專利名稱：低成本精確電子啟動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及啟動(dòng)氣體放電燈，尤其涉及啟動(dòng)這些燈的電子啟動(dòng)器。已有電子啟動(dòng)器按照慣例比替代啟動(dòng)設(shè)備如輝光瓶啟動(dòng)器貴。進(jìn)一步說，已有電子啟動(dòng)器提供的壽命保護(hù)并不合意，通常，在燈啟動(dòng)以前，這些啟動(dòng)器會(huì)數(shù)次產(chǎn)生脈沖沖擊燈，造成不合需要的可見閃爍。本發(fā)明通過提供一種允許直接啟動(dòng)燈，并能改進(jìn)壽命保護(hù)的電子啟動(dòng)器，克服了上述缺點(diǎn)和已有電子啟動(dòng)器的其他不足，并且配置便宜。在一個(gè)有電壓線路源、電磁鎮(zhèn)流器和燈的照明電路中，本發(fā)明還提供了一個(gè)電子啟動(dòng)器。電子啟動(dòng)器包括一個(gè)開關(guān)、一個(gè)脈沖產(chǎn)生電路、和一個(gè)脈沖超時(shí)電路。脈沖產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生一個(gè)燈啟動(dòng)脈沖，此脈沖被傳送到連接燈第一和第二陰極的開關(guān)上。脈沖超時(shí)線路連接到脈沖產(chǎn)生電路上，并限制傳送到該燈陰極的燈啟動(dòng)脈沖的次數(shù)。
一個(gè)反饋電路被提供，它包括一個(gè)傳感裝置以檢測(cè)傳送到燈的燈啟動(dòng)脈沖。這個(gè)傳感裝置提供檢測(cè)值給反饋開關(guān)，當(dāng)一個(gè)預(yù)定電流值被檢測(cè)時(shí)，反饋開關(guān)工作禁用電子啟動(dòng)器。
這個(gè)電子啟動(dòng)器還配置有一個(gè)關(guān)閉電路和關(guān)閉計(jì)時(shí)器網(wǎng)絡(luò)?；陉P(guān)閉計(jì)時(shí)器網(wǎng)絡(luò)的配置，關(guān)閉電路在一個(gè)預(yù)定的時(shí)間間隔后禁用電子啟動(dòng)器。


圖1闡述一個(gè)照明電路，其結(jié)合了本發(fā)明電子啟動(dòng)器的第一個(gè)具體圖1闡述一個(gè)照明電路10，它有線電壓源12、鎮(zhèn)流器14、燈16、和電子啟動(dòng)器18。線電壓源12可以是許多電壓源中的一種，這些電壓源包括120V／60Hz，277V／60Hz、230V／50Hz和347V／60Hz系統(tǒng)，但并不局限于此。鎮(zhèn)流器14可以是許多不同電磁鎮(zhèn)流器中的一種，它包括自動(dòng)變壓器，其設(shè)計(jì)成與線電壓源12共同工作，并且，為討論需要，它可以被看作一個(gè)2亨利元件。燈16是一個(gè)氣體放電燈，在此具體實(shí)施方案中被看作一個(gè)26瓦熒光燈，雖然其他不同類型和數(shù)值的放電燈也可在本發(fā)明中被使用。
電子啟動(dòng)器18被設(shè)計(jì)運(yùn)行于半波整流模式，并且作為一個(gè)瞬時(shí)類型啟動(dòng)器運(yùn)行，由此當(dāng)照明電路10被激活后，燈16通常在75毫秒內(nèi)被啟動(dòng)。
燈16是一個(gè)4引線燈，這里第一個(gè)靠外引線線路20從鎮(zhèn)流器14延伸到第一個(gè)陰極22，第二個(gè)靠外引線線路從線電壓源12延伸到陰極26。第一個(gè)靠?jī)?nèi)引線線路28連接陰極22和晶體管30的漏極。第二個(gè)靠?jī)?nèi)引線線路32連接從陰極26到一個(gè)通向整流／限流二極管34的連接點(diǎn)，二極管34又連接到晶體管30的源極。第二個(gè)靠?jī)?nèi)引線線路32還連接到串連相接的一對(duì)電阻38和40上。在本實(shí)施方案中，電阻38和40顯示為獨(dú)立的元件，但是這些元件的阻抗可以以其他方案提供。
電子啟動(dòng)器18包括一個(gè)正電壓總線44和公共總線46，其中在正電壓總線44和公共總線46之間，齊納二極管48與二極管50串連相接。此外連接在總線44和46之間的還有一個(gè)關(guān)閉電路(52，54，56，58)，它包括一個(gè)關(guān)閉計(jì)時(shí)器網(wǎng)絡(luò)(52，54，56)，其中電容器54連接電阻52，電阻52又與二極管56并聯(lián)。電阻38和40連接到觸發(fā)／關(guān)閉元件58的第一輸入58(1)上，元件58可以是位于兩輸入、四元組施密特觸發(fā)芯片上的一個(gè)與非門。用于關(guān)閉元件58的第二輸入58(2)由關(guān)閉計(jì)時(shí)器網(wǎng)絡(luò)(52，54，56)提供。通過一個(gè)可以被處理成或門的脈沖產(chǎn)生裝置60的第一個(gè)輸入60(1)，關(guān)閉元件58的輸出被傳送到一個(gè)脈沖產(chǎn)生電路(60，62，64)。或門60的第二輸入60(2)由一個(gè)包括電阻62和電容64的脈沖超時(shí)電路(62，64)提供。脈沖產(chǎn)生裝置60的輸出被傳送到啟動(dòng)器開關(guān)30的門電路，它可以是，舉一個(gè)例子，一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管。總線濾波電路(66，68)由并聯(lián)關(guān)系的電容器66和電阻68組成。
