TW587407B - Circuit arrangement to operate at least a low pressure discharge lamp - Google Patents

Description

587407 五、 發明說明 ( 1 ； ) 本 發 明 是 有 關 — 種 電路配 置以操 作 至 少 一 種 根 據 甲 請 專 利 範 圍 第 — 項 刖 言 之 低壓放 電燈具 0 習 知技術 此 種 電 路 配 置 例 如在歐洲 專利文件 EP0253254 中 揭 露 〇 此 專 利 文件 描 述 一 種 電路配 置以高 頻 操 作低 壓 放 電 燈 具 〇 此 電 路 配 置 具 有 一 網 路電壓 整流器 ， 一 逆 整 流 器 ， 一 以 串 聯 共 振 電 路所 形 成 之 負載電 路，以 及 一 諧 波 ( 去 諧 波 ) 整 流 器 ， 以 降 低 網 路 電 流-諧: 波成份 〇 此 諧 波 整 流 器 具 有 : 由 兩 個 二 極 體 所 構 成 的串聯 電路， 各 二 極 體 在 導 通 之 方 向 中 與 網 路 電 壓 整 流 器 相連接 ;一電 容 器 其 將 介於 兩 二 極 體 之 間 的 中 間 接 點 與 逆整流 器的電 壓 輸 出相 連 接 以 及另 外一 個 電 容 器 > 其 將 介於兩 二極體 之 間 的 中 間 接 點 與 串 聯 共 振 電 路 的 一 個 接 點 相連接 。此外 ， 此 諧 波 濾 波 器 具 有另 外 兩 個 二 極 體 其 與 諧波濾 波器的 兩 個 二 極 體 並 聯 且 其 中 間 接 點 是 與 逆 整 流 器 的電壓 輸出相: 連i 接 0 在 歐 洲 專 利 案 EP 0679046A1 中 描 述 — 種 電 路 配 置 以 操 作 具 有 同 樣 高 點 燃 電 壓之低 壓放電 燈 具 > 其 電 路 配 置 具 有 一 高 頻 整 流 橋 其在 逆整流 器之切 換 節 奏 中 使供 應 逆 整 流 器 所 用 的 整 平 電 容 器 充電中 斷，且 在 與 一 個 連 接 於 局 頻 整 流 橋 之 前 之 儲 存 器 阻 流圈以 及一個 配 置 於 網 路 電 壓 整 流 器 輸 出 上 的 電 容 器 相 配 合時在 £0. —* 撐 電 容 器 以 及 —* 反 耦I 合 電 容 器 之 相 互 作 用 中 允許一 個幾乎 是 正 弦 形狀 之 網 路 電 流 輸 出 > 其 具 有 大於 0, .9 8的網路功率因子。 -3- 587407 五、發明說明（2) 發明總述 本發明的目的是提供一種電路配置，以操作至少一個低 壓放電燈具，其具有一簡化之諧波濾波器，此諧波濾波器 具有較少數目的電氣元件。 根據本發明此目的是經由申請專利範圍第1項之特微部 份而達成。本發明特別有利的形式是在申請專利範圍附屬 項中描述。 此根據本發明之電路配置具有：一個網路電壓整流器； 一個與網路電壓整流器之直流電壓輸出端並聯的電容器； 一個逆整流器，其具有一連接於其後之以串聯共振電路而 形成之負載電路；一個與逆整流器之直流電壓輸入端並聯 之整平電容器；以及一諧波濾波器，其具有至少一個二極 體與一電容器。根據本發明，此諧波濾波器之至少一個電 容器之一第一端子是與串聯共振電路之共振電容器，與諧 波濾波器之至少一個二極體之一第一電極以及與網路電壓 整流器之直流電壓輸出端相連接。此外，諧波濾波器之至 少一個電容器之第二端子是與逆整流器之電壓輸出端相連 接，以及諧波濾波器之至少一個二極體的第二電極是與整 平電容器相連接。 