CN102210195B

CN102210195B - 向气体放电灯提供功率

Info

Publication number: CN102210195B
Application number: CN200980144373.3A
Authority: CN
Inventors: A.萨维利夫; S.普罗布斯特
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2008-11-07
Filing date: 2009-11-03
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2029-11-03
Also published as: WO2010052641A2; WO2010052641A3; US10542612B2; EP2345311A2; CN102210195A; JP2012508430A; EP2345311B1; US20110204822A1; JP6017787B2

Abstract

一种用于向气体放电灯（2）提供功率量的设备（1）包括：控制电路（3），用于根据功率相对电压曲线图（10）来控制用于供应功率的供应电路（4）。计算器（30）将边界电压值计算为在从所述气体放电灯（2）的冷启动开始预定义时间间隔之后已经测量的电压信号的测量电压值的函数。更准确的边界电压值得到更好的稳定性以及达到稳态所需的更少时间。该计算器（30）可以被配置为将所述边界电压值计算为所述电压信号的最小电压值和所述电压信号的稳态电压值的函数。存储器（31）可以存储电压信号的电压值，并且处理器（32）可以更新这些电压值。

Description

向气体放电灯提供功率

技术领域

本发明涉及用于向气体放电灯提供功率量的设备。本发明还涉及包括设备的***、方法、计算机程序产品和介质。

这种设备的例子是电子镇流器，并且这种***的例子是电源和/或包括气体放电灯的灯。计算机程序产品可以用在计算机、微控制器和模拟和/或数字控制电路等中。因此，该设备可以是任何种类的控制设备。

背景技术

US 2005/0088114公开了放电灯照明设备。放电灯泡（bulb）镇流器具有控制电路，该控制电路包括转折点检测单元，用于检测在接通放电灯泡之后灯泡电压开始升高的转折点。紧接在接通放电灯泡之后，功率控制单元按为放电灯泡供应第一功率的方式实行控制。当转折点检测单元检测到放电灯泡的电压超过转折点时，功率控制单元为放电灯泡供应比第一功率小的第二功率。

发明内容

本发明的一个目的是提供改进的设备。本发明进一步的目的是提供包括改进的设备的***以及提供改进的方法、计算机程序产品和介质。

根据本发明的第一方面，提供了用于向气体放电灯提供功率量的设备，该设备包括：控制电路，用于根据功率相对电压曲线图来控制用于供应功率的供应电路，所述功率相对电压曲线图定义了用于供应第一功率量的第一状态，所述功率相对电压曲线图定义了用于供应第二功率量的第二状态，所述第一状态结束于电压信号的边界电压值，所述第二状态开始于所述边界电压值，所述控制电路包括计算器，用于将所述边界电压值作为在从所述气体放电灯的冷启动开始预定义时间间隔之后已经测量的电压信号的测量电压值的函数计算。

设备例如向气体放电灯提供电流信号。结果，将出现跨该气体放电灯的电压信号。这些电流和电压信号的组合定义了提供给气体放电灯的功率量。该设备包括控制电路，用于根据功率相对电压曲线图来控制用于供应功率的供应电路。该功率相对电压曲线图定义了用于供应第一功率量的第一状态。该功率相对电压曲线图定义了用于供应第二功率量的第二状态。第一状态和第二状态之间的界限位于跨该气体放电灯存在的电压信号的边界电压值，也被称为转折点电压值。该控制电路包括计算器，用于将该边界电压值作为经过了预定义时间间隔之后已经测量的电压信号的测量电压值的函数计算。该预定义时间间隔开始于该气体放电灯的冷启动。

在US2005/0088114的图7中，检测电压信号的最小值。然后，将预定义电压值添加到所述最小值以找到转折点电压值。这是寻找转折点电压值的相对不准确的方式。对于特定种类的气体放电灯，最小值出现在例如灯的冷启动后一秒。最小值本身以及其出现的时刻可能取决于很多情况，像启动时的灯温度和灯的使用时间等。根据本发明，已经通过在固定的时刻、比如例如对于特定种类的灯在气体放电灯的冷启动开始之后的五秒、六秒或七秒，或者比如例如对于更一般种类的灯在两秒和十秒之间的任何时间值来测量电压信号的电压值，并通过将边界电压值作为该测量电压值的函数计算而实现了寻找边界电压值的更准确的方式。结果，可以建立改进的设备。