圖2描述一個(gè)半波整流脈沖序列70，它由電子啟動(dòng)器18從線電壓源12的全波信號(hào)72中產(chǎn)生。對(duì)全波信號(hào)72的整流由整流／限流二極管34完成。由于電子啟動(dòng)器18的設(shè)計(jì)，脈沖序列70將持續(xù)下去直到電子啟動(dòng)器18自動(dòng)禁用。禁用特性被加入到電子啟動(dòng)器18是為了控制燈16放電的嘗試次數(shù)。這樣設(shè)計(jì)作為一種安全特性，由此，燈16將不會(huì)發(fā)生無法控制的放電，從而達(dá)到保護(hù)燈16和其固定裝置免于損壞的目的。
在脈沖序列70的正向延續(xù)時(shí)間周期76內(nèi)，產(chǎn)生陰極電流脈沖74并傳送到燈16，同時(shí)在負(fù)向延續(xù)時(shí)間周期78內(nèi)無脈沖傳送。再詳細(xì)一些，陰極電流脈沖74將在正向延續(xù)時(shí)間周期76的起始部分80被傳送。
陰極電流脈沖74在脈沖序列70的峰值82時(shí)，燈16放電不是決定性的。然而在峰值82令燈放電能達(dá)到最佳能量傳送，這時(shí)發(fā)現(xiàn)燈16甚至能在正周期的最小范圍內(nèi)啟動(dòng)。在此說明，其他實(shí)施方案可以設(shè)計(jì)為脈沖在全波信號(hào)72的負(fù)向延續(xù)周期內(nèi)被傳送。
注意力回到電子啟動(dòng)器18的操作上，可以認(rèn)為照明電路10是無源的，也就是說，線電壓源12通過一個(gè)開關(guān)或其他機(jī)制與照明電路隔開。初始供電時(shí)，線電壓源12提供能量給電子啟動(dòng)器18，通過電阻38和40使與非門58的第一輸入58(1)置高。第二輸入58(2)也被置高，因?yàn)殡娙萜?4完全放電，呈現(xiàn)為一個(gè)照明電路10初始供電的短路，促使電阻52提供第二輸入58(2)。兩個(gè)高輸入導(dǎo)致與非門58的初始低輸出，這個(gè)輸出被送入或門60的反轉(zhuǎn)輸入60(1)。
啟動(dòng)的其他動(dòng)作包括使或門60的第二輸入置低，因?yàn)殡娙萜?4初始放電拉動(dòng)輸入60(2)置低。這樣，帶有反轉(zhuǎn)輸入的或門60收到兩個(gè)低信號(hào)。這些低被或門60的反轉(zhuǎn)輸入反轉(zhuǎn)成高信號(hào)，導(dǎo)致一個(gè)輸出的高狀態(tài)60(3)。這個(gè)高輸出被傳送到晶體管的源極，使晶體管啟動(dòng)。但是，全波信號(hào)72在負(fù)半周通過電子啟動(dòng)器18，此時(shí)二極管34處于斷開模式，無電流流過晶體管30。
可以看到當(dāng)全波信號(hào)72在負(fù)半周，并且二極管34關(guān)閉時(shí)，電流仍然能流過陰極26到正電壓總線44，提供正電壓總線44能量來運(yùn)行CMOS邏輯裝置，例如與非門58和或門60。
當(dāng)全波信號(hào)72從負(fù)半周過渡到正半周時(shí)，與非門58的輸出被置高，因?yàn)檩斎?8(1)、58(2)不再高。尤其，輸入58(1)將變低，因?yàn)橐坏┒O管34不再斷開，流過電阻38和40的電壓將會(huì)下降。這個(gè)動(dòng)作將使反轉(zhuǎn)或門60的輸入60(1)變低。
使與非門58的輸出變高不能馬上關(guān)閉或門60產(chǎn)生的信號(hào)。輸入60(2)仍舊是低，因?yàn)殡娙萜?4將不會(huì)充分充電。在全波信號(hào)72的正半周，通過電阻62的動(dòng)作，電容器64充電，并且當(dāng)達(dá)到足夠高電壓時(shí)，輸入60(2)將變高，引起或門60降低，關(guān)閉場(chǎng)效應(yīng)晶體管30。
當(dāng)計(jì)時(shí)電容器64充電時(shí)，并且電路電壓以向前方向通過場(chǎng)效應(yīng)晶體管30，輸出60(3)是高時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)晶體管30導(dǎo)通，并且陰極電流脈沖74促使陰極22、26放電。當(dāng)陰極電流脈沖74結(jié)束瞬時(shí)，產(chǎn)生燈電壓脈沖83啟動(dòng)燈。當(dāng)燈電壓脈沖83成功啟動(dòng)燈時(shí)，通過啟動(dòng)器電路18的電壓將降到足夠低來阻止與非門輸入58(1)達(dá)到門限值，有效關(guān)閉電子啟動(dòng)器，防止其脈沖沖擊燈16。
如果另一方面，燈電壓脈沖83沒有成功點(diǎn)燃燈16，那么陰極電流脈沖74將繼續(xù)被重復(fù)直到燈啟動(dòng)，或者關(guān)閉斷路電容器54得到一個(gè)禁用與非門60的電壓。一旦電容器64被充電，陰極電流脈沖74將切斷。這個(gè)脈沖動(dòng)作將隨著全波信號(hào)72在其正、負(fù)部分循環(huán)而不斷重復(fù)，直至計(jì)時(shí)電容器54充電到足夠高使輸入58(2)從高轉(zhuǎn)變到低，產(chǎn)生一個(gè)與非門58的恒高輸出，或燈16點(diǎn)燃。這導(dǎo)致一個(gè)連續(xù)低的反轉(zhuǎn)輸入60(1)。電容器64充分充電，所以反轉(zhuǎn)輸入60(2)仍舊低，電子啟動(dòng)器18被禁用。
因此，在電子啟動(dòng)器18的運(yùn)行自動(dòng)停止前，它將提供一個(gè)有限數(shù)目的燈啟動(dòng)脈沖74。
