專利名稱：利用多燈操作裝置的hid燈類型的識別和照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于高壓氣體放電燈(HID燈)的操作裝置。本發(fā)明尤其是涉及能識 別相連的HID燈的類型且尤其是瓦數(shù)(額定功率級)的操作裝置，以便例如根據(jù)識別結(jié)果 來調(diào)節(jié)出HID燈的工作參數(shù)。就是說，“類型識別”或“識別”是指操作裝置評價規(guī)定的反饋參數(shù)(測量值)，以 便據(jù)此例如根據(jù)表或函數(shù)來調(diào)節(jié)出用于相連的發(fā)光裝置的工作參數(shù)。本發(fā)明還涉及照明系統(tǒng)，它具有包括這種操作裝置的發(fā)光裝置。
背景技術(shù)：
在電子鎮(zhèn)流器領(lǐng)域知道這樣的鎮(zhèn)流器，其針對某燈類型構(gòu)建并能與不同類型的燈 使用。就是說，在這種所謂的能操作不同類型的燈尤其是有不同額定功率(瓦數(shù))的燈的 多燈鎮(zhèn)流器中要求識別實際相連的燈和進而燈瓦數(shù)，以便使燈能最佳地即以適當?shù)墓ぷ鲄?數(shù)(電壓、電流、頻率等)操作?！岸酂簟币虼税懿僮饕粋€或多個燈的操作裝置。低壓氣體放電燈能夠由操作裝置通過測定燈絲電阻來相對簡單地識別。為了識別 低壓氣體放電燈，例如通過電阻測量機構(gòu)、電壓測量機構(gòu)或者溫度測量機構(gòu)來測量燈絲電 阻的瞬間實際值、相連的氣體放電燈的燈電壓或者說外部溫度并且輸送給操作裝置以供評 價，在這里，操作裝置可以根據(jù)所測的參數(shù)值推斷出某種燈類型。而在高壓氣體放電燈(也稱為HID燈，英文名稱是“high intensity discharge”) 中無法做到這種燈絲識別。因此，US2004/0113567A1提出，首先點亮高壓氣體放電燈，隨后根據(jù)U/I特征曲線 的至少一個值來推斷燈類型。為此，在放電開始后要監(jiān)測燈的輸出參數(shù)。此時的問題是，在測定所謂的等效阻抗時，不同瓦數(shù)(例如70瓦或150瓦)可能 顯示相同的值，因此根據(jù)該參數(shù)無法明確區(qū)分。此外，燈識別由此變得更困難，這是因為該 參數(shù)根據(jù)燈類型在燈的使用壽命中可能顯著變化。因此，該公知方法的缺點是燈識別不可罪。

發(fā)明內(nèi)容
對此，本發(fā)明設定以下任務，提供一種識別高壓氣體放電燈類型尤其是功率級 (瓦數(shù))的改善的技術(shù)，借此尤其簡化多燈操作裝置的使用。該任務通過權(quán)利要求的特征部分特征來完成，其中，權(quán)利要求的組合是對所提出 任務的非常優(yōu)選的解決方案。本發(fā)明提出一種識別連接在多燈操作裝置上的不同高壓氣體放電燈(EL)、尤其是 具有不同額定功率(Pmin，Pmax)的高壓氣體放電燈(EL)的方法。此時根據(jù)斜率，尤其是在 HID燈的特征曲線的規(guī)定的且優(yōu)選優(yōu)選對所有測量都是恒定的工作點測定的HID燈電流/ 電壓特征曲線的斜率的正負來進行識別。就是說，該操作裝置配置用于測定燈電壓和燈電流或者說單獨或組合確定燈電流和燈電壓的參數(shù)并且通過調(diào)整器保持工作點穩(wěn)定不變。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于從不同額定功率中識別與多燈操作裝置相 連的高壓氣體放電燈的方法。該多燈操作裝置可以產(chǎn)生與不同額定功率對應的不同操作功 率。提供以下步驟-以最小操作功率操作高壓氣體放電燈，_查明隨該操作功率出現(xiàn)的操作點是否在具有正斜率的高壓氣體放電燈的電壓/ 電流特征曲線區(qū)域內(nèi)。