专利名称：灯驱动电路以及用于检测寿命终点条件的检测电路的利记博彩app
技术领域：
本发明总体上涉及操作气体放电灯的领域，尤其是操作HID灯的 领域。特别地，本发明涉及用于驱动气体放电灯的驱动电路，该驱动 电路具有半桥结构，如半桥转换器或半桥整流正向转换器(HBCF)。
背景技术：
气体放电灯在本领域中是公知的，因此有关气体放电灯的详细解 释在这里是不需要的。只说气体放电灯包括定位在填充可电离气体或 蒸汽的封闭容器里的两个电极就足够了。这个容器通常是石英的或陶 瓷的，特别是多晶氧化铝(polychrystalline alumina) (PCA)。这些电极被 设置成相互之间有一定距离，并且在操作期间在这些电极之间维持有 电弧。
普通的做法是用整流的直流电流操作放电灯，整流的直流电流即 是幅度不变但方向交变的灯电流。通用的驱动器的设计是半桥电路。 这种设计大体上示于图1，图l是用于驱动按照现有技术的气体放电灯 11的示例性灯驱动器10的框图。由于这样的半桥电路拓朴结构对于本 领域的普通技术人员来说应该是公知的，所以将只简要地描述它的设 计和功能。两个开关M1、M2串联排列，在两个电压轨线(voltage rails) 之间的相应二极管D1、 D2耦合到电源上，这个电源的电压V基本上是 恒定的。该电压源的设计与本发明无关。两个电容器C1、 C2也串联在 两个电压轨线之间。灯11 一方面耦合在两个开关Ml、 M2之间的结点 上，另一方面还要耦合到两个电容器Cl、 C2之间的结点上，电感器L 与灯ll串联并且电容器C与灯11并联。通过控制器12交替地控制两 个开关M1、 M2，使得这两个开关从不同时闭合(即导通)。两个电容 器C1、 C2具有相对较高的电容值，并且两个开关M1、 M2的开关频率 相对较高，从而使两个电容器C1、 C2之间的结点上的电压事实上是不 变的。
稳态期间(即点火之后)的操作如下。在第一开关模式下，上开 关Ml以某一开关频率断开和闭合(有效开关)，下开关M2断开(即不导通，无效开关)。在第二开关模式下，上开关M1断开(无效开关)， 下开关M2以所述开关频率断开和闭合(有效开关)。在所述第一开关 模式下，灯电流I基本上是三角波，具有平均值、最小值和最大值。 在所述第二模式下，适用类似的说明，灯电流同样基本上是三角波， 具有平均值、最小值和最大值，但灯电流的方向与所述第一模式下的 灯电流的方向相反。电路继续地处在第一和第二开关模式下；从第一 开关模式的切换以及返回是按照整流频率进行的，该整流频率低于开 关频率。控制使得电流的波形相对于零是对称的。整个电流循环包含 一个第一开关模式和一个第二开关模式的组合。
在某些操作模式下，将最大值和最小值之间的差控制成为小的， 以致可将电流描述成基本上是不变的，具有小的紋波。紋波的幅度也 可能较大；在任何情况下，只要在整流时刻之间的电流具有恒定方向 就成，这称为连续模式。也可能最小值等于零，即电流减小到零然后 再增加；这称为临界断续模式。通过监视电流水平并且在检则电流的 过零时使有效开关导通可以实现这种模式。
以上描述了在稳态期间的常规操作。在这种常规操作中，每个开 关在某个时间间隔期间是导通的，并且在某个时间间隔期间是不导通 的。这些间隔的持续时间取决于若干情况，并且甚至可能会发生一点 变化。但是，对于这些间隔的持续时间来说，存在一个最大值。为了 便于启动开关循环，并且为了防止在相同的方向流过太长时间的电流 引起的损伤，可以为所述电路提供时间控制装置如果有效开关的导 通或不导通的时间间隔超过了预定的阈值持续时间，那么像可能的情 况那样，有效开关总是从导通切换到不导通，或者从不导通切换到导 通。
