專利名稱：燈壽命終結(jié)檢測裝置、包含該檢測裝置的鎮(zhèn)流器及燈的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及燈異常狀態(tài)保護的技術領域，更具體地說，涉及燈壽命終結(jié)
(EOLL， end of lamp life)檢測裝置，以及包含該燈壽命終結(jié)檢測裝置的鎮(zhèn)流器及燈。
背景技術：
眾所周知，當熒光燈到達壽命終結(jié)(EOLL)狀態(tài)時，鎮(zhèn)流器將使燈連續(xù)工作，從而引起燈管過熱并產(chǎn)生放電"煙霧"，同時在燈陰極上產(chǎn)生非常高的電壓，以使燈和鎮(zhèn)流器處于異常和危險的狀態(tài)。因此，設計時，在鎮(zhèn)流器中必須設置燈壽命終結(jié)保護電路。
具體而言，當燈運行在EOLL期間時，在燈的兩端出現(xiàn)直流電壓。以焚光燈為例，熒光燈的載流子為電子，正常情況下燈管兩端的燈絲上涂覆有容易發(fā)射電子的涂層。電子可以在鎮(zhèn)流器的驅(qū)動下很容易地從一端燈絲發(fā)射到另一端燈絲。當燈管接近EOLL時，某一端燈絲上的發(fā)射涂層已經(jīng)M,電子無法通過涂層發(fā)射出去。而燈絲本身發(fā)射電子所需的電壓要高出通過涂層發(fā)射所需的電壓。這時一端發(fā)射電子的電壓高，另一端發(fā)射電子的電壓低，就會在燈管兩端形成直流電壓差，
參見圖l，當燈連接到鎮(zhèn)流器的地時，燈到達EOLL狀態(tài)時燈兩端的直流電壓纟艮容易通過由電阻Rl、 R2 (可選)和電容C3所組成的平均值檢波器來檢測。在檢測到燈的EOLL狀態(tài)后，現(xiàn)有技術中的處理方案是中止鎮(zhèn)流器的工作，以實現(xiàn)EOLL保護功能。但是，這種電路僅當燈連接到地時才能工作。
然而，實踐中也存在燈通過隔直流電容Cl被連接到地的情形，如圖2所示。在這種情形中，燈兩端的直流電壓不能被連接到地的由電阻Rl和電容C3所組成的平均值檢波器所檢測到。因為燈的直流電壓浮置(floating)在隔直流電容Cl的直流電壓上，并且二者不容易被區(qū)分開。但是，如上所述，即^A在燈通過隔直流電容接地的情況下，也必須實現(xiàn)EOLL保護，以便及時更換達到壽命終結(jié)的燈以及避免鎮(zhèn)流器的損壞。
4當燈沒有連接到地時，可通過HVIC(高壓柵極驅(qū)動器)來檢測在EOLL情形下燈兩端出現(xiàn)的直流電壓以執(zhí)行保護。但是這種方式僅限于特定的ASIC (專用集成電路)，因而使用ASIC可能無法滿足各種其他功能要求。而且，這種方式電路成本太高因而不適于實際應用。此外，還可通過檢測燈兩端的交流電壓實現(xiàn)EOLL保護。在燈兩端出現(xiàn)直流電壓時，由于電路中存在隔直電容，例如圖2中的Cl，燈管兩端的交流電壓同時也會升高。但是交流電壓上升的比例比直流電壓的上升比例小4艮多。所以在低功率燈的應用場合，可以檢測交流電壓代替檢測直流電壓。此外，由于國際標準對不同的燈管在EOLL時有各自的額外損耗功率要求，通常在高功率燈下檢測交流電壓無法滿足此要求。因此，這種通過檢測交流電壓來實現(xiàn)EOLL保護的方法僅僅在低功率燈情況下有效，在高功率燈的情況下不適用。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種燈壽命終結(jié)檢測裝置，該裝置可同時適用于燈連接到地和不連接到地的情形而不需要配備特定功能的電子元件或者ASIC，從而簡化了燈壽命終結(jié)檢測電路結(jié)構(gòu)，降低了成本，提高了操作可靠性。