如果是，則識別為該相連的高壓氣體放電燈的額定功率對應于在第 一步驟調(diào)節(jié)出的操作功率。_如果操作點不在具有正斜率的電壓/電流特征曲線區(qū)域內(nèi)，則識別為相連的高 壓氣體放電燈的額定功率不對應于在第一步驟調(diào)節(jié)出的操作功率。在一種從較小額定功率和較大額定功率中識別一個額定功率的方法中判斷，如果 操作點不在具有正斜率的電壓/電流特征曲線區(qū)域內(nèi)，則相連的高壓氣體放電燈的額定功 率對應于較大額定功率。在從多個額定功率識別一個額定功率的方法中，如果操作點不在有正斜率的電壓 /電流特征曲線區(qū)域內(nèi)，一直以下一個最小操作功率遞歸執(zhí)行前三個步驟，直到操作點在具 有正斜率的電壓/電流特征曲線區(qū)域內(nèi)。為了求出斜率，優(yōu)選優(yōu)選從操作點起如此減少所供應的操作功率，即調(diào)節(jié)出第二 操作點。隨后，求出操作點的燈電壓和第二操作點的燈電壓之差。
優(yōu)選優(yōu)選暫時存儲操作點的燈電壓和第二操作點的燈電壓。該斜率可優(yōu)選優(yōu)選在該操作點求出。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種集成電路，其設計用于執(zhí)行這種方法。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種多燈操作裝置用于操作高壓氣體放電燈，它 具有執(zhí)行這種方法的控制單元。本發(fā)明涉及一種發(fā)光裝置，其包括具有一個或多個高壓氣體放電燈以及這種操作 裝置。此外，本發(fā)明還涉及一種照明系統(tǒng)，它具有包括這種操作裝置的發(fā)光裝置。


現(xiàn)在，將參照附圖并結(jié)合優(yōu)選實施例來詳細說明其它的特征、優(yōu)點和性能，其中圖1示意表示本發(fā)明的一個實施方式，圖2表示高壓氣體放電燈的U/I特征曲線，圖3對照示出有不同瓦數(shù)的高壓氣體放電燈的兩條U/I特征曲線，圖4表示用于識別燈類型的本發(fā)明方法的圖，圖5表示根據(jù)本發(fā)明在三個不同額定功率時識別燈類型的圖。
具體實施例方式圖1示意表示本發(fā)明的一個實施方式。圖1所示的電路結(jié)構(gòu)是電子鎮(zhèn)流器的一部 分并且包括直流/交流逆變器的多個可控開關(guān)S1-S4，它們布線連成一個全橋。作為開關(guān) S1-S4，優(yōu)選采用場效應晶體管。
整流電壓Ubus施加在全橋上，該整流電壓源于采用了該電路結(jié)構(gòu)的相應電子鎮(zhèn) 流器的合適的直流電壓源。直流電壓Ubus例如可以通過利用由去無線電干擾元件和整流 器構(gòu)成的組件轉(zhuǎn)換所施加的電網(wǎng)電壓來產(chǎn)生。不過，或者也可以采用任何其他的直流電壓 源。在圖1所示全橋電路(全橋)的電橋分路中，設有待控的氣體放電燈EL，尤其是高 壓氣體放電燈。圖1所示的電路結(jié)構(gòu)尤其適用于操作需要很高的點亮電壓的金屬鹵素高壓 氣體放電燈。高壓氣體放電燈與低壓氣體放電燈的區(qū)別尤其在于其需要較高的點亮電壓并 且在其較小燈體中出現(xiàn)較高壓力。此外，高壓氣體放電燈還具有較高的亮度。圖1所示全橋的電橋分路與一個串聯(lián)諧振電路相連，其包括一個電感L1和一個電 容C1，電容C1作用在電感L1的分接點并通過另一個可控開關(guān)S5與開關(guān)S4并聯(lián)。此外，設 有斬波電路或濾波電路，其具有另一個電感L2和另一個電容C2，這些元件如圖1所示布線 連接。還有一個電阻R1與該全橋連接，該電阻作為電流測量電阻(并聯(lián)電阻)。分壓器R2、R3被用于測量輸入電壓并且如上所述，電阻R1用于測量燈電流。此外，圖1示出一個中心控制電路1，中心控制電路1由供電電壓裝置VDD供電。 