当放电灯达到寿命终点时，可能出现不同的现象，例如出现操作 的整流模式(rectifying mode)，并且这样的现象例如可能以混乱的方 式彼此相继，这取决于灯的参数，如填充压力。这样的操作是不期望 的，这是因为例如这可能导致灯的过热，还因为这可能导致光输出的 变化。进而，如果在开关两端的电压降太高，使很大的反向恢复电流 由非有效开关的体二极管吸入，就可能破坏半桥电路本身，特别是开 关M1、 M2。因此，期望有一个能够检测灯是否处在寿命终点模式的检 测电路，例如以便产生防止相关的灯接近寿命终点的早期警告，从而可以采取适当措施，例如驱动器自动断开。
以准确和快速的方式可靠地检测寿命终点的操作似乎是困难的。
US-A-5. 808. 422公开了 一种包括测量电容的检测电路，在灯电流中出 现不平衡的情况下，例如当灯在整流模式操作时所发生的情况，所述 测量电容充电。
本发明的目的在于提供不同类型的检测电路，这个电路是按照不 同的检测原理操作的。
发明内容
当在寿命终点模式操作时，不对称的电流行为的整流效应在两个 电容器Cl和C2之间的节点处导致电压的偏差。结果，大的低频电流 流过电感器L，使高频电流偏移。结果，电流达到零水平的时间变得大 于所述预定阈值持续时间，从而可以使用时间的控制来切换有效开关。 因此，与期望的操作模式相反，暂时没有达到零电流水平。
按照本发明的一个重要方面，使用了这一效果。特别地，本发明 建议提供具有过零检测器的灯驱动电路，每当检测到灯电流的过零时 就产生检测脉冲，并且利用这样的过零检测信号的不存在来指示寿命 终点模式的发生。
在从属权利要求中提到另外的有益详细说明。
通过参照附图对一个或多个优选实施例的以下描述，进一步说明 本发明的这些和其它方面、特征和优点，在附图中相同的附图标记表 示相同或相似的部件，其中
图l是示意地表示按照现有技术的灯驱动电路的框图2是说明在寿命终点模式的灯电流的曲线图3是示意地表示按照本发明的灯驱动电路的一个实施例的框图4是示意地说明用于检测过零信号的不存在的检测器的一个示 例性实施例的细节的框图。
具体实施例方式
图3是示意地表示按照本发明的灯驱动电路110的一个实施例的
7框图。这个电路110类似于图1的电路IO，只是增加了过零检测器120， 其能够检测灯电流达到零的时间，并且具有与控制器12耦合的输出端 121、 122。
过零检测器本身是已知的，本发明可以用任何类型的过零检测器 (ZCD)来实施。在图3的实施例中，将过零检测器实施为小型的变压 器T1，变压器Tl的每个绕组的匪数小，它的初级绕组与灯11和电感 器L串联连接。次级绕组的第一线端经过第三二极管D3和第一电阻器 R9的并联布置连接到电源负端。次级绕组的相对的第二线端经过第四 二极管D4和第二电阻器R10的并联布置连接到电源负端。只要灯电流 相对较大，变压器T1就饱和，并且不提供输出感测信号两个线端经 过电阻器R9、 R10处在相同的电位上。只有当灯电流非常低，几乎等 于零时，变压器T1才不饱和并提供输出电流。这个输出电流的方向取 决于灯电流在初级绕组中的方向(即电流I的符号)，并且取决于灯 电流是在增加还是减小(即dl/dt的符号)。根据输出电流在次级绕 组中的方向，在电阻器R9、 R10之一上将出现负电压，因此输出检测 信号在输出端121、 122之一上将是负的电压脉冲。
图2是说明位于彼此之上的不同信号的曲线图。第一曲线21表示 灯电流；在曲线图的左手侧，这个曲线具有基本上为三角形的形状， 顶点到顶点的幅度大约占半个格，对应于约O. 5安培。
第二条曲线22表示电感器L中的电流。在曲线图的左手侧，这个 曲线具有约6格的顶点到顶点的幅度，对应于约12安培。在附图标记 22的箭头指向电感器电流的零水平可以看出，电感器电流按规则的 间隔与零相交。
第三条曲线23表示过零检测器120的输出检测信号。在一般情况 下，这个信号具有5伏的电压电平(与曲线的上部边界符合)，并且 在每个过零点，输出检测信号是零伏的脉冲，对应于1个格幅度的负 脉沖。
