[发明专利]电子镇流器

说明书

本发明涉及用于感应耦合气体放电灯的功率因数校正的射频(“RF”)电子镇流器，特别地涉及用于这样的电灯的一种电子镇流器，它集成功率因数校正功能与镇流器的逆变器。

一个感应电灯(无电极荧光灯)可以工作在射频，例如2．65MHz。如在图1中所示，从交流电线路供电的感应电灯12的常规的电子镇流器10可以包括一个桥式整流器14，一个直流滤波电容器Cb和耦合到输出线圈La的一个RF谐振逆变器16。输出线圈La是由来自逆变器16的RF能量激励的，它感应地耦合到电灯12。当期望功率因数校正时，一个功率因数校正级18耦合到整流器14的输出，而且连同滤波电容器C_B提供一个功率因数校正的直流电压给逆变器16。这个方法使用两个级，功率因数校正级18提供一个直流输出电压而逆变器级16提供RF能量给输出线圈La。

镇流器10包括常规的快速反向恢复、硅隔离二极管D1和D2、一个输入或者提升电感线圈Li(例如PC40 EF25／11)以及形成一个低通输入滤波器的一个电感线圈Lf和一个电容器Cf。逆变器16也是常规的，它包括连接作为半个电桥谐振逆变器的两个开关S1与S2，和一个振荡回路20，它包括电感线圈Lr和电容器Cs以及Cp。功率因数校正级18是常规的，它包括一个开关S3。未表示的一个常规的控制电路控制逆变器开关S1和S2，以及未表示的另一个常规的控制电路控制功率因数校正开关S3。

在镇流器10中能量必须处理两次，一次由功率因数校正级18处理和一次由逆交器16处理。因此，电源变换效率可能是低的。另外，用于分开的功率因数校正级和RF能量产生级要求的部件的数量是高的，这增加了费用。

美国专利No．5，446，350公开了用于包括在谐振振荡回路中具有一个附加电容器的一个振荡回路的无电极感应电灯的一种RF电子镇流器，该专利说明了降低提供给该镇流器的相位角，因而降低了该镇流器对部件和电灯变化的灵敏度。

下列文件公开了在电子镇流器中使用反馈，它直接或者变压器耦合到该电灯(和不是无电极)：美国专利No．5，404，082，欧洲专利公开EP 395，776和EP726，696。在上面引用的文件在用于无电极感应电灯的RF电子镇流器中没有使用反馈来获得功率因数校正。

本发明的一个目是在用于无电极感应电灯的RF电子镇流器中提供功率因数校正，而不用分开的功率因数校正级。

本发明通过提供具有一个RF谐振逆变器和从提供功率因数校正的该逆变器的RF反馈的一个电子镇流器达到这个目的。这个方法集成功率因数校正级与该RF谐振逆变器级。RF反馈通过反馈环路从在该逆变器中的RF点提供给该镇流器中的一个低频点，例如该逆变器的直流输入端或者该镇流器的低频(例如线路频率)输入端。在优选的实施例中，RF逆变器包括一个RF谐振振荡回路，它是RF反馈的信源。相信RF反馈动态地增加该线路整流器的AC至DC变换器的导通角，从而提供功率因数校正。

在一个优选的实施例中，反馈是从该逆变器的RF谐振振荡回路由一个电容器提供的。反馈电容器可以耦合到到该逆变器的直流输入端，或者耦合到到AC至DC变换器例如一个整流器的交流输入端。选择这个反馈电容器的值以便提供RF反馈来获得功率因数校正，如上所述，这个反馈电容器的值取决于由RF谐振振荡回路传送到该电灯的RF功率。输出功率越高，反馈电容器的值越大，以便提供足够的RF能量来改变该整流器的导通角。

其它目的是提供具有RF谐振逆变器的一种RF电子镇流器，它对温度较不敏感以及具有低的总的谐波失真(“THD”)。

工作在RF频率(例如2．65MHz)的镇流器要求快速转换隔离二极管，隔离二极管具有非常短的反向恢复时间和非常小的结电容，并且能够进行硬转换操作。超级快速硅二极管通常具有20ns的非常短的反向恢复时间。但是这个反向恢复时间对环境温度敏感。温度越高，反向恢复时间越长并且开关损耗越高，这可能引起热击穿。而且，该隔离二极管的寄生电容将使该功率因数和总的线路电流谐波失真劣化。本发明通过提供GaAs或者碳化硅隔离二极管获得了对温度较不敏感和低THD的目的，这些二极管具有比硅二极管短的反向恢复时间和小的寄生电容，即使在高结温度时，也比硅二极管对高温度更不敏感。