以此方式而提供一種電路配置，其具有較習知技術更簡 化且成本更有利的諧波濾波器，其由數目較少之電性元件 所組成。有利的是須設計此與網路電壓整流器之直流電壓 輸出端並聯之電容器之尺寸大小，使得其電容至少是共振 -4- 587407 五、 發明說明 (3) 電 容 器 之電 容的0 . 3 3倍。經由將上述電容器之電容 値 有 利 地 設 定其 大小，則在至少一個低壓放電燈具上的電 壓 降 超 過 了 該整 平電容器上的電壓降之情況下仍可確保一 幾 乎 是 正 弦 波形 的網路電流輸出以及一相對應之較小的諧 波 含 量 〇 爲 了避 免電容器上不期望之高的負載電流且因此 使 電 性 構 件 上不 會有高之負載，則與網路電壓整流器之整 流 電 壓 輸 出 端並 聯之電容器之電容有利之方式是使其最高 値 如 同 共 振 電容 器之電容那樣大。 較佳實施例之說明 本 發 明以 下根據一較佳的實施例作進一步說明。圖 式 簡 單 說 明 : 第 1 圖顯 示本發明電路配置之圖解。 第 1 圖是 :本發明之較佳實施例，此電路配置具有一 網 路 電 壓 輸 i入端j 1，j 2、以及一個連接於網路電壓輸 入 端 J 1 J 2 之濾 波器電路，其由一電流補償之濾波器阻 流 圈 (C hok i ng c 〇 i 1 )L1、一非電流補償之濾波器阻流圈L2 > 以 及 一 電 容器 C1所構成；以及一連接在濾波器電路之 後 之 網 路 電 壓整 流器GL。與網路電壓整流器GL之直流電 壓 輸 出 端 相 並聯 的是在分岔點」3，」4上連接一支撐電容器 C2 〇 在 網 路 電壓 整流器GL之正的輸出端上經由分岔點j 3 而 連 接 二 極 體D1之陽極。此二極體D1之陰極是與整平電 容 器 C3 之正的端子相連接。整平電容器C3之負的端子是 經 由 分岔 點 」4而與網路電壓整流器GL之負的輸出端相連 -5- 接 〇 587407 五、發明說明（4) 整平電容器C3作爲自由振盪（free-running)之半橋式逆 整流器用之直流電壓源。此半橋式逆整流器是由兩個電晶 體 Q1，Q2，其控制裝置 N1，N2，N3，L3，L4，R1，R2，R4，R5 與射 極電阻R3，R6、以及由兩個自由運作之二極體D2，D3(其 各自與電晶體Q1或Q2之一的集極射極區段並聯）所構成 。此半橋式逆整流器Q1，Q2之直流電壓輸入端（其由電晶 體Q1之集極端子與電晶體Q2之射極端子或射極電阻R5 所構成）並聯於整平電容器C3而配置。在半橋式逆整流器 Q1，Q2之電壓輸出端（這稱爲中間接點㈨上連接一個形成 串聯共振電路之負載電路。此負載電路具有：屬於控制裝 置之環形核心變壓器之初級線圈N1、一輔合電容器c4、 一電燈阻流圈L 5、以及一共振電容器c 6，這些元件全部 相串聯。此半橋式逆整流器Q 1，Q2之中間接點μ是經由初 級線圈Ν1、親合電容器C 4、一電燈阻流圈l 5、以及共振 電容器C6而與二極體D1的陽極以及與分岔點j 3相連接 。此外，此電路配置具有一梯形電容器C 7，其第一端子與 ·—極體D1之陽極相連且與分岔點j 3相連接，且宜第二端 子與半橋式逆整流器Q 1，Q2的中間接點μ相連接。此外， 此電路配置具有：一啓始裝置，其由一 Diac Dc、一啓始 電容器C9、一電阻器R7、以及一二極體d4所構成；以及 用於兩個串聯的低壓放電燈具 LP1，LP2的端子 j 5，j 6，j 7，j 8 ;以及一點燃輔助電容器C8。