關(guān)閉超時(shí)電路52、54被配置，這樣，一旦電容器54充電到一個(gè)充分值，它將拉動(dòng)輸入58(1)置低，電子啟動(dòng)器18將被禁用直到重置，例如移去供應(yīng)電路10的電源。從電路10移去電源可以，例如，通過關(guān)閉燈開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。
脈沖超時(shí)電路(62，64)負(fù)責(zé)產(chǎn)生或門60的定時(shí)輸出達(dá)到一個(gè)高輸出從而使或門60只在全波信號(hào)72的正周期部分打開場(chǎng)效應(yīng)晶體管30。
停用電路10，電容器54將放電。一旦電壓線路源12被移去，電容器54迅速通過電阻68放電，所以一旦再啟動(dòng)(也就是說，打開燈開關(guān))電子啟動(dòng)器18將再一次產(chǎn)生以前描述的脈沖序列70。
齊納二極管48用于控制電子啟動(dòng)器18的總線從而保持總線在一個(gè)期望電壓值如10伏。二極管50是一個(gè)快速限流二極管。
從以上討論中可以看到當(dāng)用于照明電路10的電壓達(dá)到其工作電壓時(shí)，電子啟動(dòng)器18工作于半波模式。處于全波信號(hào)72的負(fù)半周時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)晶體管30被打開，這里二極管34處于阻斷模式，因此當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)晶體管30被打開時(shí)，將沒有電流流動(dòng)。當(dāng)替代正半周開始時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)晶體管30仍舊保持開啟，因此允許半波電流通過陰極22和26。在正半周開始后的某一點(diǎn)，脈沖產(chǎn)生電路(60，62，64)使場(chǎng)效應(yīng)晶體管30關(guān)閉。
一個(gè)值等于電阻62倍數(shù)電容器64的時(shí)間常量，t，用于確定流經(jīng)燈陰極的電流量。當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)晶體管30關(guān)閉，電流停止流動(dòng)，造成場(chǎng)效應(yīng)晶體管30雪崩效應(yīng)。這將導(dǎo)致高電壓?jiǎn)?dòng)脈沖83施加于燈16。如果燈16沒有啟動(dòng)成功，電子啟動(dòng)器18將會(huì)不斷產(chǎn)生脈沖序列70的脈沖直到脈沖計(jì)時(shí)電路(52，54)禁用與非門58。因此，當(dāng)燈16在一預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)沒有啟動(dòng)成功，本發(fā)明的電子啟動(dòng)器18也將禁用。電阻52和電容器54特殊值的選擇將決定脈沖序列70的長(zhǎng)度。在一個(gè)實(shí)施方案中，選定的電阻52和電容器54提供脈沖序列超時(shí)時(shí)間段為3／4秒。
在點(diǎn)燃燈16之前，脈沖序列70允許電流通過燈16的陰極22和26被吸引，雖然這些電流的出現(xiàn)會(huì)在陰極22和26產(chǎn)生最小的發(fā)熱效應(yīng)。當(dāng)陰極22和26吸引電流，它用于啟動(dòng)燈16的能量總數(shù)將減少。最后，在正常運(yùn)行條件下，當(dāng)氣體的分配達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的放電狀態(tài)，啟動(dòng)脈沖中的一個(gè)脈沖將啟動(dòng)燈。當(dāng)發(fā)生燈16啟動(dòng)時(shí)，電流直接通過燈16被引導(dǎo)，基本上從電路10中關(guān)閉電子啟動(dòng)器10。
通過考慮用戶使用中固有的燈運(yùn)行溫度和線電壓變化，電子啟動(dòng)器18設(shè)計(jì)為可以對(duì)線電壓進(jìn)行普遍選擇。啟動(dòng)燈時(shí)的運(yùn)行參數(shù)，例如燈16，典型在-9℃和+70℃之間。因此電子啟動(dòng)器元件的選擇還要考慮運(yùn)行和其他溫度變化。元件值明智的選擇將允許燈正好在產(chǎn)品的典型指定溫度范圍外點(diǎn)燃。
下面是圖1中電子啟動(dòng)器18的元件值和元件指定。晶體管30………1N80；800V，MOSFET二極管34………1N4007；1安培，1000伏電阻38……… 100K歐姆電阻40………100K歐姆齊納二極管48……1N5240；10伏二極管50……… 1N4148電阻52………5．6M歐姆電容器54……… 1微法二極管56…………1N4148與非門58…………4093-1或門60……………4093-2電阻62………… 680K歐姆電容器64…………10毫微法電容器66…………1微法電阻68………… 100K歐姆回到圖3，類似于圖1，圖3闡述了照明電路100，并結(jié)合線電壓源12，鎮(zhèn)流器14和燈16。而且還結(jié)合一個(gè)電子啟動(dòng)器102，其設(shè)計(jì)通過使用反饋電路實(shí)現(xiàn)對(duì)燈16提供精確的電流控制。在本實(shí)施方案中，一個(gè)包括二極管104和106的分壓器網(wǎng)絡(luò)連接到輸入電阻107上。作為電子啟動(dòng)器102的部分還包括脈沖產(chǎn)生電路(108，110，112，152，154)，反饋脈沖超時(shí)電路(116，118，120，121，128，130)，關(guān)閉電路(114，122，124，146)，放電電路(140，142，144)，開關(guān)(126)，整流／限流二極管156和保險(xiǎn)絲元件(150)。電阻網(wǎng)絡(luò)(108，110)用于驅(qū)動(dòng)邏輯裝置的第一個(gè)輸入，例如一個(gè)兩輸入、四元組施密特觸發(fā)芯片，用與非門112，114，116和118代表。與非門116和118配置在一個(gè)用于從與非門112輸出中接收輸入的鎖存器設(shè)計(jì)中，反饋電流被傳送通過BJT晶體管120。這個(gè)晶體管的發(fā)射極接地，集電極通過電阻121接正總線。照明電路100的關(guān)閉電路被定義為電阻122，電容器124和與非門114。