具體地說，根據(jù)本發(fā)明的笫一方面，提供一種燈壽命終結(jié)檢測裝置，包
括
燈壽命終結(jié)電壓檢測支路，其適于并聯(lián)在燈的兩端，用于檢測在燈進入壽命終結(jié)狀態(tài)時燈兩端的電壓；以及
與燈壽命終結(jié)電壓檢測支路耦接的燈壽命終結(jié)故障信號產(chǎn)生支路，用于根據(jù)燈壽命終結(jié)電壓檢測支路所檢測的電壓來產(chǎn)生表示燈進入壽命終結(jié)狀態(tài)的燈壽命終結(jié)故障信號。
通過本發(fā)明，可通過產(chǎn)生用于保護的清晰的信號來檢測燈的壽命終結(jié)，而不論燈是否連接到地。結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，操作可靠。


通過結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
的描述，可以清楚本發(fā)明的以上的和其它目的、特點和優(yōu)點。在各附圖中，相同的附圖標記表示相同或者類似的功能部件。在附圖中圖1是示出了現(xiàn)有技術中當燈接地時進行燈壽命終結(jié)檢測的電路筒圖2是示出了現(xiàn)有技術中當燈通過隔直流電^地時的電路簡圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的燈壽命終結(jié)檢測裝置的電路筒
圖4是示出了對圖3中所示的燈壽命終結(jié)檢測裝置進行的一種應用的電路簡圖5是示出了對圖3中所示的燈壽命終結(jié)檢測裝置進行的另一種應用的電路筒圖6是示出了對圖3中所示的燈壽命終結(jié)檢測裝置進行的又一種應用的電路筒圖。
具體實施例方式
圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的燈壽命終結(jié)檢測裝置的電路簡圖。在圖3中，晶體管Q1、 02、電感L1、電容C2、 Cl和燈構(gòu)成一個典型的半橋逆變器，這種逆變器廣泛地用作為用于熒光燈的鎮(zhèn)流器。在工作中，晶體管Q1、 Q2輪流飽和導通。半橋逆變器在晶體管Q1和Q2之間的節(jié)點A處輸出近似方波的脈沖，通過燈啟動電容C2的電流方向交替變化，使電感L1、電容C2、 Cl組成的串聯(lián)諧振電路發(fā)生諧振，于是在啟動電容C2兩端產(chǎn)生一個高諧振電壓脈沖并施加到燈管兩端，將燈管擊穿、點亮。 一旦燈被成功啟動，則il^穩(wěn)態(tài)工作，電感L1起穩(wěn)流作用。
燈通過隔直流電容C1連接到地。電阻R1和電容C3構(gòu)成平均值檢波器，用于感測燈的直流電壓。Tla是變壓器Tl (圖中未示出)的一個初級繞組，其利用該變壓器Tl的耦合次級繞組(圖中未示出)把表示燈壽命終結(jié)的故障信號轉(zhuǎn)換為任一所需的電平。電阻R5、雙向交流開關二極管Diac (例如STM制造的DB3 )以及Tla構(gòu)成電容C3的放電路徑。當燈運行在正常情況下時，電容C3上的電壓為零；當電容C3上的電壓沒有超過Diac的接通電壓時，電容C3的電壓與燈兩端的直流電壓為電壓跟隨關系；當燈運行在EOLL情形下時，電容C3上的電壓將超過Diac的接通電壓。此時，電容C3經(jīng)由雙向交流開關二極管Diac、電阻R5和繞組Tla構(gòu)成的路徑放電。于是， 一個清晰的信號將被傳送到變壓器Tl的與繞組Tla相耦合的其他繞組。通過適當?shù)碾娐穅設計，可使得該信號無論在功率、時間還是幅度上都遠大于周圍的噪音和干擾信號，從而可作為用于EOLL保護的觸發(fā)信號。
6這種電路參數(shù)設計可由本領域技術人員根據(jù)實際要求來完成。
