B1; US8803450B2

Abstract

本发明涉及一种用于照明装置(9)的操作装置的控制电路(12)，其中，一反馈信号通过该照明装置(9)被提供给控制电路(12)的输入，且该控制电路(12)具有一错误探测部件(K、13、20、21)，通过施加在所述输入的反馈信号识别至少两种不同类型的照明装置错误。

Description

照明设备的操作装置中的错误探测

技术领域

本发明一般地涉及照明设备的操作装置领域。典型的例子是用于操作气体放电灯、高压灯、发光二极管等的电子镇流器。这些操作装置的一般任务是为关联的照明设备提供一具有适合的电压和/或频率的供给电压。

本发明特别地涉及具有控制单元的操作装置，为了探测该照明设备的一错误状态，测量信号，例如在对操作装置构造的依赖性方面不同的测量信号可以被提供给它。

背景技术

正如随后要描述的，采用照明设备的“放电灯”实例，存在的错误状态由可辨识的测量信号来表现，可辨识的测量信号如下：

在一气体放电灯服务寿命的末期，通常产生一整流器效应，例如，灯电压的波段不再相对于零线对称，相反是相对于零线偏移。

其它灯的情况也是这样，在气体放电灯中，在气体放电灯服务寿命的末期，加热盘旋管消耗的迹象产生的效应是灯电极变得随时间不均衡地损耗，例如，灯电极上的发射层的损耗是不同的。

灯电极上的不同损耗引起两个灯电极的发射度的不同。

这种不同的发射度导致的情形是，在对应的气体放电灯中，从一个灯电极流至另一灯电极的电流比反向流动时要高，这意味着灯电流的瞬时波段要在一半波的持续时间内升高。在两个灯电极上的不同损耗因此将产生不对称，这不仅在气体放电灯服务寿命的末期导致较大量的灯闪烁，而且，实际上在极端情况下，仅允许气体放电灯在一半波的持续时间内工作，也就是，在升高的半波持续时间内工作。气体放电灯类似于一整流器来运作，这意味着上面描述的效应是与“整流器效应”相关的。

在随时间具有较多损耗量的一灯电极上，电子的工作性能高于具有较少损耗量的电极。

在灯电极的这种情况下，工作性能一般与从金属中引出电子所需要的最小能量有关。因此，金属表面的偶极层，也就是灯电极，是决定工作性能的重要因素。

因此，当该气体放电灯投入运行时，相比于具有较少损耗量的电极，具有较多损耗量且具有较高的电子的工作性能的灯电极被较大程度地加热。灯电极，特别是在具有小直径的灯中，能够被加热到这种很大的程度，以至于甚至部分灯泡可能会熔化。为了消除由灯泡加热结果所引发的意外事故的危险，在气体放电灯的工作过程中，整流器效应必须因此被识别，且气体放电灯可能必须被切断或它的输入能量必须被减小。

然而，在灯服务寿命的末期缓慢地产生的整流器效应，以及相对于此非常迅速产生的、也被提及为“硬整流器效应”的整流器效应，应该获得这两者之间的差别。必须识别出这种硬整流器效应且必须立即采取对策，因为在这种硬整流器效应的持续期间，能够在灯上产生相当高的电压。无论如何，镇流器被要求为缓慢整流器效应，也为快速出现的整流器效应提供对策。

涉及缓慢整流器效应的预防措施直接针对灯输出，即，在缓慢整流器效应出现的情形下，灯输出可能只是在特定范围内的百分比上不同于期望输出。

相反的，在快速整流器效应的情形下，电压峰值必须不能超过规定的期望值。

当施加实质上高于灯燃烧电压的初始电压时，这种识别当然是尤其重要的。

硬整流器效应或缓慢整流器效应都只是如何在照明设备的操作装置中必须识别不同错误以便采取所需合适对策的例子。

WO9934647已经在先公开了对出现在气体放电灯中的整流器效应进行识别。为了识别整流器效应，施加在被监控的气体放电灯上的灯电压或依赖于此的一参数被探测和被求积分，其中，如果积分结果偏离于一特定期望值，则暗示存在整流器效应。

