CN1069810C - 用于激励荧光灯的镇流器及其操作方法 - Google Patents

用于激励荧光灯的镇流器及其操作方法 Download PDF

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Abstract

一种向荧光灯供能的电路具有一个直流电源(10)。一个逆变器(12)耦合到直流电源(10)并给荧光灯负载(14)提供灯电流。逆变器(12)连接到一个逆变器控制电路(18)。一个保护电路(16)用于检测灯电流，耦合到逆变器控制电路(18)，当该保护电路检测到无灯电流时，该逆变器控制电路(18)关断该逆变器(12)。

Description

用于激励荧光灯的镇流器及其操作方法
本发明涉及用于对荧光灯供能的电子镇流器。
一个照明装置具有一个电子镇流器，用以对一个或多个荧光灯供能。电子镇流器价廉并且有效地对荧光灯供能。在某些类型的照明装置中，荧光灯是可取下的。
当灯故障时，该灯必须更换。通常，在灯管更换之前对镇流器的供电不是关断的。这产生几个问题。第一，目前的设计允许镇流器消耗大量的能量，即使在无灯管的时候。第二，灯的输出端上的电压对于更换该灯的人的安全呈现危险。
本发明提供一种镇流器，包括直流源，连接到直流源并给该荧光灯提供灯电流的逆变器，逆变器控制电路，连接到逆变器控制电路的定时电路，以及一个保护电路，用于检测灯电流，连接到该逆变器控制器，当保护电路未检测出灯电流时该逆变器的控制电路禁止该逆变器；
本发明提供一种操作镇流器的方法，该镇流器激励一个荧光灯，包括以下步骤：在第一预定的时段期间施加一个具有足以触发该荧光灯并发光的幅度的触发电压；检测该荧光灯是否已被触发；如果该荧光灯未被触发，则停止施加该触发电压，等待第二预定时段，重复以上操作直到该荧光灯触发为止；并且如果该荧光灯触发则保持荧光灯上的电压。
这种镇流器具有在呈现无灯负载时减少能量消耗以及减少对更换该灯的人的电击危险。
图1是根据本发明的镇流器的方框图。
图2是根据本发明制作的镇流器的原理图。
本发明的镇流器使用一个检测器，来检测荧光灯的存在。如果荧光灯不存在或该荧光灯未正确地工作，则逆变器被禁用一段时间。然后，该逆变器每隔两秒钟接通8毫秒，以便启动该荧光灯。这减少了在灯未接通镇流器期间由镇流器消耗的功率。进而，对于更换灯的人无危险，因为在灯的端子上的电压量是脉动的而不是恒定的。
图1示出根据本发明制作的镇流器6的方框图。直流电源(DC源)10耦合到逆变器12并向它提供电源。逆变器12将DC源10来的能量变换为高频AC(交流)能量。该AC能量提供给荧光灯负载14。荧光灯负载14是一个或多个荧光灯。
保护电路16监视负载14。一旦有一个灯故障状态(outcondition)(即灯从负载中排除)，保护电路16就向逆变器控制电路18提供一个信号。然后，逆变器的控制电路***止逆变器12工作。
图2示出根据本发明制作的镇流器6的原理图。
直流压源10被表示为一个桥式整流器20和电解电容器22。直流电源10例如也可以是升压电源或是一个电池。直流电压源10耦合到逆变器12。逆变器12的输出耦合到荧光灯负载14。荧光灯14被表示为一个荧光灯，但是它可以是一个串联的荧光灯阵列。
逆变器12的输出是具有一个AC(交流)分量和一个DC分量的高频能量。典型地，逆变器12的输出是35KH2的交流电。逆变器12输出的DC分量等于DC源10的DC输出。对于连接到120伏交流的镇流器6而言，DC分量约为166.7伏。
控制IC(集成电路)24是一个脉宽调制器，用以驱动逆变器12。在不存在来自控制IC 24的信号时，逆变器12将停止工作。控制IC 24具有一个关断引出脚36。在控制IC关断此引出脚36的电压超过2.5伏时，控制IC 24关断，因而关断逆变器12。
隔直流电容器56是高频AC灯电流到地的低阻抗通路。
当DC源10耦合到AC电源8时，起到电容器58通过电阻30充电。在电容器58上的电压达到接近16伏时，控制IC 24开始工作。在线26上产生高频驱动信号。同时，正5伏直流出现在线28上。线28上的电压通过电阻32和二极管34给定时电容器30充电。电阻32和定时电容器30形成一个RC(电阻-电容器)时间常数。
在逆变器12起动之后，通过二极管15向控制IC 24提供16伏直流，以保持控制IC 24的工作。
定时电容器30通过限流电阻38与阻隔二极管40的串联组合连接到控制IC关断引出脚36。负载电阻42耦合到控制IC关断引出脚36与地之间。如这里所述的关断电压将在负载电阻42两端产生。
电阻32和定时电容器30构成一个定时电路31。电阻32和定时电容器30的时间常数可使关断电压2.5伏将在负载电阻42两端在约8毫秒之内产生。这时，控制IC 24将被关断，进而关断逆变器12。
如果检测晶体管44(表示为双极性面结型晶体管)是在8毫秒过去之前被激励的，则在负载电阻42两端无电压产生，因此控制IC 24未关断。
电阻46连接在检测晶体管44的基极与隔直流电容器56和灯14的连结点之间。为此，如果灯14存在并且工作，则少量的DC电流流过灯14，也流过检测晶体管44的基极。DC电流的数量是由电阻46的电阻值来控制的。
据此，DC电流使检测晶体管44导通，导致电阻38与二极管40的连结点具有接近的地电位的电压，于是，无电流流过电阻42，并且在控制IC关断引出脚36上无电压产生，而控制IC 24仍继续工作。
重新起动控制晶体管48的基极通过电阻50耦合到定时电容器30和定时电阻32。只要控制IC 24工作，重新起动控制晶体管48就导通。
如果灯14未触发或灯14被摘掉，则无DC电流流过电阻46。于是，检测晶体管44截止，使电阻38与二极管40的连结点上的电压上升到高于地电位的电压，进而使电流流过电阻42，致使控制IC 24关断，并关断逆变器12。当逆变器12关断时，无电压通过二极管15提供给控制IC 24。
在控制IC 24关断之后，控制IC 24不再在线28上产生电压。定时电容器30通过电阻38和42以及电阻50开始放电。只要在定时电容器30两端的电压大于0.6伏，重新起动控制晶体管48就保护关闭。控制IC起动引出脚23上的电压保持低于16伏。
当定时电容器30两端的电压下降低于0.6伏时，重新起动控制晶体管48截止。在控制IC启动引出脚23上的电压上升到16伏，控制IC 24重新起动，使逆变器12启动。然后重新整个过程。
综上所述，操作镇流器用来激励荧光灯的步骤包括：
(a)在第一预定的时段约8毫秒期间施加一个具有足以触发该荧光灯并发光的幅度的触发电压；
(b)检测该荧光灯是否已被触发；
(c)如果该荧光灯未被触发，则：
(1)停止施加该触发电压；
(2)等待第二预定的时段约两秒；
(3)重复步骤(a)、(b)、(c)(1)、(c)(2)和(c)(3)直至该荧光灯触发为止；及
(d)如果该荧光灯触发，则保持荧光灯上的电压。
具有足以触发荧光灯14的幅度的触发电压在灯端子上将出现第一预定时段约8毫秒。镇流器6周期性地尝试重新起动灯14第二预定时段约两秒。具有足以触发荧光灯14的幅度的触发电压将在灯端子上出现一段时间约8毫秒。于是，在故障状态期间，逆变器的占空比小于全输入功率的0.5％。在故障状态期间逆变器的平均输入功率为0.3瓦。
因为该电路功耗低，故易于满足担保人(Vnderwriter)的实验室对于通过该灯漏电的要求。这个电路在故障方式期间具有最小的功耗，并对试图更换故障灯的人提供了一个安全环境。