當(dāng)鎖存器電路(116，118)被啟動(dòng)，一個(gè)高信號(hào)從與非門116傳送到場(chǎng)效應(yīng)晶體管126的門電路。類似于圖1和2的討論，產(chǎn)生一個(gè)半波整流脈沖序列70。通過使用整流／限流二極管156來完成對(duì)全波信號(hào)72的整流。從脈沖序列70中產(chǎn)生燈啟動(dòng)脈沖74并傳送至燈16。但是，在本實(shí)施方案中，燈啟動(dòng)脈沖74被傳感電阻128和基極電阻130檢測(cè)用于反饋控制。
穿過傳感電阻128的電壓和燈16上取得的電流是成比例的，穿過基極電阻130上的電壓用于產(chǎn)生基極電流以啟動(dòng)晶體管120。電阻128和130的值可以這樣選擇，當(dāng)穿過燈16的電流達(dá)到一個(gè)預(yù)定值時(shí)，能提供足夠的基極電流穿過電阻130來啟動(dòng)晶體管120。因?yàn)榫w管120的射極連接大地，晶體管120將被拉動(dòng)接到地，從而拉動(dòng)與非門118的輸入118(1)成為低。這將導(dǎo)致由與非門116和118組成的鎖存器的復(fù)位，從而禁用電子啟動(dòng)器102。
先前的操作不同于圖1的電子啟動(dòng)器18，因?yàn)橐坏╇娐?0被激活，脈沖74的振幅只能間接通過計(jì)時(shí)器電路(62，64)被決定。在本實(shí)施方案中，鎖存器(116，118)用于當(dāng)燈16檢測(cè)一個(gè)預(yù)定的電流電平后，關(guān)閉場(chǎng)效應(yīng)晶體管126，從而允許精確控制流過陰極22、26的電流總量。這樣，使用包括電阻128，電阻130，晶體管120和鎖存器116，118的反饋電路允許精確控制傳送到燈16的能量總量，它保護(hù)了場(chǎng)效應(yīng)晶體管126。
流經(jīng)陰極22，26的電流總量通過調(diào)節(jié)電阻128和130的值來控制。增加電阻128，130的值意味著晶體管120將在較早的時(shí)間段中啟動(dòng)，復(fù)位鎖存器(116，118)，這將結(jié)束電流脈沖74。
關(guān)閉電路(114，122，124，146)，決定發(fā)生在啟動(dòng)時(shí)間內(nèi)的電流脈沖數(shù)目。我們期望能控制燈脈沖74的數(shù)目，因?yàn)殛帢O22、26的重復(fù)放電會(huì)使燈陰極和鎮(zhèn)流器產(chǎn)生熱效應(yīng)，導(dǎo)致不受歡迎的產(chǎn)品損壞。
電子啟動(dòng)器102設(shè)計(jì)為在脈沖序列70超時(shí)后移去電路100的電源供應(yīng)，以便重啟電子啟動(dòng)器102。這可以僅僅通過將開關(guān)置于OFF位置來實(shí)現(xiàn)，然后通過將開關(guān)置于ON位置，重啟電路100。
因?yàn)殡娐?00將不會(huì)嘗試重啟，電子啟動(dòng)器102的設(shè)計(jì)，還可達(dá)到照明電路100再供給能量時(shí)，電容器124不再充電的滿意效果。因此，電路100包括放電二極管140，當(dāng)電路100釋放能量時(shí)，二極管140形成一個(gè)通路，使電容器124通過放電電阻142放電至大地，這里電容器144值高于電容器124。這就允許了一個(gè)充分地瞬時(shí)打開／關(guān)閉轉(zhuǎn)換動(dòng)作以啟動(dòng)燈。
為提供給照明電路100更大的靈活性，輸入電阻107和108被分置。在本實(shí)施方案中，電阻107用于限制給電路充電而流入正總線的電流總量，電阻108的選擇用于優(yōu)化控制元件，與非門112，114，116，118的性能。
保險(xiǎn)絲150被包括進(jìn)去并與場(chǎng)效應(yīng)晶體管126串連。如果場(chǎng)效應(yīng)晶體管126失效，引起一個(gè)高電流流過，保險(xiǎn)絲150將跳閘，阻止對(duì)包括燈16和照明固件的電路100的損壞。
轉(zhuǎn)移注意力到與非門114，當(dāng)電路100第一次供給能量，關(guān)閉電容器被完全放電。因此，當(dāng)與非門114與啟動(dòng)器總線160相連時(shí)，其輸入114(1)初始被拉低，而輸入114(2)被置高。這個(gè)高低組合引起輸出114(3)置高，將二極管146置于阻塞狀態(tài)。因此與非門112的輸入112(1)在全波信號(hào)72的負(fù)半周時(shí)，允許自由改變其狀態(tài)。