控制電路1可以是集成電路，尤其是設計成專用集成電路(ASIC)或微處理器(或其復合 型)。全橋的開關(guān)S1-S4和開關(guān)S5的控制通過控制電路1的與晶體管柵極相連的端子 A1-A5來進行。通過其它測量端子M1、M2，可以分別測量燈電壓和燈電流。包括電感L1和電容C1的上述串聯(lián)諧振電路與另一個電容C2聯(lián)合用于尤其是點 亮高壓氣體放電燈EL。為此，激勵串聯(lián)諧振電路諧振，即給燈供應一個對應于諧振頻率的頻 率(或其多倍)。諧振電路的激勵優(yōu)選通過交替接通開關(guān)S1和S2來實現(xiàn)。點亮后，起動該燈的正常操作。包括可控開關(guān)S1-S4的該全橋通過本身已知的方 式在正常操作中來操作，即包括開關(guān)S1和S4或者S2和S3的兩個電橋?qū)蔷€被交替投入 工作和解除工作，因此兩個電橋?qū)蔷€的相應開關(guān)被交替或者說互補地通斷。此時，被起動的電橋?qū)蔷€由一個高頻脈沖開關(guān)和一個低頻脈沖開關(guān)構(gòu)成。優(yōu)選 S1和S2是高頻脈沖開關(guān)，S3和S4是低頻脈沖開關(guān)。開關(guān)S1-S4的通斷優(yōu)選借助控制電路1的高頻脈寬調(diào)制控制信號來實現(xiàn)，該信號 借助由元件L2和C2構(gòu)成的濾波電路或斬波電路被濾波，從而在氣體放電燈EL上只有線性 電流平均值。因此，借助脈寬調(diào)制控制信號可以控制供給燈EL的功率，或者說在考慮由測量端 子Ml、M2測量的燈電壓和燈電流情況下被調(diào)整。燈EL的識別不受全橋電路的約束，也不受所述的操作方法的約束。例如也可以選 擇半橋電路(包括兩個串連的互補定時脈沖的開關(guān))來操作燈EL。識別也不受燈EL的操 作方式的約束。例如，作為利用低頻矩形電壓的上述方法的替代方式，也可以選擇高頻操 作。在高頻操作中，可以選擇例如一個半橋電路作為電路結(jié)構(gòu)。該半橋電路的兩個開關(guān)被 交替施加脈沖。在此結(jié)構(gòu)中，燈EL也可安置在由至少一個電感和至少一個電容構(gòu)成的該串 聯(lián)諧振電路中。在燈EL點亮后，它還能以高頻交流電壓來操作，該高頻交流電壓在該串聯(lián) 諧振電路中因諧振激勵而對半橋電路的兩個開關(guān)交替施加脈沖而產(chǎn)生，即兩個開關(guān)以該燈 的對應于諧振頻率的頻率(或其多倍，諧波)來控制。為了達到諧振激勵，該頻率只接近諧
6振頻率就夠了。圖2表示70瓦高壓氣體放電燈的電壓/電流特征曲線K1。在低電流值時，所示的U/I特征曲線眾所周知地首先示出具有負電阻斜率的第一 區(qū)域11，即直到換向最小點13，電壓隨著電流增大而降低。隨后，在第二區(qū)域12中，高壓氣 體放電燈的電壓隨著電流增大而又增大。在第二區(qū)域12中，電阻斜率又變?yōu)檎?。就是在第二區(qū)域12中，即在高壓氣體放電 燈EL的正常操作點m位于增大分支中，以便保證穩(wěn)定的燈操作。就是說，在正常操作點m的附近，高壓氣體放電燈的電壓/電流特征曲線的斜率 為正。如果首先減小燈電流，則燈電壓減小。該性能一直存在，直到換向最小點13。如果現(xiàn)在給該70瓦高壓氣體放電燈供應0瓦功率，則該燈的相應操作點m位于 具有正電阻斜率的U/I特征曲線區(qū)域12內(nèi)。此外，圖3還示出150瓦高壓氣體放電燈的U/I特征曲線K2。如果該150瓦燈以上述的適于70瓦燈的70瓦功率來操作，則對于該電路結(jié)構(gòu)出 現(xiàn)操作點N2。因為整體移位的特征曲線K2，所以該新操作點N2具有負的電阻斜率?，F(xiàn)在，本發(fā)明利用以下事實，即，高壓氣體放電燈的正常操作點被選擇在U/I特征 曲線的增大分支12中。