发明内容

本发明的目的是提供一种技术，该技术采用一来自照明设备的反馈信号(或采用包括照明设备的负载电路)，允许不同类型的错误被辨识出。

上述目的依照本发明独立权利要求的技术特征被实现。有利的实施例被公开在从属权利要求中。

依照本发明的第一方面，提供了一种用于照明设备的操作装置的控制电路。来自照明设备的一反馈信号被提供给控制电路的输入。该控制电路包括一错误识别部件，其利用施加在该输入上的反馈信号识别至少两种不同类型的照明设备错误。

该错误识别部件能够采用至少两种不同标准计算该反馈信号。

该反馈信号能够被提供给该控制电路中的一比较器，以便将反馈信号与一参考值相比较，该错误识别部件能够采用至少两种不同标准计算该比较器的占空因数。

标准可以是下述标准中的至少一种：

-占空因数与一期望值的偏差的持续时间，期望值特别地是50％，以及

-占空因数与一期望值的偏差量，期望值特别地是50％。

可以在错误识别部件中通过对再生占空因数的信号进行低通滤波或求积分来执行“偏差的持续时间”的标准。

可以在错误识别部件中通过再生占空因数的信号，通过一门限值比较来执行“偏差量”的标准。

该错误识别部件可以采用以下两种标准：

-占空因数在一相对长时间周期内与一期望值的小偏差被作为一错误识别出，期望值特别地是50％，以及

-占空因数在一较短时间周期内与一期望值的较大偏差被作为一错误识别出，期望值特别地是50％。

该反馈信号可以是灯电压或依赖于灯电压的一参数。

特别地，该照明设备可以是一放电灯。

该控制电路可以通过一输出信号控制一连接至包含灯的负载电路的变换器。

如果至少一种类型的错误被识别出则该控制电路可以用来输出一切断变换器的信号。

本发明还涉及一种识别用于照明设备的操作装置的控制电路中多类型错误的方法，

其中，采用通过来自照明设备的一反馈信号探测到的照明设备的参数，识别至少两种不同类型的照明设备错误，其中，由于采用至少两种不同标准计算反馈信号，不同错误类型被识别出。

附图说明

本发明进一步的优点、特征和特性现在将参考附图被说明，其中：

图1示出了一数字集成控制电路(控制器)的示意图，该控制电路连接至包含照明设备的一负载电路；

图2示出了发生缓慢整流器效应情况的信号波段；以及

图3示出了发生快速整流器效应情况的信号波段。

具体实施方式

本发明现在将参考图1的电路进行说明。

在图1中，一负载电路示意性地引用参考号1。一实质上不变的中间电路电压(母线电压)Vbus(可选地被设置为一期望值)被提供给这个负载电路1，其中这个母线电压是一直流(DC)电压。为了更精确，这个母线电压被提供给一半桥电路，半桥电路示意性地引用参考号2且包括两个交替的脉冲开关3、4。这些开关3、4优选地是MOSFET。

实际的负载电路被耦合至半桥电路2的中心点5，其中，负载电路包括由一感应器6、电容7以及一耦合电容8组成的串联共振电路。

与电容7并联的照明设备9，例如可以是一气体放电灯，一个或几个高电压灯或发光二极管。如图1示意性示出的那样，这些照明设备特别地可以包括频率依赖性特性曲线。用于照明设备9的供给电压的频率由此可以被用于调制照明设备9的输出。照明设备的供给电压的频率由基于DC母线电压的半桥电路产生。

该输出也可以通过调制占空因数(PWM调制)来被控制。

图1示出了，灯电压VL(t)通过与灯9并联的电压分配器22、23被分接而出且被提供回至集成电路12的针11，灯9示意性地被表示为一可变电阻器。

变换器电流可以通过与变换器2的低电位开关4串联的一测量电阻Rs被探测，且被提供回至控制单元12。

可替换地或额外地，灯电流也可以被自身探测且提供回至控制单元12。

最后，来自中间电路(未示出)的参数也可以被提供回至控制单元12，中间电路可以包括一有源PFC且提供该电压VBUS。控制单元12还可以控制中间电路的其他有源组件，特别是有源PFC的一开关，以(数字形式的计算方法)调节该中间电路。

