CN102017809B - 用于驱动至少一个放电灯的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于借助电路装置驱动至少一个放电灯(LP)的方法，该电路装置具有：带有第一输入端子和第二输入端子的输入端，用于连接供电直流电压(UZw)；至少带有第一输出端子和第二输出端子的输出端，用于连接所述至少一个放电灯(LP)；逆变器，其至少带有第一电子开关(T1)和第二电子开关(T2)，它们串联地耦合在第一输入端子和第二输入端子之间，其中在第一开关(T1)和第二开关(T2)之间形成逆变器的中点(M)；点燃装置，其包括灯电感线圈(L1)和谐振电容器(C2)；预热装置，其包括初级电感(P1)、第三电子开关(T3)和电流测量电阻(R1)的串联电路，该串联电路耦合在逆变器的中点(M)和第二输入端子之间；以及与初级绕组(P1)耦合的第一次级电感(SI1)和第二次级电感(SI2)，其中第一次级电感(SI1)与第一输出端子耦合，而第二次级电感(SI2)与第二输出端子耦合；与电流测量电阻(R1)耦合的控制装置(MC)，在该控制装置中存储有与不同类型的放电灯关联的至少两个工作参数组，其中一个工作参数组是当前的工作参数组，其中控制装置(MC)设计为根据当前的工作参数组来至少激励第一电子开关(T1)、第二电子开关(T2)和第三电子开关(T3)，其中在预热阶段中在第一时刻(t1)确定与所述至少一个放电灯(LP)的至少一个灯丝(E1)的电阻的倒数关联的、在电流测量电阻(R1)上的电压降的第一值(Res1neu)，并且在第二时刻(t2)确定与所述至少一个放电灯(LP)的至少一个灯丝(E1)的电阻的倒数关联的、在电流测量电阻(R1)上的电压降的第二值(Res2neu)，其中第二时刻(t2)在第一时刻(t1)之后；其特征在于，该方法包括以下步骤：a)确定第一值(Res1neu)和第二值(Res2neu)的差(步骤140)；b)b1)如果所述差在第一阈值(S1)之上：执行用于灯类型识别的算法(步骤150至230)；b2)如果差不在第一阈值(S1)之上：c1)如果所述差大于第二阈值(S2)，其中第二阈值(S2)小于第一阈值(S1)(步骤240)：d1)如果第二值大于第三阈值(S3)(步骤270)：确定灯丝短路(步骤280)；d2)如果第二值并不大于第三阈值(S3)：以当前工作参数组驱动灯(步骤290)。此外，本发明还涉及一种用于驱动至少一个放电灯(LP)的电路装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于借助电路装置驱动至少一个放电灯的方法，该电路装置具有：带有第一输入端子和第二输入端子的输入端，用于连接供电直流电压；至少带有第一输出端子和第二输出端子的输出端，用于连接所述至少一个放电灯；逆变器，其至少带有第一电子开关和第二电子开关，它们串联地耦合在第一输入端子和第二输入端子之间，其中在第一开关和第二开关之间形成逆变器的中点；点燃装置，其包括灯电感线圈和谐振电容器；预热装置，其包括初级电感、第三电子开关和电流测量电阻的串联电路，该串联电路耦合在逆变器的中点和第二输入端子之间；以及与初级绕组耦合的第一次级电感和第二次级电感，其中第一次级电感与第一输出端子耦合，而第二次级电感与第二输出端子耦合；与电流测量电阻耦合的控制装置，在该控制装置中存储有与不同类型的放电灯关联的至少两个工作参数组，其中一个工作参数组是当前的工作参数组，其中控制装置设计为根据当前的工作参数组来至少激励第一电子开关、第二电子开关和第三电子开关，其中在预热阶段中在第一时刻确定与所述至少一个放电灯的至少一个灯丝的电阻的倒数关联的、在电流测量电阻上的电压降的第一值，并且在第二时刻确定与所述至少一个放电灯的至少一个灯丝的电阻的倒数关联的、在电流测量电阻上的电压降的第二值，其中第二时刻在第一时刻之后。此外，本发明涉及一种用于驱动至少一个放电灯的相应的电路装置。
背景技术
