[发明专利]放电灯照明装置

说明书

本发明涉及采用特别是将直流变换成交流的变流器的一种放电灯照明装置。

在采用半桥式变流电路的放电灯照明装置中，通常是在直流电源E两端串联连接象MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)之类的两个开关元件，两开关元件其中一个的两端再通过一个隔直电容器接上一个负载电路，该负载电路由起码一个由电感线圈和电容器组成的谐振电路和作为负载的放电灯组成。在此情况下，开关元件在控制电路的控制下交替导通和截止，将直流电源E的电压变换成高频电压提供给放电灯，于是放电灯就进行高频照明。此外，在供电给负载的过程中，即，使变流电路的输出在该放电灯照明装置中可加以调节，它满足了改变两开关元件开关频率的要求，从而，换句话说，可以控制放电灯的明暗程度。

这里，在各开关元件的开关频率调得高于谐振电路的谐振频率的场合下，开关频率调低时会趋近谐振频率，于是电容器两端的电压升高，供到放电灯的功率增加；而开关频率调高时会偏离谐振频率，使电容器两端的电压降低，供到放电灯的功率减少。

专利权授与Steigerwald的美国专利4,504,895中公开了一种功能基本上与上述Henz等人的已知装置相同的变流电路，其中X射线管的放电是通过改变变换器的工作频率控制的。

但在该已知变流电路的情况下有这样的问题，即通过交流电源电压的整流和滤波获取直流电压时，开关元件开关频率的变化会使高频漏泄到交流电源侧。为防止高频分量漏到交流电源侧，在整流交流电源电压用的二极管桥输入端等处配备了一个滤波器，但使用这种滤波器能滤掉高频分量，甚至在开关元件的工作频率变化时还会引起另一问题，从而使电路的设计过程更加复杂。此外，在将电源电压供到作为负载的放电管而改变变流电路工作频率时，也使放电灯发出的光在频率上发生变化，从而引起另一个问题，即对于象红外遥控器之类的其它装置产生了坏的影响。

此外，放电灯采用HID(高强度放电灯)灯时，由于输出频率的变化，还容易产生声频谐振现象，从而使放电灯等损坏。就是说，变流电路的工作频率变高时，大有可能与HID灯正好处于声频谐振的频率吻合。

1991年第6卷第1期的《IEEE Transaction on PowerElect ronics》公开了J.A.Sabaté等人为解决上述问题的题为“固定频率箝位状态串联谐振变换器在离线情况下的应用”(Off-LineApplication of Fixed-Frequecncy Clamped Mode Series ResonantConverter)的论文。按照该论文，分别由两个开关元件组成的两个串联电路与直流电源并联连接，在两串联电路各开关元件的两连接点之间接上由起码一个LC谐振电路和一个负载组成的负载电路，各串联电路中的开关元件交替导通和截止，使得在促使其中一个串联电路中开关元件的通/断时间随另一个串联电路开关元件的通/断时间而变化时不致同时导通。举例说，专利权授与Henz等人的美国专利4,855,888即公开了这种方案。

此外，专利权授与Schutten等人的美国专利4,951,185公开了一种工作稳定的电路，开关装置系设计得使其工作频率只要在工作频率范围内就可加以调节，且当频率在接近工作频率范围临界面时，电路的输出电压通过改变工作相位来控制。另外，专利权授与Walker的美国专利3,750,004中公开了一种过电流保护装置，该装置能保护电路不受上述输出控制过程中在工作相位变化时产生的任何过电流的影响，其中保护作用是在过电流流通时起作用而不致降低变流电路各阶段的输出电压，具体作法是缩短各电源开关元件的操作时间，只有在该段时间过电流才借助于阶梯波的静态变流电路流通而起保护作用。

但上述已知方案却有这样的问题，即这些方案用在放电灯照明装置中时，在低温情况下加到放电灯的功率降低时放电灯就不能维持其照明，从而使放电灯失灵或闪烁。

欧洲专利03901285公开了一种方案，其中作为杜绝放电灯在其输出功率受到限制光通量不高时失灵或闪烁的措施，往放电灯的高频电流上叠加了其电平能使放电在低光通量下维持下来的直流电流，从而得以在低光通量状态下稳定照明。此外，日本专利公报64-3318公开了叠加直流电流稳定照明从而防止徒动电流引起的闪烁的措施。

但在上述任何已知方案中仍然有这样的问题，即放电灯照明装置采用这些方案时，放电灯的明暗调节范围由于放电灯在低温情况下容易在供到其上的功率受限制变小时失灵而受到限制。