该控制电路现在应该处于能获知如何采用反馈信号VL(t)来识别照明设备9不同种类的错误的状态。例如该反馈信号也可以是依赖于灯电压的一参数。

特别的是，控制电路可以被形成以便在反馈信号中识别两种不同效应：

-在发生快速整流器效应的情况下，当灯电压的峰值已经持续超过一短时间周期时，以及

-在发生缓慢整流器效应的情况下，当在较长时间周期内相对于对称灯电压波段存在一微小偏差时。

为了辨识上述两种情况，提供给针11的反馈信号被提供给控制电路中的一比较器K，该比较器将反馈信号与一参考电压Vref相比较。比较结果被提供给由***时钟17通入脉冲的一占空因数计算单元13。例如，占空因数可以由该单元13中提供的数字计数器来被确定，当比较器具有一逻辑0输出时该计数器对下降进行计数，当比较器具有一逻辑1输出时计数器对上升进行计数。在变换器2控制周期的末期，计数器读数与其原始读数之间的偏差代表了对占空因数相对于50％的偏差的测量。如图1示意性地示出的，计数器在每个变换器周期后被重置(初始化)。

前一个变换器周期的占空因数偏差值随后被提供给至少两个并行逻辑计算分支，如果缓慢整流器效应被识别出(缓慢EOLL识别)或如果快速整流器效应被识别出(快速EOLL识别)，该并行逻辑计算分支在每种情况下被形成，以切断灯。“EOLL”为“灯寿命末期(End of Lamp Life)”的简称。

当两种类型错误中的一个被识别出时，可比较的或甚至不同的对策可以被采用。特别地一个对策可以是对照明设备的控制(错误操作模式)的修改。在示出的实例中，在一错误被识别出的情况下，变换器(半桥(half-bridge))的驱动器16被控制，使得其以一错误模式操作变换器2，例如，该错误模式包括切断变换器及由此切断灯。

为了探测缓慢整流器效应，被瞬时有效滤波的一信号的一小偏差被计算出，同时在用于探测快速整流器效应的分支的情形中，一比较大但是出现在一短时间周期中并由此作为一未滤波信号而出现的偏差被探测到。

由于这些不同的时间常数，缓慢整流器效应的探测优选地通过一微控制器被执行，同时，快速整流器的敏感时间探测优选地是通过硬件逻辑(例如ASIC)来实现。

为了探测缓慢整流器效应，比较器输出信号的占空因数被低通滤波(对应于求积分)，使得只有长期偏差积聚至超过预先确定门限值的值，且由此能够触发一错误切断程序(或再一错误对策)。

在缓慢整流器效应的切断时间常数例如在毫秒范围内的同时，(即，偏差在这个时间长度内必须存在于灯电压信号的对称中，以便引起切断程序)，在识别快速整流器效应的部件的情形下对应的时间常数是在数个100微秒(μs)的范围内。

如上所述，为低通滤波信号的可允许偏差定义一个狭长地带的门限值被设定为比较窄以用于识别该缓慢整流器效应。

相反，由于出现在短时间周期内的比较大的峰值偏差将被探测到，占空因数的可允许偏差被设定为比较宽以用于探测快速整流器效应。

一般而言，根据本发明所作的规定，因为占空因数遵从于不同计算标准，所以采用灯电压信号的占空因数，灯的不同类型错误可以被识别出。由此可以通过不同瞬时辨别以及用于计数读数的不同门限值参数，区分不同错误情况。

在本发明中，为了错误切换程序的目的，单一信号一般地可以被计算得出是否一大偏差出现在短时间周期中和/或一小偏差持续出现在长时间周期中。

然而，还可以作出代替所提供的单一比较器K的措施，反馈信号通过数个比较器与不同的参考信号相比较。

图2示出了在图1的电路中发生所谓缓慢整流器效应的情况下如何产生和处理信号。灯电压VLL(t)通过与灯9并联的电压分配器22、23被分接而出且被提供回至集成电路12的针11，灯9示意性地被表示为一可变电阻器。同时，灯电压VLL(t)具有一电平，例如400V，被监控的信号V1(t)通过电压分配器22、23以一比例被降低，例如约400∶1，使得该信号可以在一电平处被控制逻辑12探测到，该电平使能该控制逻辑处理该信号。为了辨识上述两种情况，提供给针11的反馈信号被提供给控制电路中的一比较器K，该比较器将反馈信号与一参考电压Vref相比较且产生一输出信号C’(t)。

为了探测缓慢整流器效应，比较器的输出信号C’(t)的占空因数因此被低通滤波(对应于求积分)，使得只有长期偏差积聚至超过预先确定门限值的值，且由此能够触发一错误切断程序(或再一错误对策)。