根據(jù)上面對燈的EOLL狀態(tài)的原理的描述可知，燈絲上的發(fā)射涂層的耗盡有一個過程。當兩端燈絲上發(fā)射涂層的消耗程度不同時，就會在燈兩端產(chǎn)生直流電壓差。但是，并非一出現(xiàn)這種電壓差就判斷燈達到了 EOLL狀態(tài)，而是當這種電壓差到一定值時才認為燈達到EOLL狀態(tài)。這個電壓值就^K吏得電容C3上的電壓超過Diac的接通電壓的值。因此，當燈達到EOLL狀態(tài)時，燈兩端的直流電壓達到一個特定的值，這時就需要采取保護措施，否則可能對鎮(zhèn)流器及其相關電路造成損害。
如上所述，由于在實際應用環(huán)境中無法預先判定燈達到EOLL狀態(tài)時其兩端直流電壓的方向，所以在本發(fā)明的這種燈壽命終結(jié)檢測裝置中，需JHt用雙向的檢測元件，即雙向交流開關二極管Diac用作燈的正常狀態(tài)和異常狀態(tài)的判斷單元。本領域技術人員容易理解，該Diac還可用其他具有雙向?qū)üδ艿脑蛘吖δ軌K替換。變壓器Tl在此是作為信號耦合傳遞元件，還可用其他具有信號耦合傳遞功能的元件或者功能塊替換，例如某些光電耦合元件。
從上面的描述可看出，在圖3中，由電阻R1、電容C3、電阻R5、雙向交流開關二極管Diac以及變壓器Tl構(gòu)成本發(fā)明的燈壽命終結(jié)檢測裝置，整體上由附圖標記301表示。在該燈壽命終結(jié)檢測裝置301中，電阻R1和電容C3構(gòu)成的平均值檢波器相當于一個燈壽命終結(jié)電壓檢測支路，其并聯(lián)在燈的兩端，用于檢測在燈壽終結(jié)狀態(tài)下該燈兩端的電壓。電阻R5，雙向交流開關二極管Diac以及變壓器Tl所構(gòu)成的電容C3的放電路徑相當于一個燈壽命終結(jié)故障信號產(chǎn)生支路，用于根據(jù)電容C3上所檢測的電壓來產(chǎn)生表示燈進入壽命終結(jié)狀態(tài)的燈壽命終結(jié)故障信號。其中的雙向交流開關二極管Diac相當于一個燈壽命終結(jié)故障判斷單元，其導通意味著燈ii^壽命終結(jié)狀態(tài)。變壓器T1相當于一個燈壽命終結(jié)故障信號產(chǎn)生單元，該變壓器T1的初級繞組Tla在雙向交流開關二極管Diac導通時傳遞燈壽命終結(jié)故障信號產(chǎn)生支路中所產(chǎn)生的信號，該變壓器的次級繞組Tlb與初級繞組Tla相耦合，以便根據(jù)雙向交流開關二極管Diac的導通產(chǎn)生燈壽命終結(jié)故障信號。該燈壽命終結(jié)檢測裝置301可作為鎮(zhèn)流器的一個組成部分。
下面筒單介紹運用了上述原理的兩種具體應用電路。
圖4是示出了對圖3中所示的燈壽命終結(jié)檢測裝置進行的一種應用的電路簡圖，其中附圖標記401表示的電路功能塊對應于圖3中附圖標記301所指示的燈壽命終結(jié)檢測裝置。如圖4中示出的電路適用于由結(jié)合了作為EOLL保護功能的窗口比較器的ASIC所控制的鎮(zhèn)流器。
如圖4所示，Tla和Tib是變壓器Tl的兩個耦合繞組。Zl是齊納二極管。電源Vref和電阻R6、 R7被結(jié)合在用虛線框框出的ASIC中。如參照上面的圖3所描述的， 一旦由電容C3上的電壓所代表的、燈兩端的直流電壓超過Diac的導通電壓， 一個清晰的信號就通過繞組Tla被傳送到與繞組Tla耦合的繞組Tlb，接著電容C4的電壓將增加或者減小以觸發(fā)結(jié)合在ASIC中的EOLL保護功能。在該電路中，繞組Tlb實際上用作為ASIC內(nèi)置的窗口比較器(未示出)的信號提供器。