根據(jù)本發(fā)明，從在操作點m和N2上的U/I特征曲線的斜率的正負 和/或大小，可以推斷該所用的高壓氣體放電燈EL是否以合適的功率來操作。就是說，本發(fā)明提出一種U/I特征曲線的差別測量。這可被用于在一個操作點測 量U/I特征曲線的斜率的正負和/或大小，以便又由此(例如通過表對照)調(diào)節(jié)出用于操 作燈的工作參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，能操作不同燈類型的多燈鎮(zhèn)流器可以如此識別相連的高壓氣體放電 燈，即，在操作點直接或間接求出U/I特征曲線的斜率并且檢查其正負。斜率絕對值優(yōu)選是 不重要的，只要能根據(jù)直接或間接的U/I測量而推導出斜率的正負就行了。若求出的斜率為負，則該燈的操作點位于區(qū)域11內(nèi)，在此區(qū)域內(nèi)，電壓隨電流增 大而降低。由此能推斷燈EL以很小的功率工作。而若求出的斜率為正，則該燈的操作點位 于燈電流和燈電壓同時增大的區(qū)域12內(nèi)，這意味著合適或者適當?shù)墓β使D4表示一個多燈鎮(zhèn)流器如何能識別相連的高壓氣體放電燈或者說其瓦數(shù)。假定多燈鎮(zhèn)流器能操作具有例如70瓦的第一功率Pmin或具有例如150瓦的較大 的第二功率Pmax的燈。在第一方法步驟S1中，在點亮后，通過相應控制開關(guān)S1-S4給相連的高壓氣體放 電燈EL供應較小功率。隨后，在S2求出該燈的操作點N1，即測量燈電流和燈電壓。該燈參數(shù)的測量例如 通過控制電路1的上述測量端子Ml、M2來進行。直接或間接測定的、在供應第一功率Pmin時出現(xiàn)的燈電流和燈電壓的值在下個 步驟S3中被存儲在控制電路1的存儲單元5中，以便能隨后獲得。在S4全橋所產(chǎn)生的功率隨后被減小，從而加在高壓氣體放電燈EL上的電流平均 值同樣減小。該所產(chǎn)生的功率例如減小最多10%。為了確定新的操作點m ’，在S5重新測定燈電流以及燈電壓并在S6存儲在存儲單 元5中。
相連的高壓氣體放電燈的在操作點m和ΝΓ之間的電壓/電流特征曲線的斜率 Δ隨后在S7借助以下公式來計算Δ = (V1-V1，)/(11-11，)如果在S8該斜率Δ為正，則在S9可以推斷與該電子鎮(zhèn)流器連接的高壓氣體放電 燈具有額定功率Pmin，其中該鎮(zhèn)流器以該功率Pmin操作該燈。除此之外或作為替代，也可以評價斜率的大小。如果不是，則在S9’鎮(zhèn)流器或者控制電路1由此得知相連的燈具有額定功率Pmax 并且以該功率Pmax來工作。代替在S7計算斜率Δ或者電阻斜率并且隨后在S8求出斜率Δ的正負，或者可 以只求出差(V1-V1’ )的正負，因為該差(11-11’)本身保持為正。該方法也可以用于這樣的鎮(zhèn)流器，該鎮(zhèn)流器可提供多于兩個輸出功率。多燈鎮(zhèn)流 器例如可以設置用于操作具有3個不同額定功率P1、P2和P3的燈，其中Pl < P2 < P3。在此情況下，鎮(zhèn)流器也可以如此識別相連的燈的瓦數(shù)，參照圖4所述的方法被重 復進行。為此，首先如此進行圖4的識別方法，即該氣體放電燈以最小功率Pl操作，參見圖 5的步驟Sll。與第一實施例中相似，在S12，在該低瓦數(shù)Pl的操作點上查明燈是否已經(jīng)在具有 正斜率或者說正電阻斜率的u/ 特征曲線區(qū)域內(nèi)。如果該斜率為正，則在S13可以針對氣 體放電燈推斷額定功率P1。如果不是，則可排除該功率Pl，從而僅還有可能的額定功率P2和P3供選擇。循環(huán) 采用識別方法意味著，在S13’燈現(xiàn)在以功率P2操作，并且在S14檢查是否電阻斜率現(xiàn)在為 正，在S15、S15’這應推斷出額定功率P2或者P3。不需要必須在每次燈啟動時識別燈。