图2进一步还示出了以25表示的与寿命终点有关的现象。电感器 电流偏移(到曲线的底部)，大约在5个电流周期以后，这个电流不 再与零相交。灯电流变得不稳定，并且在曲线的下边界以下，从视线 消失。过零检测器120的输出检测信号的负脉冲消失。
控制器12接收来自过零检测器120的输出信号，并且控制器120
8根据这个输出信号做出决定通过为开关M1、 M2产生控制信号使这两 个开关M1、 M2处在它们的非导通状态来断开所述的灯，使得不可能再 有任何灯电流流动。图4表示用于处理图3的示例性过零检测器120
的输出信号例如以便可靠地检测过零检测脉冲的不存在的示例性处理 电路130,这个处理电路130可以集成在控制器12内，但也可以是一 个安排在过零检测器120和控制器12之间的单独的电路。
处理电路130包括安排在电压正端(如5伏)和0电压之间的电 阻器133和电容器134的串联布置。处理电路130进一步还包括PNP 晶体管136，晶体管136的发射极连接到正电压端，晶体管136的集电 极通过两个电阻器137、 138的串联布置耦合到零电压。处理电路130 进一步还包括两个二极管131、 132， 二极管131、 132的阴极分别连接 到过零检测器120的输出端121、 122， 二极管131、 132的阳极连接到 所述电阻器133和电容器134之间的节点，这个节点经过电阻器135 耦合到晶体管136的栅极。电路130的输出端139连接到电阻器137 和138之间的节点。图2还表示出在这个输出端139处的输出信号(曲 线24)。
处理电路130的操作如下。
电容器134趋向于通过电阻器133充电。每当从过零检测器120 接收到输出脉冲，不管该输出脉沖经过二极管131还是经过二极管 132，电容器134都放电。于是，只要过零发生，在电阻器133和电容 器134之间的所述节点的电压电平将保持相对较低，晶体管136导通， 并且在输出端139的电压高，这个电压取决于电阻器137和138的电 阻比。在所示的实施例中，这个电压值约为5伏(由曲线图左侧的箭 头24表示；在这里可以看出，这个信号具有约为1/10格的幅度)， 相当于1个格。在曲线图的右侧，箭头24表示这个电压的零电平。，
当过零检测器120不产生输出脉冲时，在电阻器133和电容器134 之间的所述节点的电压电平保持升高。在某个时刻，这个电压电平这 样高，使晶体管136停止导通，在输出端139上的电压下降到零；曲 线24的这个部分用26表示。响应于此，控制器12将两个开关M1、 M2 设定在它们的非导通状态并且停止开关M1、 M2的切换，因而使驱动器 IIO有效地断开。在曲线图的右手侧，曲线21、 22现在是零。
电容器134的电压电平升高到足以使晶体管136不导通所需的时间取决于由电阻器133的电阻值和电容器134的电容值确定的RC时间 常数，这对于本领域的普通技术人员来说应该是清楚的。这个时间越 长，驱动器110停止操作所需"失去的"过零越多。在一个合适的实 施例中，所述RC时间常数大约为最短切换周期的5倍，最短切换周期 即在相继的过零之间所期望的最小时间间隔。
总之，本发明提供了用于驱动气体放电灯11的灯驱动电路110, 灯驱动电路110包括电流产生装置M1、 M2、 Dl、 D2、 L、 C、 Cl、 C2, 用于按断续模式或临界断续模式产生灯电流；和控制器12，用于控制 电流产生装置的操作。在一个实施例中，电流产生装置具有HBCF拓朴 布局。
过零检测器120检测灯电流的过零，并且为每个检测的过零产生 检测脉冲。
信号处理器130监测来自过零检测器120的检测脉沖，并且如果 在至少预定的时间间隔期间检测脉冲不存在，则产生灯电流禁止信号。 控制器响应灯电流禁止信号，切断灯电流产生装置。 尽管在附图和上述描述中详细地图示和描述了本发明，但本领域 的普通技术人员应该清楚的是，这些图示和描述应当被认为是说明性 的或示例性的，而不是限制性的。本发明不限于所公开的实施例；相 反，在由所附的权利要求书确定的本发明的保护范围内，还可能有一 些变化和修改。