此窗口比較器IC工作原理如下內(nèi)部的參考電壓Vref (典型值例如為5V)通過兩個阻值很高的電阻R6， R7 (典型值例如分別為200k歐姆)分壓得到一個基準值(典型值例如為2.5V)加在窗口比較器的輸入端。該窗口比較器會判斷其輸入端的電壓是否超出其內(nèi)置的上下閾值(典型值例如為上閾值-4.0V，下閾值=l.OV)。如果其輸入值在上下閾值中間，則窗口比較器的輸出為無效； 一旦其輸入值低于下閾值或高于上閾值，則該窗口比較器的輸出變?yōu)橛行??？梢愿鶕?jù)此窗口比較器的輸出執(zhí)行不同的處理，例如EOLL保護處理。結(jié)合圖4，當燈達到壽命終結(jié)時，假設當時由變壓器T1傳輸過來的電壓信號為左正右負，則此時變壓器繞組Tlb的電流方向為從右到左。此時窗口比較器的輸入(與電容C4的電壓相關)下降到小于窗口比較器的下閾值，觸發(fā)比較器的輸出有效，使得ASIC執(zhí)行EOLL處理過程。這種ASIC例如是BL8305，電容C4的兩端分別連接在BL8305的11管腳和8管腳。當然，也可以使用與BL8305具有類似功能的其他ASIC，引腳的連接關系也可根據(jù)實際情況進行調(diào)整。此外，上述窗口比較器的各參數(shù)值可根據(jù)實際情況進行相應的設置，在此不再贅述。
圖5是示出了對圖3中所示的燈壽命終結(jié)檢測裝置進行的另一種應用的電路簡圖，其中附圖標記501表示的電路功能塊對應于圖3中附圖標記301所指示的燈壽命終結(jié)檢測裝置。如圖5所示，該電路適用于不具有用于EOLL檢測的窗口比較器的鎮(zhèn)流器。Tla和Tlb是變壓器Tl的兩個耦合繞組。Dl-D4是二極管。 一旦Diac被觸發(fā)，就從Tlb產(chǎn)生一個清晰的信號以驅(qū)動鎮(zhèn)流器的保護電路。如圖6所示，當繞組Tlb上產(chǎn)生的電壓的極性為左正右負時，二極管D1， D4導通，二極管D2， D3截止，電流的流向是D4—Tlb—Dl。當繞組Tlb上產(chǎn)生的電壓的極性為左負右正時，二極管D2， D3導通，二極管D1， D4截止，電流的流向是D2—Tlb—D3。由此，在繞組Tlb所在的電路的兩輸出端a， b產(chǎn)生觸發(fā)EOLL保護功能的觸發(fā)信號。該觸發(fā)信號可被設計成使得EOLL保護電路的觸發(fā)盡可能筒單的任何所需要的電平。
此外，在存在一個以上與負載電路并聯(lián)的燈的情況下，當變壓器的繞組耦合在一起時， 一個變壓器就足以檢測每個燈的EOLL。例如，如圖6所示，由一個半橋逆變器驅(qū)動兩個燈Ll， Lll。其中附圖標記601和602表示的電路功能塊分別對應于圖3中的附圖標記301所指示的燈壽命終結(jié)檢測裝置301。在這種情況下，僅需要一個具有三個耦合繞組，即初級繞組Tla、 Tla，和次級繞組Tlb的變壓器就足夠了。繞組Tlb在圖6中沒有示出。但是，其在實踐中是存在的，并且具有與圖4和圖5中的繞組Tlb相同的功能，即，用作為觸發(fā)EOLL保護功能的信號提供器。在實際應用過程中，只要有一個燈進入EOLL狀態(tài)，保護電路就需要工作以便保護鎮(zhèn)流器免受損害，而無需判斷是哪個燈達到EOLL狀態(tài)。只要EOLL保護功能還沒有動作，則相應的燈壽命終結(jié)檢測裝置將不斷周期性發(fā)出信號。由于兩個以上的燈同時it^EOLL，并且各燈兩端所產(chǎn)生的直流電壓方向相反但是幅值相同的可能性其實無限趨近于零，因此在實際產(chǎn)品中可以忽略這種情形。即使需要判斷是哪個燈達到EOLL狀態(tài)，本領域技術人員也容易想到可以通過設置相應的判斷裝置或者為每個初級繞組Tla、 Tla，分別設置獨立的次級繞組來實現(xiàn)。此夕卜，雖然圖6中給出了由一個逆變器驅(qū)動兩個燈的情形，但是，本領域技術人員容易理解，圖6中的燈壽命終結(jié)檢測模式可應用于任意數(shù)量的燈的情形。