这种电路装置由DE 103 45 610 A1公开，并且为了容易理解而在图1中示出。该图示出了带有两个场效应晶体管T1、T2的电路装置，它们按照半桥逆变器的方式来布置。两个场效应晶体管从微控制器MC得到其控制信号。与半桥逆变器T1、T2的直流电压输入端并联地设置有中间回路电容器C1，其具有比较大的电容。中间回路电容器C1用作直流电源并且为半桥逆变器提供所谓的中间回路电压UZw。中间回路电压UZw通常大约为400V并且由电网交流电压借助电网电压整流器(未绘出)以及升压调节器(未绘出)来产生。中间回路电容器C1与升压调节器的电压输出端并联布置。在半桥逆变器的输出端M上连接有构建为串联谐振回路的负载回路，该负载回路基本上由灯电感线圈L1和点燃电容器C2构成。与点燃电容器C2并联地连接有荧光灯LP和电容器C3的放电段，该电容器在灯工作期间在半桥逆变器的起振后的状态中充电到半桥逆变器的一半的供电电压。荧光灯LP的灯电极E1、E2构建为分别带有两个电端子的电极线圈。与电极线圈E1、E2并联地分别连接有变压器的次级绕组SI1、SI2，该变压器用于将电极线圈E1、E2以电感方式加热。该变压器的初级绕组P1与另一场效应晶体管T3和测量电阻R1的开关段串联，所述另一场效应晶体管的控制电极同样由微控制器MC施加控制信号，其中在测量电阻R1上下降电压Res，该电压与放电灯LP的灯丝E1、E2的电阻的倒数关联。由器件P1、T3和R1构成的串联电路连接到半桥逆变器的输出端M。初级绕组P1的第一端子与半桥逆变器的输出端或者中间抽头M以及与灯电感线圈L1相连，而初级绕组P1的第二端子与场效应晶体管T3相连以及在直流电流前向方向上通过二极管D1与中间回路电容器C1的处于高电势的端子(+)相连。测量电阻R1的第一端子与地电势(-)相连，而测量电阻的第二端子与场效应晶体管T3以及通过低通滤波器R2、C4与微控制器MC的电压输入端A相连。
借助被充电到半桥逆变器的一半供电电压的耦合电容器C3以及半桥逆变器的交替地切换的晶体管T1、T2，负载回路L1、C2、LP被以已知的方式施加以高频交流电压，该交流电压的频率通过晶体管T1、T2的开关时钟确定并且在大约50kHz到大约150kHz的范围中。在点燃荧光灯LB中的气体放电之前，其灯电极E1、E2借助变压器P1、SI1、SI2以电感方式施加以加热电流。为此目的，晶体管T3被微控制器MC与晶体管T1同步地接通和关断。在晶体管T1、T3的接通持续时间期间，因此电流流过初级绕组P1和测量电阻R1。在晶体管T1、T3的关断持续时间期间，流过测量电阻R1的电流被中断。在初级绕组P1的磁场中存储的能量在晶体管T1、T3的关断持续时间以及晶体管T2的接通持续时间期间通过二极管D1输送给中间回路电容器C1。由于交替地切换的晶体管T1、T2和与晶体管T1同步地切换的晶体管T3，高频电流流过初级绕组P1，该电流在次级绕组SI1、SI2中感应用于电极线圈E1、E2的相应的加热电流。借助低通滤波器R2、C4，将测量电阻R1上的电压降在晶体管T3的多个开关节拍的时间间隔上平均，并且输送给微控制器MC的电压输入端A。在微控制器MC的端子A上的输入电压借助模拟-数字转换器转换为数字信号并且在微控制器MC中分析。
微控制器MC在加热阶段开始之后第一次在大约30ms之后检测在电容器C4上的电压降，并且在加热阶段开始之后第二次在大约600ms之后检测。如果两个电压值的差的绝对值超过预先给定的阈值，则将加热阶段结束时的电压值与微控制器MC中存储的参考值比较，并且用于识别灯类型。在此，如所提及的那样，该电压值与灯丝电阻的倒数关联。如果两个电压值的差的绝对值在阈值以下，则灯被继续以当前的数据组驱动，即不进行灯类型识别。根据所提及的出版物，后者是如下情况：由于上次的灯运行，电极线圈E1、E2在加热阶段开始时还没有完全冷却，或者电路装置以欧姆假负载电阻而不是荧光灯LP的电极线圈E1或E2来工作。
根据申请人在已经销售的电路装置中所使用的另外的现有技术，基于根据DE 103 45 610 A1的现有技术进行了对所测量的线圈电阻的进一步分析，如结合图2所示的那样。这种方式的目的是在电子电路装置中检测由于发光装置的错误布线而导致的一个或多个灯丝短路。通过这种方式要避免的是，在工作中出现灯丝变黑或者出现电路装置的损坏。
在步骤100中，开始已知的方法。接着，在步骤110中检查是否中间回路电压UZw达到其额定值UZwsoll。如果情况并非如此，则在步骤120中提高中间回路电压UZw。如果在步骤110中确定中间回路电压UZw达到其额定值UZwsoll，则在步骤130中在第一时刻t1确定与荧光灯LP的灯丝的灯丝电阻关联的、在测量电阻R1上的电压降的第一值Res1neu，并且在第二时刻t2确定该电压降的第二值Res2neu。在步骤140中，将差(Res1neu-Res2neu)与第一阈值S1比较。如果差在阈值之上，则进行用于识别灯类型的算法。该算法包括步骤150至230。在此，首先在步骤150中将绝对值