进一步的优点可以是更准确的边界电压值得到更高准确度以及达到稳态所需的更少时间。

代替测量跨气体放电灯存在的电压信号的电压值，可以测量从跨气体放电灯存在的所述电压信号导出的另一电压信号的电压值。所述导出可以例如通过分压器进行。该函数可以将此导出纳入考虑和/或可以基于该导出。所述计算器可以是在硬件和/或软件方面的任何种类的模拟和/或数字机器。

根据一个实施例，该设备由计算器定义，该计算器被配置为将所述边界电压值作为所述电压信号的最小电压值的函数和所述电压信号的稳态电压值的函数计算。通过将所述边界电压值计算为所述测量电压值的函数和所述最小电压值以及所述稳态电压值的函数，将确定甚至更准确的边界电压值，这归因于三个函数被组合的事实。

或者，可以将电压信号的最小电压值的函数和电压信号的稳态电压值的函数中的仅一个与所述电压信号的测量电压值的函数相组合。优选地，每个函数可以是f(x)=px+q类型，其中p和q按每个函数选择。换句话说，每个函数f(x)可以包括项px+q，其中p和q按每个函数选择。

此外，或者，边界电压值可以作为电压信号的多于一个最小电压值的函数计算。对于两个或更多个不同的情况，比如例如对于灯的两个或更多个不同的启动温度，可能出现电压信号的两个或多个最小电压值。电压信号的每个最小电压值可以仅是某个时间间隔中的最小值，因此电压信号可以具有在不同时间间隔中的不同最小值。

根据一个实施例，该设备由包括第一加权因子的电压信号的测量电压值的函数、包括第二加权因子的所述电压信号的最小电压值的函数以及包括第三加权因子的所述电压信号的稳态电压值的函数定义，所述加权因子的和等于预定义值。这样，可以确定最准确的边界电压值。

在将边界电压值作为电压信号的多于一个最小电压值的函数计算的情况下，可能需要使用多于一个加权因子，比如例如每个最小电压值一个加权因子。

根据一个实施例，所述设备由第一功率量和第二功率量定义，所述第一功率量包括在向所述气体放电灯供应最大电流时在所述第一状态的第一部分期间的增加的功率量，所述第一功率量包括在所述第一状态的第二部分期间的最大功率量，所述第二功率量包括直到已经达到所述电压信号的稳态电压值时的降低的功率量。该增加的功率量从电压信号的增加的电压值与最大电流的组合得到。该最大功率量从电压信号的增加的电压值与降低的电流的组合得到。该降低的功率量从电压信号的增加的电压值与甚至更加降低的电流的组合得到。

根据一个实施例，该设备由功率相对电压曲线图定义，该功率相对电压曲线图定义了用于供应第三功率量的第三状态，该第三状态开始于所述电压信号的稳态电压值，并且所述第三功率量包括稳定功率量。稳定功率量是每秒改变小于例如1%、优选地每秒改变小于0.1%的量。

根据一个实施例，该设备由控制电路定义，所述控制电路包括存储器，用于存储所述电压信号的测量电压值，并且所述控制电路包括处理器，用于更新存储在存储器中的测量电压值。在气体放电灯的启动之后，存储的测量值用于计算边界电压值，并且离现在更近的测量值用于更新存储的测量值。

根据一个实施例，该设备由控制电路定义，该控制电路包括存储器，用于存储所述电压信号的测量电压值和所述电压信号的最小电压值以及所述电压信号的稳态电压值，并且所述控制电路包括处理器，用于更新存储在存储器中的电压值。在气体放电灯的启动之后，存储的值用于计算边界电压值，并且离现在更近的值用于更新存储的值。

根据一个实施例，该设备由作为气体放电灯的电子镇流器的设备而定义。

根据本发明的第二方面，提供了一种***，其包括该设备，并包括供应电路，在该情况下该***可以是电源，和/或包括气体放电灯，在该情况下该***可以是灯。不排除电源和灯的组合。

根据本发明的第三方面，提供了向气体放电灯提供功率量的方法，所述方法包括根据功率相对电压曲线图控制功率的供应的步骤，所述功率相对电压曲线图定义了用于供应第一功率量的第一状态，所述功率相对电压曲线图定义了用于供应第二功率量的第二状态，所述第一状态结束于电压信号的边界电压值，所述第二状态开始于所述边界电压值，所述控制的步骤包括将所述边界电压值作为在从所述气体放电灯的冷启动开始预定义时间间隔之后已经测量的电压信号的测量电压值的函数计算的子步骤。