此點燃輔助電 容器C8並聯於第二低壓放電燈具LP2而配置。該點燃輔 587407 五、發明說明（5) 助電容器C8的第一端子是經由一個在負載電路中的節點 而與共振電容器C6相連以及與電燈阻流圈L5相連。此點 燃輔助電容器C8的第二端子是與第一低壓放電燈具LP1 之第二電極相連以及與第二低壓放電燈具LP2之第一電極 相連接。以第一低壓放電燈具LP1的第一電極是經由端子 j 5而與二極體D1的陰極，電晶體Q1的集極，以及與整平 電容器C3之正極端子都相連接且經由端子」6，電阻器R7 以及起始電容器C9而與端子j 4相連以及與整平電容器C3 的負極端子相連接。此第二低壓放電燈具LP2之第二電極 是經由端子j 8而與電燈阻流圈L5，共振電容器C6，以及 與點燃輔助電容器C8都相連接。 此起始裝置用於使半橋式逆整流器Q1，Q2開始振盪。此 Diac DC在接通該作業裝置之後產生用於電晶體Q2基極之 觸發脈衝（trigger impulse)。此Diacs DC的一個端子爲 達此目的而與配置於電阻器R7與起始電容器C9之間的一 接點相連接。在此期間，Di ac s DC的另一個端子經由基極 串聯電阻器R4而與電晶體Q2的基極相連接。此外，上述 之介於起始電容器C9，電阻器R7，以及Di ac Dc之間所 配置之接點經由一個在導通方向中已極化的二極體 D4而 與半橋式逆整流器Q 1，Q2之中間接點Μ相連接。 此逆整流器形成自由振盪之半橋式逆整流器，其具有兩 個雙極性電晶體Ql，Q2 。此逆整流器的控制裝置基本上是 借助於環形核心變壓器Ν1，Ν2，Ν3來達成，其初級線圈Ν1 587407 五、發明說明（6) 是配置於負載電路中，而其次級線圈N2，N3是各自配置於 兩個逆整流器電晶體Q1 , Q2中之一的基極電流電路中。此 用於兩個電晶體Q1，Q2的控制裝置各自具有一基極串聯電 阻器R1或R4，一電感器C3或C4，以及一個與基極-射極 -接面並聯之電阻器R2或R5，其改善此逆整流器電晶體 Q1，Q2的切換性能。 在接通此電路配置之後，在支撐電容器C2上施加此經 由網路電壓整流器GL所整流之網路電壓。經由二極體D1 與電阻器R7使此起始電容器C9充電至Diac DC的崩潰電 壓（breakdown voltage)，則Diac DC 產生各觸發脈衝以 控制該電晶體Q2之基極電極且因此觸發此半橋式逆整流 器Q1，Q2使開始振盪。借助於環形核心（Ring Core)變壓 器RK來控制此電晶體Q1，Q2之基極電極，使得電晶體 Q1 ,Q2交替式的切換。此起始電容器C9在接通電晶體Q2 之後經由二極體D4，經由電晶體Q2之切換區段以及經由 射極電阻器R6而放電至一種程度，使得Diac DC不再產 生其他的觸發脈衝。高頻交流電流經由負載電路以及經由 串聯中之燈具LP1，LP2而流過，其頻率藉由電晶體Q1，Q2 之切換節奏（頻率）而決定。在整平電容器C3上形成一 直流電壓，其値大約相當於網路電壓之尖峰値的1 . 4至 1 . 5倍。耦合電容器（Μ被充電至大約施加於整平電容器 C3上電壓之一半。藉由交替式地切換各電晶體Q1,Q2，則 中間接點交替地與整平電流器C3之負極與正極之端子相 587407 五、發明說明（7) 連接且此中間接點的電位相對應地降低或提高。因此，負 載電路中流過一種經由電晶體之切換頻率所決定之高頻交 流電流。當電晶體Ql，Q2之切換暫停且當此兩個電晶體 Ql，Q2切斷時，則電燈阻流圈L5中所儲存的能量使得流經 相對應的自由運作的二極體D2或D3的電流可維持著。