与阈值X1比较，其中Res2neu是在测量电阻R1上的电压降的当前测量值，而Res2alt是过去测量的值。如果绝对值
的值在阈值X1以下，则灯在步骤160中以当前的工作参数组驱动。新的值Res2neu只是非常小地区别于旧的值Res2alt，于是毫无疑问是相同的灯连接在电路装置上。因此，其可以在步骤160中不变地以当前的数据组来驱动。而如果
的值在阈值X1之上，则在步骤170中确定是否值
处于阈值X1和阈值X2之间，其中X2大于X1。如果如此，则由此得出还是相同的灯，只是该灯略有老化。因此，在步骤180中通过新的值Res2neu覆写旧的值Res2alt。灯随后在步骤190中继续以当前的数据组驱动。
而如果在步骤170中确定值
并不处于X1和X2之间，则在表中查找Res2neu的值，以便由此得出该Res2neu与何种灯类型关联。如果在此在步骤200中识别出相应的灯数据组，则灯在步骤210中以所识别的灯数据组i驱动。在步骤220中，Res2alt通过Res2neu来覆写。如果在步骤200中并未发现与Res2neu关联的灯数据组，则灯在步骤230中以缺省数据组驱动。
如果在步骤140中确定Res1neu和Res2neu的差在阈值S1以下，则在步骤240中检验是否差(Res1neu-Res2neu)在第二阈值S2以下，该第二阈值小于阈值S1。如果情况如此，则在步骤250中推测有假负载灯丝或者灯丝短路。如果可以排除假负载灯丝(可以识别出使用了灯)，则存在灯丝短路并且将电路装置关断。如果在步骤240中确定在Res1neu和Res2neu之间的差大于阈值S2，则在步骤260中以当前数据组继续驱动灯。
现在已确定的是，当在单个的电路装置上同时驱动多个发光装置时，在所描述的方式的情况下始终还出现对电路装置的损伤。
发明内容
因此，本发明的任务是，改进开头所提及的方法或者开头所提及的电路装置，使得能够实现借助电路装置可靠地驱动多个发光装置。
该任务通过具有权利要求1所述的特征的方法和通过具有权利要求7所述的特征的电路装置来解决。
本发明所基于的认识是，在根据现有技术的方式中因此导致电路装置上的损坏，因为其虽然可以在短的线路情况下识别出灯丝短路，然而在长的线路情况下(如其在借助电路装置驱动多个发光装置时那样)不能识别出灯丝短路。在长的线路情况下的灯丝短路的特征在于，与短的线路情况下的灯丝短路相比，在测量电阻上的电压降的第一测量值和测量电阻上的电压降的第二测量值之间的差更大。
如果现在为了在较长的线路情况下检测灯丝短路而提高步骤240中的阈值S2，则这会在其灯丝由于前面的运行而尚未完全冷却的灯的情况下导致错误地检测灯丝短路并且导致错误地并且由此不希望地关断电路装置。在现有技术的改进方案中，因此根据本发明设计了，在确定差(Res1neu-Res2neu)大于阈值S2时，需要进一步区分情况，因为否则不能驱动又接通的灯。
本发明因此设计了，当在步骤240中确定差(Res1neu-Res2neu)大于阈值S2时，进行进一步的情况区分：如果Res2neu大于第三阈值(其中第三阈值小于第一阈值并且大于第二阈值)，则确定灯丝短路。然而如果Res2neu并不大于第三阈值，则该灯以当前的工作参数组继续工作。该措施考虑到了与较长的线路情况下短路时的值Res2neu相比，在又接通的情况下的值Res2neu较小。
通过这种方式，可靠地检测了在较长线路情况下的灯丝短路，而又接通的灯被以当前的数据组继续驱动。由此，能够实现将两个灯和更多灯的设备以一个电路装置、即以唯一的镇流器驱动，因为现在在此产生的较长的线路能够可靠地针对灯丝短路而被监视。由此，可靠地防止了在此所使用的电路装置的损坏。
一个优选的实施形式的特征在于，其包括以下的其他步骤：如果差(Res1neu-Res2neu)小于第二阈值，则执行以下步骤：如果第二测量值在第四阈值和第五阈值之间，其中第五阈值小于第四阈值，则将灯类型识别闭锁。如果第二测量值在第四阈值以上，则确定灯丝短路。如果第二测量值在第五阈值以下，则确定假负载灯丝。