經(jīng)過一段時(shí)間，大約最長(zhǎng)750毫秒，關(guān)閉電容器124將通過關(guān)閉電阻122充分充電，將輸入114(1)置高。當(dāng)輸入114(1)和114(2)置高，輸出114(3)變低，二極管146從阻狀態(tài)變?yōu)橥☉B(tài)，引起與非門112的輸入112(1)變低，因?yàn)槭Ｓ鄷r(shí)間電路100一直處于工作狀態(tài)。先前的動(dòng)作禁用了電子啟動(dòng)器102。這種狀態(tài)將持續(xù)下去直到電路100斷電，并且電路100將自己復(fù)位。通過這個(gè)操作，關(guān)閉電路通過場(chǎng)效應(yīng)晶體管126阻止了脈沖74多余的脈沖。注意，場(chǎng)效應(yīng)晶體管126由與非門112提供脈沖，與非門112被配置成為一個(gè)振蕩器而且是線性同步的。因此，與非門112是一個(gè)同步脈沖源，它提供一個(gè)脈沖，經(jīng)鎖存器(116，118)進(jìn)行處理。
可以看到照明電路100在概念上以與圖1的照明電路10相似的方式運(yùn)行。但是，圖1的電子啟動(dòng)器18通過控制施加到燈16的電流時(shí)長(zhǎng)來控制流經(jīng)陰極的脈沖。另一方面，圖3具體實(shí)施方案通過得到一個(gè)能控制鎖存器(116，118)運(yùn)行的傳感電流來提供對(duì)陰極電流的直接控制。鎖存器(116，118)通過傳感晶體管120的激活而復(fù)位，而晶體管120能檢測(cè)到傳感電阻128產(chǎn)生的電壓。當(dāng)流過傳感電阻128的電壓達(dá)到Vbe，傳感晶體管120啟動(dòng)，復(fù)位鎖存器(116，118)，導(dǎo)致場(chǎng)效應(yīng)晶體管126關(guān)閉。
不象圖1的電路，電流的大小決定于傳感晶體管120的基極發(fā)射極電壓和傳感電阻128的值。因此電路100將產(chǎn)生獨(dú)立于線電壓的相同的峰值電流流過陰極。
繼續(xù)注意圖3，啟動(dòng)器總線157提供能量給與非門112，114，116，118以允許一個(gè)短激活時(shí)間。因此總線160連接到電阻107和線電壓源12上。另一方面，通過電阻108驅(qū)動(dòng)的，與非門112的門電路112(1)的輸入，其要求能量比激活與非門112，114，116，118的所需能量要少一些，因此提供給電阻108的阻抗要比電阻107的阻抗大一些。電阻108則通過電阻110與大地相連。這種方式下，一個(gè)正電壓可被施與門電路112(1)，但流過的電流總量會(huì)大大減少。
二極管156充當(dāng)一個(gè)限流／整流二極管，與圖1的二極管34類似。
電子啟動(dòng)器102包括一個(gè)脈沖產(chǎn)生電路(108，110，112，152，154)，它由一個(gè)邏輯裝置112例如與非門，和一個(gè)用于產(chǎn)生燈啟動(dòng)脈沖74，具有電阻152和電容器154的脈沖計(jì)時(shí)電路組成。關(guān)閉電路(114，122，124，146)有一個(gè)邏輯裝置114例如與非門，和一個(gè)包括電阻122和電容器124的關(guān)閉計(jì)時(shí)網(wǎng)絡(luò)。關(guān)閉電路(114，122，124)連接到脈沖產(chǎn)生電路，由此，脈沖產(chǎn)生電路(108，110，112，152，154)工作來限制傳送到陰極22，26的燈啟動(dòng)脈沖74的持續(xù)時(shí)間，并且在一個(gè)預(yù)定事件后禁用電阻啟動(dòng)器102，這個(gè)事件例如高電流傳送到陰極22，26。
電路100的具體實(shí)施方案包括一個(gè)電子啟動(dòng)器102，它與關(guān)閉電路(114，122，124，146)合為一體。可以注意到根據(jù)本發(fā)明的概念，電子啟動(dòng)器的運(yùn)行可以被配置成不需要關(guān)閉機(jī)制。
尤其，電子啟動(dòng)器159被插入圖4顯示的照明電路160中?？梢宰⒁獾脚c圖3電子啟動(dòng)器102相同的元件以相同的編號(hào)系統(tǒng)被保存。
注意與非門112的運(yùn)行，在第一個(gè)負(fù)半周的初始，與非門112的輸入112(1)達(dá)到一個(gè)高(真)狀態(tài)。當(dāng)電容器154通過電阻152充電，輸入112(2)也會(huì)最終變到高(真)狀態(tài)，把輸出112(3)置低。這個(gè)動(dòng)作使電流反饋電路的鎖存器(116，118)(例如一個(gè)S-R與非鎖存器)通過與非門116的輸入116(1)置成高狀態(tài)。當(dāng)反饋電路的輸出保持高，開關(guān)126被啟動(dòng)。但是，由于使用限流二極管156，在負(fù)半周的任何時(shí)間將沒有電流流過開關(guān)126。電容器154和電阻156提供的時(shí)延阻止了鎖存器(116，118)和開關(guān)126的偽觸發(fā)。
在正半周的初始，脈沖產(chǎn)生電路的與非門112的輸入112(1)降至低，這沒有立即改變脈沖超時(shí)電路的狀態(tài)，尤其鎖存器(116，118)維持原態(tài)，因?yàn)殡娮?21的拉起作用，使轉(zhuǎn)換時(shí)輸入118(1)置高。結(jié)果，電流開始流經(jīng)開關(guān)126，從而通過燈陰極22，26。當(dāng)電流增大，穿過傳感電阻128的電壓也將增大。
一旦穿過傳感電阻128的電壓超過晶體管開關(guān)120的基極發(fā)射極電壓，開關(guān)120打開，使與非門118的輸入118(1)置低。這將復(fù)位脈沖超時(shí)電路(116，118，120，121，128，130)并阻斷開關(guān)126的電流。因?yàn)闊晒怄?zhèn)流器14的大電感系數(shù)，產(chǎn)生一個(gè)穿過燈16的，限制在開關(guān)126雪崩電壓內(nèi)的高電壓，引起燈氣體放電以減壓。維持放電，將導(dǎo)致陰極22和26之間的電壓消失。這樣，恰當(dāng)選擇電阻108和110，與非門112的輸入112(1)的電壓將低于邏輯電路的門限電壓。通過提供給燈116任何附加啟動(dòng)脈沖將有效禁用電子啟動(dòng)器159，如果放電不維持，上述整個(gè)過程將重復(fù)直到燈點(diǎn)亮，也就是說，氣體放電將變成自維持。
