[发明专利]具有预热和调光控制的电子镇流器

说明书

                     优先权

本申请要求在2004年11月29日提交的美国临时申请号为60/631192的优先权，这里加入其全部内容供参考。

                    技术领域

本发明涉及气体放电灯(如荧光灯)的镇流器，特别涉及用于在启动和稳定操作期间控制气体放电灯的预热序列或调光性能的电子镇流器电路。

                    背景技术

气体放电灯是一种人造光源，其根据完全不同于白炽灯的物理原理来工作。在通过加热金属灯丝直到其白热发光，白炽灯产生光时，气体放电灯通过特殊气体发送电流，从而产生光。根据使用的气体或混合物的类型，它直接产生可见光，或是先产生紫外光，然后使用荧光体(如荧光粉末或涂层)将紫外光转换成可见光。这两种类型的气体放电灯具有重要的商业应用。前者(直接产生光)常用作公园和道路照明，而后者(间接产生光)，特别是荧光灯，具有更广泛的应用，因为它们对产生的光色具有良好控制和展示。

与常规白炽灯相比，气体放电灯具有长寿命、低的管温度和高的光效率。为此，气体放电灯(特别是荧光灯)提供目前照明的大比例的需求，尽管它们制造起来更复杂和需要电子装置来提供流过气体的恰当电流。小型荧光灯大概是最好的已知气体放电灯，并且在工业和家庭应用中正在不断增多地代替常规白炽灯。

通过在位于灯每端的两个灯丝(还称为阴极或电极)之间施加高电压而电离封闭在灯中的汞蒸气，实现标准气体放电灯的操作。在点亮期间，灯丝的发射涂层的温度增加到用于发射电子的最佳值，并加热灯丝附近的汞蒸气。与白炽光源不同，如果气体放电光源直接连接到常规电压源，则它不能起动。此外，大多数气体放电光源(包括荧光灯)在工作中呈现负电阻特性，这意味着当灯以较低功率工作时，灯电压较高和电流较低，相反，当灯以较高功率工作时，灯电压较低和电流较高。如果灯直接连接到电压源，则负电阻特性可能导致工作不稳定。

由于这些原因，被称为镇流器的附件与气体放电灯一起使用，以执行必要的点亮和稳定。在两种主要类型的镇流器中，即电磁镇流器和电子镇流器，电子镇流器具有特别的重要性。电磁灯镇流器采用电磁感应来提供合适的起动和操作电条件，从而给气体放电灯供电，电子灯镇流器采用固态电子电路来实现这一功能。由于电子镇流器通常采用逆变器类型的电源对输入功率进行整流，然后在高频对其进行斩波，它们能将该电源的频率从标准主频改变为20000Hz或更高，这大大增加了气体放电灯的效率和基本上消除了与荧光或高亮度放电光相关的频闪效应。近年来，由于显著的效率提高以及半导体制造技术和高频开关技术的快速发展的进一步支持，电子镇流器在气体放电灯中变得越来越有优势了。

在灯工作如预热、点亮和正常工作的各个阶段期间，镇流器通过调整电压和电流来执行其功能。用于气体放电灯的镇流器通常根据产生点亮条件的方法来分类。其种类包括瞬时起动、快速起动、预热起动和程序起动镇流器。根据气体放电灯的类型和其它设计需要，可以找到更为适合的一种类型的镇流器。

瞬时起动镇流器省略预热阶段，并直接进行点亮和正常操作。为此，瞬时起动镇流器，包括在能量效率发光产品中常用的一些准瞬时起动电路(下面将进一步说明)，它们不需要用于预热的控制电路。在瞬时起动镇流器中，通过允许在灯和两个灯丝两端施加高电压(例如1000伏峰值)来产生电弧，由此用电弧电流加热灯丝，从而实现点亮所需的灯丝温度的增高。用于这种类型的镇流器的电路通常使灯跨接在高压源上(与其并联)，所述高压源通常是谐振电路。一般不提供通过灯丝的电流路径。事实上，瞬时起动镇流器通常与灯只有两个接点，每一端有一个接点。准瞬时起动电路在操作上与瞬时起动电路相似，除了准瞬时起动电路允许镇流器的谐振电流经过灯丝(通常用于通过谐振电路使得在除去灯期间不能产生高电压)，但是与瞬时起动电路一样，没有预热阶段，因此不用对预热进行控制。

相反，在将适中的高压(例如500V RMS)施加于灯两端来点燃灯之前，预热起动和程序起动镇流器通过允许电流在有限时间内(例如1秒或更短)流过灯丝本身来加热灯丝，使各灯丝分别达到发射温度。由于这些镇流器的电路提供经过灯丝的电流路径用于预热，因此它们可能需要控制电路来进行所希望预热过程，并且通常具有与灯的四个接点，在灯的每个灯丝端上各有两个。