Claims (11)

1.一种操作镇流器的方法，该镇流器激励一个荧光灯，其特征在于，包括以下步骤：
(a)在第一预定的时段期间施加一个具有足以触发该荧光灯并发光的幅度的触发电压；
(b)检测该荧光灯是否已被触发；
(c)如果该荧光灯未被触发，则：
(1)停止施加该触发电压；
(2)等待第二预定的时段；
(3)重复步骤(a)、(b)、(c)(1)、(c)(2)和(c)(3)，直到该荧光灯触发为止；及
(d)如果该荧光灯触发，则保持荧光灯上的电压。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，步骤(b)包括检测该灯电流。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，该触发电压具有一个直流分量和一个交流分量；和步骤(b)包括检测该直流分量。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，一个逆变器产生该触发电压；和步骤(c)(1)包括关断该逆变器的步骤。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于，步骤(c)(2)包括使定时电容器放电的步骤和检测该定时电容器是否已放电的步骤。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于，该第一预定时段比该第二预定时段小10％。
7.一种镇流器，其特征在于，包括：
直流源；
一个逆变器，耦合到该直流源并给该荧光灯提供灯电流；
一个逆变器控制电路；
一个连接到逆变器控制电路的定时电路；及
一个保护电路，用于检测灯电流，耦合到该逆变器控制电路，当保护电路未检测出灯电流时该逆变器的控制电路禁止该逆变器。
8.根据权利要求7的镇流器，其特征在于，还包括一个隔直流电容器，与该荧光灯串联耦合。
9.根据权利要求8的镇流器，其特征在于，该灯电流具有一个直流分量和一个交流分量。
10.根据权利要求9的镇流器，其特征在于，该保护电路包括一个直流限流电阻和耦合在隔直流电容器与电路公共地之间的一个检测晶体管。
11.根据权利要求7的镇流器，其特征在于，定时电路包括定时电阻和定时电容器的串联组合。
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