引線連接器20，24，28，32或電阻128，或印制線路板軌跡線也被制成可熔斷的，以防止高溫?fù)p壞。要注意前面描述的每一個(gè)其他電路在適當(dāng)?shù)胤揭惨峁┻@種保護(hù)。
可以看到圖1的電子啟動(dòng)器18也可這樣設(shè)計(jì)，那么它就能在沒有關(guān)閉電路條件下運(yùn)行。
施加能量給包括電子啟動(dòng)器(18，102，159)的照明電路(10，100，160)的鎮(zhèn)流器14，將導(dǎo)致燈16的瞬時(shí)啟動(dòng)。雖然燈16可以被這些啟動(dòng)器數(shù)次脈沖沖擊，但脈沖發(fā)生在通常能阻止閃爍被察覺的高頻下。
前面敘述的電子啟動(dòng)器，允許在一般線電壓和廣泛的溫度變化范圍下，穩(wěn)定的無閃爍的運(yùn)行。啟動(dòng)器設(shè)計(jì)能夠立即啟動(dòng)燈，可以用于插座電燈產(chǎn)品中。這個(gè)設(shè)計(jì)還消除了不合需要的燈、啟動(dòng)器和陰極的損壞。
還要注意每個(gè)具體實(shí)施方案介紹了一個(gè)2線啟動(dòng)器電路，它使方案更能經(jīng)受生產(chǎn)的檢驗(yàn)，并且不像輝光瓶啟動(dòng)器具有略微放射性，這并不是本描述方案的關(guān)注點(diǎn)。
進(jìn)一步關(guān)注電子啟動(dòng)器102的運(yùn)行，進(jìn)行各種試驗(yàn)，在特定的溫度下，將使用輝光瓶啟動(dòng)器操縱的特定的電磁鎮(zhèn)流器與本發(fā)明的電子啟動(dòng)器操縱的同一電磁鎮(zhèn)流器作比較。這些試驗(yàn)結(jié)果在圖3中闡述。
行162和164列出了使用120V／60Hz電磁鎮(zhèn)流器的測(cè)試結(jié)果。行162的方框166闡述了使用輝光瓶啟動(dòng)燈的測(cè)試結(jié)果。測(cè)試在-16℃和120V下進(jìn)行。這些參數(shù)使燈絲在3秒鐘的時(shí)間段內(nèi)4次放電來啟動(dòng)燈。在108V條件下，5秒鐘內(nèi)必須有7次放電。當(dāng)輸入電壓減少到96V，燈就不能被啟動(dòng)。
行162的方框168顯示一個(gè)燈在110℃、120V輸入情況下試圖啟動(dòng)。在這些條件下，必須在3秒鐘內(nèi)產(chǎn)生5次放電來啟動(dòng)燈，在108V，5秒鐘內(nèi)必須產(chǎn)生8次放電來使燈放電。在96V，7秒鐘時(shí)間段內(nèi)必須有15次放電來啟動(dòng)燈。這些結(jié)果可以和行164中的使用本發(fā)明電子啟動(dòng)器的另一120V／60Hz鎮(zhèn)流器的結(jié)果進(jìn)行比較。
行164的方框170顯示了燈在-16℃，120V和108V時(shí)啟動(dòng)，它們都成功瞬時(shí)啟動(dòng)(在超時(shí)前啟動(dòng))。注意在96V輸入情況下，無法成功啟動(dòng)燈。
行164的方框172記錄了在-10℃，運(yùn)行參數(shù)與方框170運(yùn)行參數(shù)類似情況下的測(cè)試結(jié)果。方框174記錄+95℃時(shí)的測(cè)試結(jié)果，方框176記錄100℃時(shí)的結(jié)果。
行178、180顯示使用本發(fā)明的電子啟動(dòng)器連接230V／50Hz鎮(zhèn)流器和277V／60Hz鎮(zhèn)流器時(shí)的結(jié)果。行182還列出在變化溫度下，使用輝光瓶連接277V／60Hz鎮(zhèn)流器的結(jié)果，行184顯示使用輝光瓶連接230V／50Hz鎮(zhèn)流器的結(jié)果。
Adance是北美Phillips公司的商標(biāo)；Tridonic是Zutobel股份公司的注冊(cè)商標(biāo)；Robertson是Roberstson全世界dba／Robertson變壓器公司的注冊(cè)商標(biāo)。
注意根據(jù)圖3示教的特定元件值和優(yōu)化電路標(biāo)志，下面是一個(gè)電子啟動(dòng)器提議實(shí)施方案的部分列表二極管104 1N4148；10V電阻106 100K歐姆齊納二極管106 10V齊納，6％，500毫瓦電阻108 2．4兆歐姆，1／4瓦，5％電阻110，142，200，202100K歐姆，0．1瓦，5％電阻130 100K歐姆，0．1瓦，5％電阻122 2．4兆歐姆，0．1瓦，5％電阻128 1歐姆，1／4瓦，5％
二極管204 1安培，1000伏，1N4007晶體管120 NPN，MMBT-3904(SMDSOT23)NPN，CMPT3904)(SMDSOT23)晶體管126 600V MOSFET(SSU1N60A，TO-251AA)(STD1NB60-1 TO-251-AA)與非門112、114、116、118兩輸入四元組施密特觸發(fā)電容器206 0．022微法，50伏，10％電容器124 0．22微法，10伏，10％電容器144 1微法，10伏，10％二極管140 1N4148保險(xiǎn)絲150 250毫安，125伏快速熔斷雖然本發(fā)明通過圖解就特定的實(shí)施方案進(jìn)行了描述，在本領(lǐng)域內(nèi)，對(duì)那些技術(shù)熟練者還可作其他修改和變化。因此需要說明，從屬權(quán)利要求打算在本發(fā)明的真正主旨和范圍內(nèi)包括所有這些修改和變化。