根据本发明的第四方面，提供了用于执行该方法的步骤的计算机程序产品。

根据本发明的第五方面，提供了用于存储和包括该计算机程序产品的介质。

***和方法的实施例对应于设备的实施例。

可以领会，对于气体放电灯的功率相对电压曲线图，边界电压值应该（也）取决于电压信号的相对稳定的电压值。

基本思想可以是，对于气体放电灯的功率相对电压曲线图，边界电压值将被作为在从冷启动开始的预定义时间间隔之后已经测量的电压信号的测量电压值的函数计算。

已经解决了要提供改进的设备的问题。

进一步的优点可以是更准确的边界电压值得到更高的准确度以及达到稳态所需的更少时间。

本发明的这些和其他方面从下文中描述的实施例是显而易见的并将参考所述实施例进行阐述。

附图说明

附图中：

图1示出功率相对电压曲线图，

图2示出包括设备的***，

图3示出控制电路，

图4示出功率定义算法，

图5示出作为计时电压的函数的边界电压，

图6示出对于图5作为时间的函数的电压，

图7示出作为最小电压的函数的边界电压，

图8示出对于图7作为时间的函数的电压，

图9示出作为稳态电压的函数的边界电压，

图10示出对于图9作为时间的函数的电压，以及

图11示出测量的边界电压相对计算的边界电压。

具体实施方式

在图1中，示出了气体放电灯的功率相对电压曲线图10。该功率相对电压曲线图10定义了用于供应第一功率量的第一状态11。该功率相对电压曲线图10定义了用于供应第二功率量的第二状态12。第一状态11结束于电压信号的边界电压值U_b并且第二状态12开始于边界电压值U_b。第一功率量包括在向气体放电灯供应最大电流I_max时在第一状态的第一部分期间的增加的功率量。该第一功率量包括在第一状态11的第二部分期间的最大功率量P_max。第二功率量包括直到已经达到电压信号的稳态电压值U_stst的降低的功率量。该功率相对电压曲线图10定义了用于供应第三功率量的第三状态13。第三状态13开始于稳态电压值U_stst。第三功率量包括稳定的功率量。

在图2中，示出包括设备1的***6。***6还包括连接到供应电路4的气体放电灯2，该供应电路4用于供应根据图1所示的功率相对电压曲线图10的功率量。另外，供应电路4向气体放电灯2供应例如电流信号，该电流信号导致跨气体放电灯2的电压信号。这些电流和电压信号的组合定义了功率量。供应电路4例如连接到用于对电源电压（mains voltage）进行整流的整流器5。或者，可以使用电池。设备1包括连接到（与供应电路4并联的）气体放电灯2和例如连接到（与供应电路4并联的）整流器5的控制电路3。控制电路3的控制输出连接到供应电路4的控制输入。在气体放电灯2和供应电路4之间或者在气体放电灯2之中/附近或者在供应电路4之中/附近，可以存在点或电路（未示出）。

在图3中，更详细地示出控制电路3。控制电路3包括计算器30，用于将边界电压值U_b作为在从气体放电灯2的冷启动开始的预定义时间间隔之后已经测量的电压信号的测量电压值U_T的函数计算。根据一个选项，计算器30还可以将边界电压值U_b作为电压信号的最小电压值U_min的函数以及作为电压信号的稳态电压值U_stst的函数计算。根据进一步的选项，电压信号的测量电压值U_T的函数包括第一加权因子A，电压信号的最小电压值Umin的函数包括第二加权因子B，并且电压信号的稳态电压值Ustst的函数包括第三加权因子C，各加权因子的和等于预定义值（A+B+C=D，D例如等于1，不排除其他预定义值）。

计算器30的输出构成控制电路3的控制输出，并且计算器30的输入例如连接到处理器32。处理器32连接到存储器31，并且例如连接到电压确定电路33和供给电路34。供给电路34例如对计算器30、存储器31、处理器32和电压确定电路33进行供给。电压确定电路33通过例如响应于来自处理器32的指令在从气体放电灯2的冷启动开始的预定义时间间隔之后测量电压信号的测量电压值U_T来确定该电压值。电压确定电路33还可以通过例如测量电压信号的其他电压值并将测量的电压值提供给处理器32以通过例如将测量的电压值相互比较而找到电压信号的最小电压值U_min和电压信号的稳态电压值U_stst来确定这些电压值。处理器32可以另外包括模拟比较器或者比较功能，或者该模拟比较器或比较功能可以位于电压确定电路33等的内部。或者，电压确定电路33可以包括模数转换器，则处理器32可以包括数字比较器或者比较功能，或者该数字比较器或者比较功能可以位于电压确定电路33等的内部。计算器30可以形成处理器32的一部分，或反之亦然。