盡管在上述的實施例中，燈壽命終結(jié)檢測裝置應用于低壓7jC銀放電燈，即通常所說的熒光燈。但是，本發(fā)明的燈壽命終結(jié)檢測裝置同樣也可以適用于各種氣體放電燈。這種燈壽命終結(jié)檢測裝置構(gòu)成為燈鎮(zhèn)流器的組成部分。
因此，本發(fā)明實際上還提供了 一種包含有上述的燈壽命終結(jié)檢測裝置的鎮(zhèn)流器，以及應用這種鎮(zhèn)流器的燈。
盡管上面已經(jīng)通i^t本發(fā)明的具體實施例的描iW本發(fā)明進行了披露，但是，應該理解，本領域的技術人員可在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)設計對本發(fā)明的各種修改、改進或者等同物。這些修改、改進或者等同物也應當被認為包括在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種燈壽命終結(jié)檢測裝置(301)，包括燈壽命終結(jié)電壓檢測支路(R1，C3)，其適于并聯(lián)在燈的兩端，用于檢測在燈進入壽命終結(jié)狀態(tài)時燈兩端的電壓；以及與燈壽命終結(jié)電壓檢測支路耦接的燈壽命終結(jié)故障信號產(chǎn)生支路(R5，Diac，T1)，用于根據(jù)燈壽命終結(jié)電壓檢測支路所檢測的電壓來產(chǎn)生表示燈進入壽命終結(jié)狀態(tài)的燈壽命終結(jié)故障信號。
2. 如權(quán)利要求1所述的燈壽命終結(jié)檢測裝置，其中所述燈壽命終結(jié)電壓檢測支路(Rl， C3)包括在燈兩端串聯(lián)連接的檢測電阻(Rl)和檢測電容(C3)，其中，所述燈壽命終結(jié)故障信號產(chǎn)生支路(R5， Diac， Tl)并聯(lián)連接在該燈壽命終結(jié)電壓檢測支路的檢測電容(C3 )兩端。
3. 如權(quán)利要求2所述的燈壽命終結(jié)檢測裝置，其中所述燈壽命終結(jié)故障信號產(chǎn)生(R5， Diac， Tl)支路包括燈壽命終結(jié)故障判斷單元(Diac)，用于當燈進入壽命終結(jié)狀態(tài)時使得燈壽命終結(jié)故障信號產(chǎn)生支路接通以便為所述檢測電容(C3)放電；燈壽命終結(jié)故障信號產(chǎn)生單元(Tla， Tlb)，其與燈壽命終結(jié)故障判斷單元(Diac)串^接，用于當燈壽命終結(jié)故障信號產(chǎn)生支珞接通后傳遞該支路中產(chǎn)生的信號，以便產(chǎn)生燈壽命終結(jié)故障信號。
4. 如權(quán)利要求3所述的燈壽命終結(jié)檢測裝置，其中在所述燈壽命終結(jié)故障信號產(chǎn)生支路(R5, Diac, Tl)中,所述燈壽命終結(jié)故障判斷單元由雙向交流開關(Diac) 二極管構(gòu)成，所述燈壽命終結(jié)故障信號產(chǎn)生單元由變壓器(T1)構(gòu)成，該變壓器的初級繞組(Tla)與所述燈壽命終結(jié)故障判斷單元(Diac)串聯(lián)連接，用于傳遞燈壽命終結(jié)故障信號產(chǎn)生支路(R5， Diac， Tl)中產(chǎn)生的信號，該變壓器的次級繞組(Tlb)用于產(chǎn)生燈壽命終結(jié)故障信號，其中，所述燈壽命終結(jié)故障信號產(chǎn)生支路還包括與所述燈壽命終結(jié)故障判斷單元(Diac)和所述燈壽命終結(jié)故障信號 產(chǎn)生單元串聯(lián)的電阻(R5)。
