[发明专利]用于气体放电灯的镇流器

说明书

技术领域

一般来说，本公开的方面涉及气体放电灯，以及具体来说，涉及用于对气体放电灯供电的改进电子镇流器。

背景技术

属于照明装置系列的气体放电灯、例如住宅和工业照明中使用的荧光灯以及体育场照明和汽车前灯中使用的高强度放电灯具有专门的电力要求。当启动或点亮气体放电灯时，高电压用于电离灯管中包含的气体，并且在灯中发起电弧。一旦建立电弧并且将灯加热到其预期工作温度，灯进入正常工作阶段，其中它呈现负电阻特性。负电阻是一种状况，其中灯电流随所施加电压相反地改变，并且能够创建导致过度灯电流的不稳定状况，这可使灯退化或受到破坏。因此，需要仔细控制灯电流，以便避免损坏灯。当灯出故障时，需要切断到灯的电力，以便防止灯管的过热以及可能释放灯中包含的有害化学品的可能碎裂。当取下灯时还期望关闭灯电流，以便避免更换故障灯的维护人员的电击危险。

镇流器是用于向诸如气体放电灯之类的负载提供电力并且调节其电流的电气设备。当驱动气体放电灯时，镇流器配置成提供高电压以便点亮灯，在正常工作期间以安全工作水平来调节电流，以及当灯出故障或者被取下时关闭灯电力。如果点亮电压施加过长时间，则灯可过应力或者损坏。在某些条件下，点亮电压的施加可能无法在安全时间期间内点亮灯。当这种情况发生时，点亮电压必须去除，以便在进行另一次点亮尝试之前允许灯冷却。施加点亮电压、检查点亮、然后等待冷却期间的过程称作点亮周期。镇流器通常配置成向灯施加若干点亮周期，以便在大范围的环境条件下实现可靠的灯启动，以及如果灯在尝试了预定义数量的点亮周期之后无法启动，则进入关闭灯电力的故障模式。

典型的现代灯镇流器包括多个功率转换级。虽然可使用级的各种组合，但是级的常见集合包括AC-DC转换级、功率因数校正(PFC)级、功率调节器级以及DC-AC逆变器级。交流(AC)电网电力由AC-DC转换级来整流和滤波，以便创建经整流的直流(DC)电力。经整流的电力经过PFC级，以便使从电力网所吸取的电流保持与电力网的电压同相，由此保持接近统一的功率因数供有效的电力使用。PFC级之后可接着通常配置为降压调节器（buck regulator）的功率调节器，功率调节器从PFC级接收经功率因数校正的DC电力，并且产生经调节的DC电力以控制输送给灯的电力。DC-AC逆变器将经调节的DC电力转换为驱动负载的AC电力。

镇流器中的每级通常使用工作电压、例如共集电极电压Vcc来操作到每级内部的控制和逻辑电路。这些工作电压常常从磁耦合到PFC级中的能量存储电感器的二次绕组来提供。当灯出故障或者从镇流器取下时以及在点亮周期之间，关闭灯电力，从而引起镇流器中的低负载或无负载状况。在这些低负载或无负载状况期间，存在流经PFC级以提供操作每级中的控制电路的充分Vcc电力的不充分电流。为了在低负载或无负载期间提供控制电压，通常包含线性电源以保持控制电压。这种类型的线性电源耗散大量电力，从而引起降低的镇流器效率以及对昂贵且较大功率组件的需要。因此，需要用于降低灯镇流器中的功率耗散的方法和设备。

如多级镇流器中包含的典型DC-AC逆变器级使用可控传导开关装置来对经调节的DC电力进行斩波，以便产生用于灯的AC输出电力。逆变器级操作开关装置，以便交替地向输出电力施加正向电流、然后向输出电力施加反向电流。其中电流改变方向、即从正向电流转变到反向电流以及从反向电流转变到正向电流的期间称作转变期间，并且当逆变器使电流方向反向时，说成是进于转变中。此外，当逆变器开始使电流反向时，说成时进入转变。在这些转变期间，负载所吸取的电力比正常工作期间明显要小，并且可以仅为大约正常电力的三分之一。这种降低的电流要求引起电流尖峰被传送给灯，同时逆变器在转变中用于配置成具有恒定功率输出的镇流器。当镇流器驱动放电灯时，这些电流尖峰能够使灯受应力，从而导致降低的灯性能和使用寿命。

电流峰值因数(CCF)是用于评估气体放电灯镇流器的质量的常见量度。波形的峰值因数定义为峰值除以均方根(RMS)值。理想方波具有一的峰值因数，因为其峰值和RMS值相同。电流的尖峰、例如在逆变器转变期间出现的尖峰具有大幅度，但是包含极少RMS功率，从而引起高CCF值。具有接近一的CCF的灯镇流器将提供比具有大CCF、例如大于大约2的CCF的镇流器要高许多的灯使用寿命。

相应地，期望提供解决以上认识的问题的至少一部分的镇流器电路。

发明内容

如本文所述，示范实施例克服本领域已知的上述或其它缺点的一个或多个。