該操作裝置也能在存儲器中存儲與此相關(guān)的 來自一次執(zhí)行的燈識別的信息。該存儲器可被集成在控制電路1中，但也可以在外部(在 操作裝置內(nèi)或至少在照明系統(tǒng)內(nèi))，其中控制電路1可以訪問它。在完成一次燈識別后，控 制電路1可以在存儲器中存儲關(guān)于所識別的燈類型或根據(jù)識別結(jié)果要選擇的燈工作參數(shù) 的信息。該信息可在重新起動過程中從存儲器中被詢問。存儲關(guān)于所識別的燈類型的信息 帶來以下好處，即，不必在每次燈啟動時進行識別。例如可以只在第一次將操作裝置投入工 作時執(zhí)行燈的識別。也存在以下可能性，即，燈類型的識別可以通過發(fā)出換燈信號或者識別 出燈更換來啟動。這例如通過在工作中取下燈來進行或通過外界發(fā)出信號來進行。外界發(fā) 出信號例如可以通過重復通斷電網(wǎng)或通過經(jīng)過現(xiàn)有接口發(fā)出的外部控制指令來實現(xiàn)。存儲 器此時優(yōu)選是非易失存儲器，它在操作裝置斷電后還可供使用。作為存儲器，也可以采用這 樣的保險絲，其為了發(fā)信號表示某燈類型而能熔斷。例如，考慮圖3所示的特征曲線K1、K2能看到本發(fā)明的優(yōu)點。特征曲線Κ1、Κ2描 繪與用于各有70瓦或者150瓦額定功率的兩個燈的燈電流相關(guān)的燈電壓變化曲線。在各 操作點W和N2出現(xiàn)等效電阻118或者110歐姆，從而根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的識別實際上可能容 易混淆兩種燈。而借助根據(jù)本發(fā)明的基于U/I特征曲線斜率的燈類型識別，可以明確區(qū)分 兩種燈類型。本發(fā)明的另一個優(yōu)點基于可通過該方法達到與燈的溫度影響或燈老化現(xiàn)象的不 相關(guān)性。因為為了識別燈不必比較絕對值和用于規(guī)定的燈類型的規(guī)定取值表，而是只評價在規(guī)定的操作點使電流/電壓特征曲線的斜率，所以燈的電流/電壓特征曲線因溫度變化 或燈老化而是否已經(jīng)移位不重要。而該燈的電流/電壓特征曲線的斜率在這樣的溫度變化 時或燈老化時只以忽略不計的程度變化。
權(quán)利要求
一種用于識別與操作裝置相連的高壓氣體放電燈(EL)的方法，其中該操作裝置被設計為提供用于不同高壓氣體放電燈(EL)且尤其是具有不同額定功率(Pmin，Pmax)的高壓氣體放電燈(EL)的工作參數(shù)，該識別根據(jù)斜率來進行，尤其是根據(jù)在電壓/電流特征曲線的規(guī)定操作點上的相連的高壓氣體放電燈(EL)的測定電流/電壓特征曲線的斜率的正負來進行。
2.一種識別與高壓氣體放電燈(EL)相連的操作裝置的方法，其中該操作裝置被設計 為提供用于不同高壓氣體放電燈(EL)且尤其是具有不同額定功率(Pmin，Pmax)的高壓氣 體放電燈(EL)的工作參數(shù)，該方法包括以下步驟"(S1)以最小操作功率(Pmin)操作該高壓氣體放電燈(EL)，"(S8)查明隨該操作功率出現(xiàn)的操作點(N1)是否位于具有正斜率(△)的高壓氣體放 電燈(EL)的電壓/電流特征曲線區(qū)域(12)內(nèi)，"(S9)如果是，則識別為該相連的高壓氣體放電燈(EL)的額定功率對應于在第一步驟 (S1)調(diào)節(jié)出的操作功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，如果操作點(N1)沒有在具有正斜率(△)的 電壓/電流特征曲線區(qū)域(12)內(nèi)，則(S9’ )識別為相連的高壓氣體放電燈(EL)的額定功 率不對應于在第一步驟(S1)調(diào)節(jié)出的操作功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，用于從較小額定功率(Pmin)和較大額定 