5. 如權(quán)利要求4所述的燈壽命終結(jié)檢測裝置，還包括耦接 有所述變壓器的次級繞組(Tlb)的燈壽命終結(jié)保護觸發(fā)信號產(chǎn)生 支路，該支路產(chǎn)生用于觸發(fā)燈壽命終結(jié)保護功能的觸發(fā)信號。
6. 如權(quán)利要求5所述的燈壽命終結(jié)檢測裝置，其中所述燈 壽命終結(jié)保護觸發(fā)信號產(chǎn)生支路包括與變壓器的次級繞組(Tlb) 的一端耦接的穩(wěn)壓二極管(Zl)以及與該次級繞組(Tlb)的另一 端耦接的觸發(fā)信號產(chǎn)生電容(C4),其中穩(wěn)壓二極管(Zl)的陰 極耦接到該次級繞組(Tlb)的一端，陽極耦接到觸發(fā)信號產(chǎn)生電 容(C4)的、不與該次級繞組(Tlb)相耦接的一端，所述觸發(fā)信 號產(chǎn)生電容(C4)的兩端與專用集成電路中用于燈壽命終結(jié)保 護功能的管腳耦接。
7. 如權(quán)利要求6所述的燈壽命終結(jié)檢測裝置，其中所述專 用集成電路為BL8305,所述觸發(fā)信號產(chǎn)生電容(C4)的兩端分 別與BL8305的11管腳和8管腳耦接。
8. 如權(quán)利要求5所述的燈壽命終結(jié)檢測裝置，其中所述燈 壽命終結(jié)保護觸發(fā)信號產(chǎn)生支路包括并聯(lián)連接的第一二極管支 路(D1, D4)和第二二極管支路(D2， D3),每個二極管支路 包括串聯(lián)連接的兩個二極管，所述變壓器的次級繞組(Tlb)的 兩端分別耦接在該兩個二極管支路的中點。
9. 如權(quán)利要求4-8中任一項所述的燈壽命終結(jié)檢測裝置， 其中該燈壽命終結(jié)檢測裝置被配置成適于為多個燈進行燈壽命 終結(jié)檢測，其中在每一個燈的兩端分別并聯(lián)連接一個燈壽命終結(jié) 電壓檢測支路和與該燈壽命終結(jié)電壓檢測支路耦接的 一個燈壽 命終結(jié)故障信號產(chǎn)生支路，其中，在各燈壽命終結(jié)故障信號產(chǎn)生 支路中所包含的變壓器的初級繞組和次級繞組(Tla,Tla，， Tlb) 是同一個變壓器的初級繞組和次級繞組。
10. —種具有如權(quán)利要求1-9中任一項所述的燈壽命終結(jié)檢 測裝置的鎮(zhèn)流器。
11. 一種具有如權(quán)利要求10所述的鎮(zhèn)流器的燈。
全文摘要
本發(fā)明提供一種燈壽命終結(jié)檢測裝置，包括燈壽命終結(jié)電壓檢測支路，其適于并聯(lián)在燈的兩端，用于檢測在燈進入壽命終結(jié)狀態(tài)時燈兩端的電壓；以及與燈壽命終結(jié)電壓檢測支路耦接的燈壽命終結(jié)故障信號產(chǎn)生支路，用于根據(jù)燈壽命終結(jié)電壓檢測支路所檢測的電壓來產(chǎn)生表示燈進入壽命終結(jié)狀態(tài)的燈壽命終結(jié)故障信號。利用本發(fā)明的燈壽命終結(jié)檢測裝置，可檢測到表示燈的壽命終結(jié)的清晰的信號，而不論燈是否連接到地。結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，操作可靠。還提供了一種包含有上述的燈壽命終結(jié)檢測裝置的鎮(zhèn)流器，以及應用這種鎮(zhèn)流器的燈。
文檔編號H05B37/00GK101500362SQ200810006809
公開日2009年8月5日 申請日期2008年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月31日
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