例如，可以使用不同类型的过零检测器。还有，代替使用负的检 测脉冲，过零检测器可以提供正的脉冲，并且应该适当改变处理电路 130。
而且，本发明不限于HBCF设计的灯驱动器电路。 此外，灯能按断续模式操作，在断续模式情况下，过零还发生在 整流时刻之间。
再有，所述电路是在点火模式下操作还是在稳态模式下操作对于 实施本发明是不重要的。
还有，处理电路130的输出信号可以被认为是用于禁止灯的操作 的禁止信号，控制器12响应这个禁止信号而切断灯电流。还可以认为 过零检测器120和处理电路130的组合是用于指示寿命终点条件的检 测器，并且认为处理电路130的输出信号是指示所检测的寿命终点条件的指示信号。代替断开灯电流，可以采用不同的动作作为响应。
本领域的普通技术人员在实践要求保护的本发明的过程中，从研 究附图、说明书和所附的权利要求书中可以理解和实现所公开的实施 例的其它变化。在权利要求书中，措词"包括"并不排除存在其它的 元件或步骤，不定冠词"一"并不排除存在复数。单个处理器或其它 单元可以完成在权利要求书中列举的几项功能。在相互不同的从属权
利要求中引用某些措施的事实不表示这些措施的组合不能有利地被利 用。计算机程序可以存储在/分配在适当的介质上，所述介质例如与 其它硬件一起提供的或者作为其它硬件的一部分提供的光学存储介质 或固态介质，但是也可以以其它的形式分配计算机程序，例如通过因 特网或者其它有线或无线电信系统分配。在权利要求书中的任何附图 标记不应该被认为是对于权利要求范围的限制。
以上，参照框图说明了本发明，所述框图表示的是按照本发明的 设备的功能框。应该理解，可以用硬件实施这些功能框中一个或多个， 其中这种功能框的功能是通过各个硬件部件实现的，但这些功能框中 的一个或多个还可以用软件来实现，从而这种功能框的功能通过计算 机程序的一个或多个程序行或可编程设备(如微处理器、微控制器、 数据信号处理器等)来实现。
1权利要求
1、用于驱动气体放电灯(11)的灯驱动电路(110)，包括电流产生装置(M1、M2、D1、D2、L、C、C1、C2)，用于在断续模式下或临界断续模式下产生灯电流；以及控制器(12)，用于控制电流产生装置(M1、M2、D1、D2、L、C、C1、C2)的操作；-过零检测器(120)，设置成用于检测灯电流的过零，并且响应灯电流过零的检测产生检测脉冲；-信号处理器(130)，用于监测来自过零检测器(120)的检测脉冲，并且响应对于在至少预定的时间间隔期间检测脉冲不存在的检测，产生灯电流禁止信号；其中将控制器(12)设计成响应灯电流禁止信号而切断灯电流产生装置(M1、M2、D1、D2、L、C、C1、C2)。
2、 根据权利要求1所述的灯驱动电路，其中电流产生装置具有半 桥拓朴布局，包括串联布置在两个电压轨线之间的两个开关(M1、 M2)， 这些开关由控制器(12)控制；并且其中将控制器(12)设计成响应 灯电流禁止信号而将两个开关(Ml、 M2)切换到它们的非导通状态。，
3、 根据权利要求1所述的灯驱动电路，其中过零检测器(120) 包括可饱和的变压器(Tl)，该变压器具有与灯(11)串联连接的初 级绕组，确定该变压器的尺寸，使得只要灯电流具有大于预定的阈值 电平的数值，则该变压器饱和。
4、 根据权利要求1所述的灯驱动电路，其中信号处理器(130) 具有输出端(139)，如果以小于预定阈值的相互时间距离接收来自过 零检测器(120)的相继的检测脉沖，则该输出端提供具有第一电平的 输出信号，如果在至少所述预定的阈值时间期间没有接收到来自过零 检测器(120 )的检测脉冲，则该输出端提供具有第二电平的输出信号， 第二电平不同于第一电平。