图3示出了，在由大峰值偏差造成的快速整流器效应的情形下，长持续偏差如何被告知且被提供给计算单元13。

Claims

1.一种用于照明设备(9)的操作装置的控制电路(12)，其中，

来自照明设备(9)的一反馈信号被提供给所述控制电路(12)的输入，且所述控制电路(12)包括一错误识别部件(K、13、20、21)，所述错误识别部件(K、13、20、21)利用施加在该输入上的所述反馈信号识别至少两种不同类型的照明设备错误，

所述控制电路(12)通过一输出信号控制一连接至包含照明设备(9)的负载电路(1)的变换器(2)，

其中，所述错误识别部件(K、13、20、21)采用至少两种不同标准来计算所述反馈信号，

其中，如果至少一种类型错误被识别出则所述控制电路(12)用来输出一切断所述变换器(2)的信号，并且

其中，

所述反馈信号被提供给所述错误识别部件(K、13、20、21)的一比较器(k)，以便将所述反馈信号与一参考值相比较，且

所述错误识别部件(K、13、20、21)采用所述至少两种不同标准计算所述比较器(K)的占空因数。

2.根据权利要求1所述的控制电路(12)，其中，所述至少两种不同标准为下述标准中的至少一个:

所述占空因数与第一期望值的偏差的持续时间，以及

所述占空因数与第二期望值的偏差量。

3.根据权利要求2所述的控制电路(12)，其中，所述第一期望值和所述第二期望值为50％。

4.根据权利要求2所述的控制电路(12)，其中，

在所述错误识别部件(K、13、20、21)中通过对再生所述占空因数的信号进行低通滤波或求积分来执行所述“偏差的持续时间”的标准。

5.根据权利要求2所述的控制电路(12)，其中，

在所述错误识别部件(K、13、20、21)中通过再生所述占空因数的信号，通过一门限值比较来执行所述“偏差量”的标准。

6.根据权利要求1所述的控制电路(12)，其中，所述错误识别部件(K、13、20、21)采用以下两个标准:

所述占空因数在一相对长时间周期内与第一期望值的小偏差，以及

所述占空因数在一较短时间周期内与第二期望值的较大偏差。

7.根据权利要求6所述的控制电路(12)，其中，所述第一期望值和所述第二期望值为50％。

8.根据权利要求1所述的控制电路(12)，其中所述反馈信号是灯电压或依赖于灯电压的一参数。

9.根据权利要求1所述的控制电路(12)，其中所述照明设备(9)是一放电灯。

10.根据权利要求1所述的控制电路(12)，为集成电路，采用ACSI或微控制器或其混合形式。

11.一种用于照明设备(9)的操作装置，包括前述权利要求任一所述的控制电路(12)。

12.根据权利要求11所述的用于照明设备(9)的操作装置，其形式为用于气体放电灯的电子镇流器。

13.一种灯，包括一照明设备(9)和权利要求11所述的操作装置。

14.一种识别用于照明设备(9)的操作装置的控制电路(12)中多类型错误的方法，其中，

采用所述照明设备(9)的一参数识别出至少两种不同类型的照明设备错误，所述照明设备(9)的参数通过来自所述照明设备(9)的一反馈信号被探测到，其中，由于采用至少两种不同标准计算所述反馈信号，不同错误类型被识别出，其中，

所述反馈信号被提供给所述错误识别部件(K、13、20、21)的一比较器，以便将所述反馈信号与一参考值相比较，以及

错误识别部件(K、13、20、21)采用所述至少两种不同标准计算所述比较器的占空因数。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述至少两种不同标准为下述标准中的至少一个:

所述占空因数与第一期望值的偏差的持续时间，以及

所述占空因数与第二期望值的偏差量。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一期望值和所述第二期望值为50％。

17.根据权利要求14所述的方法，其中，

18.根据权利要求14所述的方法，其中，

19.根据权利要求14所述的方法，其中，采用以下两个标准:

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述第一期望值和所述第二期望值为50％。

21.根据权利要求14～20任一所述的方法，

其中，所述反馈信号是灯电压或依赖于灯电压的一参数。

22.根据权利要求14所述的方法，

其通过一输出信号控制一连接至包含灯的负载电路(1)的变换器(2)。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，如果至少一种类型错误被识别出，则切断所述变换器。