功率(Pmax)中識別一個額定功率，其中如果該操作點(N1)沒有位于具有正斜率(△)的電 壓/電流特征曲線區(qū)域(12)內(nèi)，則(S9’ )識別為相連的高壓氣體放電燈(EL)的額定功率 對應于較大額定功率(Pmax)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，用于在多于兩個的額定功率(P1，P2，P3)中識別一 個額定功率，其中，如果該操作點(N1)不在有正斜率(△)的電壓/電流特征曲線區(qū)域(12) 內(nèi)，則一直以下一個最小操作功率遞歸執(zhí)行該步驟(SI)、(S8)和(S9)，直到該操作點(N1) 在具有正斜率的電壓/電流特征曲線區(qū)域(12)內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其中，(S8)為了求出斜率(A)，從操作 點(N1)如此減少所供應的操作功率，即調(diào)節(jié)出第二操作點(N1’)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，求出操作點(N1)的燈電壓(VI)和第二操作點 (N1，)的燈電壓(VI，)之差。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，該操作點(N1)和第二操作點(N1’)的燈電壓 (VI，VI，)被暫時存儲(5)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其中，在操作點(N1)求出該斜率(A)。
10.一種集成電路，尤其是ASIC，其特征是，它被設計用于執(zhí)行根據(jù)任一前述權(quán)利要求 所述的方法。
11.一種操作裝置，該操作裝置被設計用于操作具有至少兩個不同額定功率(Pmin， Pmax)的高壓氣體放電燈(EL)并且為此提供不同的工作參數(shù)，具有控制電路，該控制電路 被設計用于執(zhí)行根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法。
12.一種發(fā)光裝置，該發(fā)光裝置具有一個或更多個高壓氣體放電燈(EL)以及根據(jù)權(quán)利 要求11所述的操作裝置。
13.一種照明系統(tǒng)，該照明系統(tǒng)具有一個或更多個發(fā)光裝置，至少其中一個發(fā)光裝置如權(quán)利要求12所述，其中該發(fā)光裝置相互連接和/或至少依靠信號技術(shù)與中心控制單元相 連。
全文摘要
在電子鎮(zhèn)流器領(lǐng)域知道可與不同燈類型一起使用的鎮(zhèn)流器。在這種所謂的多燈電子鎮(zhèn)流器中要求準確識別燈及其瓦數(shù)。提出一種從不同額定功率(Pmin，Pmax)識別與多燈操作裝置連接的高壓氣體放電燈(EL)的額定功率的方法，多燈操作裝置能產(chǎn)生對應于不同額定功率的不同操作功率(Pmin，Pmax)。高壓氣體放電燈(EL)以最小操作功率(Pmin)操作(S1)。查明隨該操作功率出現(xiàn)的操作點(N1)是否在高壓氣體放電燈(EL)的具有正斜率(Δ)的電壓/電流特征曲線區(qū)域(12)內(nèi)。如果是，則識別為相連的高壓氣體放電燈(EL)的額定功率對應于在第一步驟(S1)調(diào)節(jié)出的操作功率。
文檔編號H05B41/288GK101982021SQ200980111791
公開日2011年2月23日 申請日期2009年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者愛德華多·佩雷拉, 馬丁·胡貝爾 申請人:赤多尼科有限公司