5、 根据权利要求4所述的灯驱动电路，其中所述预定阚值时间约 为在常规稳态灯操作期间在相继的过零之间的期望时间距离的5倍左 右。
6、 根据权利要求1所述的灯驱动电路，其中信号处理器(130) 包括电容器(134),这个电容器(134)通过电阻器(133)不变地充 电，并且通过来自过零检测器(120)的检测脉冲放电；并且其中信号处理器(130)包括开关(136)，开关(136)具有耦合到所述电容器 (134)的控制终端，从而使开关(136)的开关状态由所述电容器(134) 上的电压确定。
7、 用于检测气体放电灯(ll)的寿命终点条件的检测电路，包括 -过零检测器(120)，用于检测灯电流的过零，并且响应灯电流过零的检测产生检测脉冲；-信号处理器(130)，用于监测来自过零检测器(120)的检测 脉冲，并且响应对于在至少预定时间间隔期间检测脉冲不存在的检测， 产生指示输出信号的寿命终点条件。
8、 根据权利要求7所述的检测电路，其中过零检测器(120)包 括可饱和的变压器(Tl)，该变压器具有用于接收灯电流的初级绕组， 确定该变压器的尺寸，使得只要该变压器的初级绕组中的电流具有大 于预定的阈值电平的数值，则该变压器饱和。
9、根据权利要求7所述的检测电路，其中信号处理器(130)具 有输出端(139)，如果以小于预定阈值的相互时间距离接收来自过零 检测器(120)的相继的检测脉冲，则该输出端提供具有第一电平的输 出信号，如果在至少所述预定的阈值时间期间没有接收到来自过零检 测器(120)的检测脉冲，则该输出端提供具有第二电平的输出信号， 第二电平不同于第一电平。
10、 根据权利要求7所述的检测电路，其中信号处理器U30)包 括电容器(134),这个电容器通过电阻器(133)不变地充电，并且 通过来自过零检测器(120)的检测脉冲放电；并且其中信号处理器(130)包括开关(136)，开关(136)具有耦合到所述电容器(l34) 的控制终端，从而使开关(136)的开关状态由所述电容器(134)上 的电压确定。
11、 用于检测气体放电灯(11)的寿命终点条件的方法，所述方 法包括如下步骤-检测灯电流的过零；-如果在至少预定的时间间隔期间过零不存在，则判断气体放电 灯(11)正在寿命终点条件下操作。
12、 根据权利要求11所述的方法，进一步还包括如下步骤响应 对于在至少所述预定时间间隔期间过零不存在的检测，产生指示输出信号的寿命终点条件。
13、 根据权利要求11所述的方法，进一步还包括如下步骤响应 对于在至少所述预定时间间隔期间过零不存在的检测，断开所述灯。
14、 根据权利要求11所述的方法，进一步还包括如下步骤使电 容器(134)连续充电，并且响应对于灯电流的过零的检测使所述电容 器放电；如果该电容器上的电压达到预定的阈值电平，则判断气体放电灯 (11)正操作在寿命终点条件下。
全文摘要
描述了用于驱动气体放电灯(11)的灯驱动电路(110)，其包括电流产生装置(M1、M2、D1、D2、L、C、C1、C2)，用于在断续模式下或临界断续模式下产生灯电流；和控制器(12)，用于控制电流产生装置的操作。在一个实施例中，电流产生装置具有HBCF的拓扑布局。过零检测器(120)检测灯电流的过零，并且对于每个检测的过零产生检测脉冲。信号处理器(130)监测来自过零检测器(120)的检测脉冲，并且如果在至少预定的时间间隔期间检测脉冲不存在，则产生灯电流禁止信号。控制器响应灯电流禁止信号而切断灯电流产生装置。
文档编号H05B41/28GK101523998SQ200780038191
公开日2009年9月2日 申请日期2007年10月8日 优先权日2006年10月12日
发明者E·B·G·尼霍夫, F·J·P·M·索伊伦, J·P·E·德克里杰, M·J·M·巴克斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司