權(quán)利要求
1．照明電路(10)，包括一個(gè)線電壓源(12)，提供包括第一和第二波形部分的全波信號(hào)(72)給照明電路(10)；一個(gè)鎮(zhèn)流器(14)，連接到線電壓源(12)的第一末端；一個(gè)燈(16)，它有第一和第二陰極(22，26)，第一陰極(22)連接到鎮(zhèn)流器(14)的第二末端，第二陰極連接到線電壓源(12)；和一個(gè)跨接到燈(16)的電子啟動(dòng)器(30，126)，電子啟動(dòng)器包括，一個(gè)用于產(chǎn)生陰極電流脈沖(74)的脈沖產(chǎn)生電路((60，62，64)(108，110，112，152，154))，和一個(gè)連接到燈的第一和第二陰極的啟動(dòng)開關(guān)(30，126)并且被連接用以從脈沖產(chǎn)生電路接收陰極電流脈沖(74)，其中脈沖產(chǎn)生電路工作用以控制傳送到陰極(22，26)的陰極電流脈沖(74)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)明進(jìn)一步包括，一個(gè)反饋電路(116，118，120，128，130)，連接用以檢測(cè)一個(gè)傳送到陰極(22，26)的陰極電流，其中當(dāng)檢測(cè)一個(gè)至少等于預(yù)定值的陰極電流值時(shí)，反饋電路禁用電子啟動(dòng)器(102，160)。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的發(fā)明，其中反饋電路(116，118，120，128，130)包括，一個(gè)檢測(cè)電流(128)檢測(cè)傳送到陰極的陰極電流脈沖(74)；和一個(gè)反饋開關(guān)(120)配置被連接用以從檢測(cè)電路接收代表陰極電流脈沖(74)的信號(hào)，其中反饋開關(guān)通過從檢測(cè)裝置接收的信號(hào)來控制。
4．根據(jù)權(quán)利要求3的發(fā)明，其中反饋電路進(jìn)一步包括，一個(gè)連接到反饋開關(guān)的鎖存器電路(116，118)，其中從反饋開關(guān)接收到一個(gè)預(yù)定的電流信號(hào)時(shí)，鎖存器電路狀態(tài)改變，禁用電子啟動(dòng)器(120)。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)明，其中電子啟動(dòng)器被配置為一旦燈的放電形成自維持，電子啟動(dòng)器就停止給燈提供陰極電流脈沖。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)明，進(jìn)一步包括一個(gè)連接到脈沖產(chǎn)生電路的關(guān)閉電路，其中當(dāng)發(fā)生一個(gè)預(yù)定事件后，關(guān)閉電路工作來禁用電子啟動(dòng)器。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的發(fā)明，其中預(yù)定事件是至少其中一個(gè)預(yù)定時(shí)間段和一個(gè)檢測(cè)電流值。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的發(fā)明，進(jìn)一步包括，一個(gè)連接到關(guān)閉電路(114，122，124，146)的放電電路(122，142，144)，由此當(dāng)移去線電壓源(12)時(shí)，將通過放電電路給關(guān)閉電路提供一個(gè)放電通路。
9．根據(jù)權(quán)利要求6的發(fā)明，其中關(guān)閉電路((52，54，58)(114，122，124，146))包括，一個(gè)關(guān)閉裝置(58，114)，在電子啟動(dòng)器(18，102)工作期間，它產(chǎn)生一個(gè)具有恒定值的第一輸入；和一個(gè)連接到關(guān)閉裝置第二輸入的關(guān)閉計(jì)時(shí)器網(wǎng)絡(luò)((54，58)(122，124))，關(guān)閉計(jì)時(shí)器網(wǎng)絡(luò)配置用以在一個(gè)預(yù)定時(shí)間段后，改變到關(guān)閉電路第二輸入的輸入，其中關(guān)閉電路被啟動(dòng)以禁用電子啟動(dòng)器(18，102)。
10．根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)明，進(jìn)一步包括，一個(gè)半波整流全波信號(hào)(72)的整流電路(34，156)，由此產(chǎn)生一個(gè)半波整流電流脈沖序列(70)。
11．根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)明，其中鎮(zhèn)流器至少是120V／60Hz鎮(zhèn)流器，277V／60Hz鎮(zhèn)流器，347V／60Hz鎮(zhèn)流器和230V／50Hz鎮(zhèn)流器中的一種。