此 電燈阻流圈L5與共振電容器C6形成一串聯共振電路。此 電路配置的電性構件須具有一種尺寸大小，使得爲了點燃 該低壓放電燈具LP1，LP2中的氣體放電而在共振電容器C6 上與在點燃輔助電容器C8上提供一個共振過高之電壓。 在實施了氣體放電之點燃之後，此串聯共振電路C6，L5經 由此低壓放電燈具LP1，LP2之放電區段之阻抗而衰減。 二極體D1、支撐電容器C2、梯形電容器C7、以及共振 電容器C6形成一諧波濾波器。在逆整流器Q1，Q2的切換 節奏中以及與網路電壓成比例而使小量電荷輸送至整平電 容器C3中。此支撐電容器C2、共振電容器C6、梯形電容 器C7與二極體D1共同作爲電荷泵。 若接通電晶體Q2，則此逆整流器Q1，Q2之中間接點Μ經 由電晶體Q2之導電之集極-射極-區段而與此網路電壓整 流器之輸出之負極相連接。此梯形電容器C7然後對應於 電位差而充電，此電位差是由支撐電容器C2上之電壓瞬 間値與中間接點Μ上之電位値之差而決定。在支撐電容器 C2上施加一脈衝式直流電壓，其頻率値是網路電壓頻率的 兩倍。若此網路電壓剛好經過其頂點，則梯形電容器C7 587407 五、發明說明（8) 被充電至網路電壓値的1 . 4倍。 在接著的電晶體Q2的切斷相位中，逆整流器Ql，Q2的 中間接點Μ上的電位且相對應地在梯形電容器C7上的電 位突然地提高。此梯形電容器C7因此保持著較整平電容 器C3還高的電位且可以因而經由二極體D1而在整平電容 器C3中放電。 在緊接著的電晶體Q1的接通過程中，中間接點Μ之電 位被提高至整平電容器C3的電位。此電燈阻流圈L5是在 相反的方向中充電。 在隨後之電晶體Q1的切斷相位中，此儲存於電燈阻流 圈L5中的能量流入梯形電容器C7中以及流入共振電容器 C6中。因此再度接通電晶體Q2。 此逆整流器Q1，Q2的每一個切換周期或高頻交流電壓的 每一個周期中，以此種方式一次地將能量注入整平電容器 C3中。流入負載電路中的交流電流之頻率典型上是大於兩 萬赫茲（20KHz)。注入至整平電容器C3中的電荷部份是與 支撐電容器C2上所施加的電壓的瞬間値成比例。 若此兩個低壓放電燈具LP1，LP2之串聯電路之電燈電壓 之尖峰値超過了整平電容器C3之電壓之一半，則中間接 點Μ上的電位在振盪時下降至一種電壓，其較端子j4之 接地電位還小，並且共振電容器C6在網路電壓之零値穿 越區中又被充電。經由此實施例中所選擇的支撐電容器C2 與共振電容器C6之電容之尺寸大小（表I)，以確保 ： -10- 587407 五、發明說明（9) 共振電容器C6之再充電特別是經由支撐電容器C2來達成 而不是主要地由電流網路來達成。此網路電流之諧波成份 因此可保持較小。因此，共振電容器C6之再充電在網路 電壓穿越零時尤其是經由支撐電容器C2而達成，則支撐 電容器C2之電容之額定値應是共振電容器C6之電容之額 定値的至少0.33倍。爲了避免太高的負載電流，則支撐 電容器C2之電容的額定値應不超過共振電容器C6之電容 之額定値。 表I中說明該較佳實施例之電性元件的適當的大小。 本發明不限於以上詳細說明的實施例。例如，根據本發 明的電路配置可以具有額外的元件，例如，一種預先加熱 此低壓放電燈具LP 1，LP2之電極螺旋線所用之裝置或是將 故障燈具中的逆整流器切斷所用之安全切斷器。此外，此 諧波濾波器可以具有至少另一個在導通方向中極化的二極 體，其中此二極體的第一電極是與網路電壓整流器之直流 電壓輸出端相連，其第二電極經由一個分岔點而與網路電 壓整流器之直流電壓輸出端並聯之電容器相連，且與共振 電容器，諧波濾波器之至少一個電容器以及與諧波濾、波器 之至少一個二極體都相連接。 符號說明 C2…支撐電容器 C3…整平電容器 C6…共振電容器 -1 1 - 587407 五、發明說明（1〇) C7…梯形電容器 D1…二極體 GL…網路電壓整流器 j 1，j2…網路電壓輸入口 -12-