存储器31存储电压信号的测量电压值U_T，并且处理器32更新在存储器31中存储的测量电压值U_T。存储器31还可以存储电压信号的最小电压值U_min和电压信号的稳态电压值U_stst，并且处理器32还可以更新在存储器31中存储的这些电压值。在气体放电灯2启动后，一个或多个存储的值可以用于计算边界电压值U_b，并且一个或多个近来的值可以用于更新存储的值。

单元30-33可以是硬件单元和/或软件单元，并且可以形成计算机或微处理器或者模拟和/或数字控制电路等的一部分。

在图4中，示出了功率定义算法。在块40，给出测量电压值U。在块41，给出（计算的）边界电压值U_b。在块42，给出（测量）稳态电压值U_stst。在块43和44，确定差别，并在块45进行划分使得在块45的输出处，可获得归一化的电压值U_norm：

U_norm=(U –U_stst)/(U_b-U_stst)。不排除用于对电压归一化的其他方式。该归一化的电压值U_norm被提供给例如计算多项式15x³+13x²+7x+35或者任何其他种类的多项式的块46。在块47和48，定义最大功率P_max和最小功率P_min，在块49，来自块46、47和48的信息被转换成在块50处定义的输出功率，并被提供给气体放电灯2。由此，根据一个实施例，只要所计算的多项式具有在最大功率P_max和最小功率P_min之间的值，就提供该值，如果该值大于最大功率P_max，则提供该最大功率P_max，并且如果该值小于最小功率P_min，则提供该最小功率P_min。

在图5中，示出作为测量电压U_T(V)的函数的边界电压U_b(V)。要在从气体放电灯2的冷启动开始的预定义时间间隔之后测量电压信号的测量电压值U_T。图6示出对于图5的作为时间t(s)的函数的电压U(V)。很清楚，在测量U_T之后，可以计算U_b。

在图7中，示出作为最小电压U_min(V)的函数的边界电压U_b(V)。图8示出对于图7的作为时间t(s)的函数的电压U(V)。很清楚，在确定U_min之后，可以计算U_b。

在图9中，示出作为稳态电压U_stst(V)的函数的边界电压U_b(V)。图10示出对于图9的作为时间t(s)的函数的电压U(V)。很清楚，在确定U_stst之后，可以计算U_b。

在图11中，示出了测量的边界电压U_b,m(V)相对计算的边界电压U_b,c(V)。

一种可能的算法可能如下。在预定义时间间隔T之后，比如例如对于特定种类的气体放电灯2在五秒、六秒或七秒之后，或者比如例如对于更一般种类的灯在两秒和十秒之间的任意时间值之后，将测量电压信号的电压值U_T。该电压信号的测量的电压值U_T将与存储在存储器31中的先前电压值U_T相比较。响应于第一比较结果（非冷启动），存储在存储器31中的先前电压值U_T将被电压信号的测量电压值U_T而替代。响应于不同的第二比较结果（冷启动），存储在存储器31中的先前电压值U_T将被取决于例如电压信号的测量电压值U_T以及一个或多个、比如例如20个先前存储的电压值U_T的新电压值U_T而替代。

在另一预定义时间间隔之后，比如例如对于特定种类的气体放电灯2在120秒之后，将测量电压信号的稳态电压值U_stst。该电压信号的稳态电压值U_stst将与存储在存储器31中的先前的稳态电压值U_stst相比较。响应于第一比较结果，存储在存储器31中的先前的稳态电压值U_stst将被电压信号的测量的稳态电压值U_stst而替代。响应于不同的第二比较结果，存储在存储器31中的先前的稳态电压值U_stst将被取决于例如该电压信号的测量的稳态电压值U_stst以及一个或多个先前存储的稳态电压值U_stst的新稳态电压值U_stst而替代。利用更新的电压值，将计算新的边界电压值U_b，并且新的边界电压值U_b和新的稳态电压值U_stst可以用于要提供的功率量的下一计算等等。

当然，另外，在已经测量/确定了电压值U_T和U_stst之一之后，测量/确定结果可以用于更新（计算的）另一个。

在现有特定气体放电灯2的冷启动之后，可以更新U_T和U_stst。在现有特定气体放电灯2的非冷启动之后，可以照原样保持U_T，并且可以更新U_stst。在新颖的特定气体放电灯2的冷启动之后，将确定U_T和U_stst。在新颖的特定气体放电灯2的非冷启动之后，可以照原样保持U_T并可以更新U_stst。