12．根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)明，其中脈沖產(chǎn)生電路((60，62，64)(108，110，112，152，154))包括，一個(gè)脈沖產(chǎn)生裝置(60，112)，它從關(guān)閉電路接收一個(gè)第一輸入；和一個(gè)脈沖超時(shí)電路((62，64)(152，154))，傳送其輸出到脈沖產(chǎn)生裝置的第二輸入，其中在關(guān)閉電路禁用電子啟動(dòng)器(18，102)以前，超時(shí)電路的輸出控制供應(yīng)給燈(16)的陰極電流脈沖(74)的產(chǎn)生。
13．根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)明，進(jìn)一步包括一個(gè)位于開關(guān)(126)和燈(16)之間的保險(xiǎn)絲元件(150)。
14．根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)明，其中燈是一個(gè)氣體放電燈。
15．在一個(gè)具有線電壓源(12)的照明電路(10)中，一個(gè)鎮(zhèn)流器(14)，一個(gè)燈(16)，一個(gè)電子鎮(zhèn)流器(18，102)跨過燈(16)被連接，電子鎮(zhèn)流器包括一個(gè)用以產(chǎn)生陰極電流脈沖(74)的脈沖產(chǎn)生電路((60，62，64)(108，110，112，152，154))，一個(gè)連接到燈第一和第二陰極的開關(guān)(30，120)，并且連接用以從脈沖產(chǎn)生電路接收陰極電流脈沖(74)；一個(gè)整流電路(34，156)，它半波整流由線電壓源傳送的全波信號(hào)(72)，其中脈沖產(chǎn)生電路工作用以限制傳送到陰極(22，26)的陰極電流脈沖(74)的持續(xù)時(shí)間，并且其中關(guān)閉電路在一個(gè)預(yù)定事件發(fā)生后工作以禁用電子啟動(dòng)器(18，102)；和一個(gè)反饋電路(116，118，120，128，130)連接用以檢測(cè)通過陰極電流脈沖(74)傳送到陰極(22，26)的電流，其中當(dāng)檢測(cè)一個(gè)至少等于預(yù)定值的電流值時(shí)，反饋電路禁用電子啟動(dòng)器(102)。
16．根據(jù)權(quán)利要求15的發(fā)明，進(jìn)一步包括，一個(gè)連接到脈沖產(chǎn)生電路的關(guān)閉電路；和一個(gè)連接到關(guān)閉電路的放電電路，由此當(dāng)移去線電壓源時(shí)，通過放電電路提供給關(guān)閉電路的一個(gè)放電路徑。
17．根據(jù)權(quán)利要求15的發(fā)明，其中鎮(zhèn)流器至少是120V／60Hz鎮(zhèn)流器，277V／60Hz鎮(zhèn)流器，347V／60Hz鎮(zhèn)流器和230V／50Hz鎮(zhèn)流器中的一種。
18．根據(jù)權(quán)利要求16的發(fā)明，其中關(guān)閉電路((52，54，58)(114，122，124，146))包括，一個(gè)關(guān)閉裝置(58，114)，在電子啟動(dòng)器(18，102)工作期間，產(chǎn)生一個(gè)具有恒定值的第一輸入；和一個(gè)連接到關(guān)閉邏輯裝置第二輸入的關(guān)閉計(jì)時(shí)器網(wǎng)絡(luò)((54，58)(122，124))，關(guān)閉計(jì)時(shí)器網(wǎng)絡(luò)被配置用以在一個(gè)預(yù)定時(shí)間段后，改變到關(guān)閉邏輯電路第二輸入的輸入，其中關(guān)閉電路被啟動(dòng)用以禁用電子啟動(dòng)器(18，102)。
19．根據(jù)權(quán)利要求15的發(fā)明，其中反饋電路(116，118，120，128，130)包括，一個(gè)檢測(cè)電路(128)，檢測(cè)傳送到燈(16)的陰極電流脈沖(74)；和一個(gè)反饋開關(guān)(120)配置被連接用以從檢測(cè)裝置接收一個(gè)代表燈啟動(dòng)脈沖(74)的信號(hào)，其中反饋開關(guān)配置通過從檢測(cè)裝置接收的信號(hào)來控制。
20．根據(jù)權(quán)利要求19的發(fā)明，進(jìn)一步包括一個(gè)連接到反饋開關(guān)(120)的鎖存器電路(116，118)，其中當(dāng)接到一個(gè)從反饋開關(guān)來的預(yù)定信號(hào)時(shí)，鎖存器狀態(tài)被改變，禁用電子啟動(dòng)器(102)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一個(gè)照明電路,包括一個(gè)線電壓源。鎮(zhèn)流器連接到線電壓源和燈上。另外含有電子啟動(dòng)器,其包括脈沖產(chǎn)生電路,開關(guān),其連接用于給燈的第一和第二陰極。脈沖產(chǎn)生電路和開關(guān)運(yùn)行以使脈沖產(chǎn)生電路限制陰極電流脈沖的持續(xù)時(shí)間。一個(gè)反饋或脈沖超時(shí)電路檢測(cè)一個(gè)由陰極電流脈沖產(chǎn)生并傳送到陰極的電流。當(dāng)檢測(cè)一個(gè)至少等于預(yù)定值的電流值時(shí),禁用電子啟動(dòng)器。當(dāng)預(yù)定事件發(fā)生后,關(guān)閉電路被用以禁用電子啟動(dòng)器。
文檔編號(hào)H05B41/18GK1291857SQ00129060
公開日2001年4月18日 申請(qǐng)日期2000年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月29日
發(fā)明者L·R·尼洛尼, M·沃斯克里齊安, L·伊爾耶斯 申請(qǐng)人:通用電氣公司