Claims (1)

1. 587407 A8 B8 C8 • _ D8 ^、申請專利範圍 1 . 一種操縱至少一種低壓放電燈具之電路配置，其具有： --網路電壓整流器（G L)， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) — 電容器（C2)，其與網路電壓整流器（GL)之直流電壓輸 出（+，—）並聯， —.逆整^益（QI，Q2)’其具有一直流電壓輸入與一'電壓 輸出（M)， 作爲串聯共振電路而形成之負載電路，其與逆整流 器（QUQ2)之電壓輸出（M)相連接，其中此負載電路具 有用於至少一低壓放電燈具（LP1，LP2)之至少一共振電 容器（C6)，一電燈阻流圈（L5)與端子（j5，j6，j7，j8)， --整平電容器（C3)，其與逆整流器（Q1，Q2)之直流電壓 輸入並聯， ---諧波濾波器’其具有至少一個二極體（D])與至少一 電容器（C7)， 其特徵爲： ‘ --諧波濾波器之至少一電容器（C7)之一個第一端子與 吳振電容器（C 6 )，與諧波濾波器之至少一個二極體（d 1 ) 之一個第一電極，以及與網路電壓整流器（GL)之直流 出 輸 壓 電 接 a 目 逆 與 一與 ， , 極 子 電 端 二. 二 第 第，的 之接1) c7)a(D (C相體 器(H)極 容S二. ®iti一 Ξ 一。 少mm少接 至…至連 之 之}之相 器Q器3 波1’波(C 濾(Q濾器 波器波容 諧流諧電 此整此平 I I.整 1器丨 々容C 8 lit之罾 其⑥電 ,Ϊ振 置一共 配+,於_ 路(+等 電出或 之輸於 項壓大 1 1 第罾， 圍 範 利 專 請 流值 直定 之額 L)之 (G容 器電 流之 整2) 壓(C 電 路 電 之 t紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 587407 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 容之額定値的0.3 3倍。 3 ·如申請專利範僵第1.項之電路配置，其中此與網路電 壓整流器（G L )之直流電壓輸出（+，—）並聯之電容器 -(C2)之電容之額定値，小於或等於共振電容器（C6)之電 容之額定値。 4 ·如申請專利範圍第1項之電路配置，其中此諧波濾波 器是由與網路電壓整流器（G L)之直流電壓輸出（+，—） 並聯之電谷器（C2)、共振電容器（C6)、至少一電容器 (C 7 )、與至少一個二極體（D ])所構成。 5 ·如申請專利範圍第1请之電路配置，其中此諧波濾波 器具有至少一個其他的二極體，其中此二極體之一個第 一電極，與網路電壓整流器之直流電壓輸出相連接，並 且其第二電極經由一分岔點與對網_路電壓整流器之直 流電壓輸出並聯之電容器、與共振電容器、與諧波濾波 器之至少一電容器、以及與諧波濾波器之至.少一個二極 體相連接。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -15 — 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）