总结来说，用于向气体放电灯2提供功率量的设备1包括控制电路3，用于根据功率相对电压曲线图10来控制用于供应功率的供应电路4。计算器30将边界电压值作为在从气体放电灯2的冷启动开始预定义时间间隔之后已经测量的电压信号的测量电压值的函数计算。更准确的边界电压值得到更高的准确度以及达到稳态所需的更少时间。计算器30可以被配置为将边界电压值作为电压信号的最小电压值的函数和电压信号的稳态电压值的函数计算。存储器31可以存储电压信号的电压值以及处理器32可以更新这些电压值。

尽管已经在附图和以上描述中详细例示和描述了本发明，但这样的例示和描述将被认为是例示或示例性的而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。例如，可以在其中不同的公开的实施例的不同部分被组合成新的实施例的实施例中操作本发明。

本领域技术人员根据对附图、说明书和所附权利要求书的研究，在实践所要求保护的发明时可以理解和实现对所公开的实施例的其他变化。在权利要求书中，词“包括”不排除其他要素或步骤，并且不定冠词“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求书中所列的几个项的功能。在相互不同的从属权利要求中列出某些手段唯一的事实不表示不能有利地利用这些手段的组合。计算机程序可以被存储/分布在与其他硬件一起或者作为其他硬件的一部分提供的适当的介质上，比如光存储介质或者固态介质，但是也可以按其他形式分布，比如经由因特网或者其他有线或无线电信***分布。权利要求书中的任何参考标记不应被认为是限制范围。

Claims

1.一种用于向气体放电灯（2）提供功率量的设备（1），该设备（1）包括：控制电路（3），用于根据功率相对电压曲线图（10）来控制用于供应功率的供应电路（4），所述功率相对电压曲线图（10）定义了用于供应第一功率量的第一状态（11），所述功率相对电压曲线图（10）定义了用于供应第二功率量的第二状态（12），所述第一状态（11）结束于电压信号的边界电压值，所述第二状态（12）开始于所述边界电压值，所述控制电路（3）包括计算器（30），用于将所述边界电压值作为在从所述气体放电灯（2）的冷启动开始预定义时间间隔之后已经测量的电压信号的测量电压值的函数计算。

2.如权利要求1所述的设备（1），所述计算器（30）被配置为将所述边界电压值作为所述电压信号的最小电压值的函数和作为所述电压信号的稳态电压值的函数计算。

3.如权利要求2所述的设备（1），所述电压信号的测量电压值的函数包括第一加权因子，所述电压信号的最小电压值的函数包括第二加权因子，所述电压信号的稳态电压值的函数包括第三加权因子，所述各加权因子的和等于预定义值。

4.如权利要求2所述的设备（1），所述第一功率量包括在向所述气体放电灯（2）供应最大电流时在所述第一状态（11）的第一部分期间的增加的功率量，所述第一功率量包括在所述第一状态（11）的第二部分期间的最大功率量，所述第二功率量包括直到已经达到所述电压信号的稳态电压值时的降低的功率量。

5.如权利要求2所述的设备（1），所述功率相对电压曲线图（10）定义了用于供应第三功率量的第三状态（13），该第三状态（13）开始于所述电压信号的稳态电压值，并且所述第三功率量包括稳定功率量。

6.如权利要求1所述的设备（1），所述控制电路（3）包括存储器（31），用于存储所述电压信号的测量电压值，并且所述控制电路（3）包括处理器（32），用于更新存储在存储器（31）中的测量电压值。

7.如权利要求2所述的设备（1），所述控制电路（3）包括存储器（31），用于存储所述电压信号的测量电压值和所述电压信号的最小电压值以及所述电压信号的稳态电压值，并且所述控制电路（3）包括处理器（32），用于更新存储在存储器（31）中的电压值。

8.如权利要求1所述的设备（1），所述设备（1）是用于气体放电灯（2）的电子镇流器。

9.一种用于向气体放电灯提供功率量的***（6），包括如权利要求1所述的设备（1），并包括供应电路（4）和/或包括气体放电灯（2）。

10.一种用于向气体放电灯（2）提供功率量的方法，所述方法包括根据功率相对电压曲线图（10）控制功率的供应的步骤，所述功率相对电压曲线图（10）定义了用于供应第一功率量的第一状态（11），所述功率相对电压曲线图（10）定义了用于供应第二功率量的第二状态（12），所述第一状态（11）结束于电压信号的边界电压值，所述第二状态（12）开始于所述边界电压值，所述控制的步骤包括将所述边界电压值作为在从所述气体放电灯（2）的冷启动开始预定义时间间隔之后已经测量的电压信号的测量电压值的函数计算的子步骤。