如在图2中结合步骤150至230所示出的、灯类型识别的闭锁使得发光装置制造商能够以其预先给定的参数组来可靠地驱动所使用的灯。于是，发光装置制造商可以例如针对50W来设计发光装置，并且由此保证所使用的80W灯也仅仅如50W灯那样工作。这尤其是能够实现发光装置的与功率关联的元件的较弱的设计。
在另一优选的实施形式中设计了，在闭锁的灯类型识别的情况下在确定灯丝短路时将灯类型识别解锁。通过该措施，可以又释放闭锁，其方式是例如使用带有几乎为零的电阻的假负载灯丝。
优选的是，在确定灯丝短路之后进行关断，即关断该电路装置，以避免该电路装置的损坏。有利的是，产生关于出现关断的信息，由此使得寻找错误变得容易。
此外优选的是，第一和/或第二阈值通过因子a和第二值Res2neu的乘积来形成，其中0＜a＜2。由此，第一和第二阈值取决于所测量的电压值Res2neu。这在实践中证明为比在此处使用绝对值更有利。阈值S1例如可以是Res2neu(因子a＝1)，阈值S2例如可以是Res2neu/16。
优选的是，第三阈值S3通过因子b与第四阈值S4的乘积来形成，其中0＜b＜1，其中第四阈值S4大于由最小欧姆值的灯丝引起的第二值Res2neu，并且第五阈值S5小于第四阈值。
其他有利的实施形式由从属权利要求中得到。
参照根据本发明的方法提出的优选的实施形式及其优点只要可用则也相应地适用于根据本发明的电路装置。
附图说明
下面参照附图进一步描述根据本发明的方法的实施例。其中：
图1在示意图中示出了现有技术中已知的电路装置；
图2示出了流程图，用于说明现有技术中已知的方法；
图3示出了流程图，用于说明根据本发明的方法的一个实施形式；并且
图4示出了与灯丝电阻的倒数相关的、在电流测量电阻R1上下降的电压Res在不同情况中的时间变化曲线。
具体实施方式
下面仅仅讨论与现有技术的不同之处。结合图2所进行的说明由此只要图2的流程图与图3的流程图一致则也适用于根据本发明的方法，并且因此不再赘述。
根据图3，当在步骤240中确定差(Res1neu-Res2neu)大于第二阈值S2，其中第二阈值小于第一阈值S1时，在步骤270中进行进一步的情况区分：如果在此确定值Res2neu大于第三阈值S3，则在步骤280中确定灯丝短路，或者当根据步骤150至230出现灯类型识别的闭锁时，将其解锁。如果在步骤270中确定Res2neu并不大于第三阈值S3，则灯在步骤290中以当前的工作参数组驱动。
如果在步骤240中确定，差(Res1neu-Res2neu)小于第二阈值S2，则在步骤300中进行进一步的情况区分。在此检验是否值Res2neu大于第四阈值S4。如果情况如此，则在步骤310中确定灯丝短路，或者当根据步骤150至230已将灯类型识别的闭锁时，将其解锁。而如果在步骤300中确定值Res2neu小于第四阈值S4，则在步骤310中进行进一步的情况区分。在此检验是否Res2neu大于第五阈值S5，其中第五阈值小于第四阈值S4。如果情况如此，则在步骤320中将根据步骤150至230的灯类型识别闭锁。然而如果情况并非如此，则在步骤330中推测为假负载灯丝。
在一个优选的实施例中，对于阈值选择以下值：S1＝Res2neu，S2＝1/16Res2neu，S3＞S4/4，S4＞S5，S4＞Res2neu(通过最小欧姆值的灯丝引起)，X1＝6.33，并且X2＝12.5。
根据本发明的方法的算法在图1的微控制器MC中实施。其尤其是具有所需的存储装置和比较装置。
为了进一步理解，图4针对不同情况示出了与灯丝电阻的倒数值关联的、电流测量电阻R1上的电压降Res：曲线a)反映了在假负载灯丝情况下的时间变化曲线，曲线b)是在短的线路情况下在灯丝短路时的情况，曲线c)是在较长的线路情况下在灯丝短路时的情况，曲线d)是完好的灯丝的情况，并且曲线e)是重新接通的情况，即灯丝尚未从前面的运行中冷却。
本发明能够实现在短的线路情况(曲线b)以及较长的线路情况(曲线c)中识别灯丝短路。本发明允许在冷却状态中接通时(曲线d)以及在尚未冷却的状态中接通时(曲线e)驱动荧光灯。最后，还可靠地识别出所使用的假负载灯丝(曲线a)。
Claims (7)
1.一种用于借助电路装置驱动至少一个放电灯(LP)的方法，该电路装置具有：带有第一输入端子和第二输入端子的输入端，用于连接供电直流电压(UZw)；至少带有第一输出端子和第二输出端子的输出端，用于连接所述至少一个放电灯(LP)；逆变器，其至少带有第一电子开关(T1)和第二电子开关(T2)，它们串联地耦合在第一输入端子和第二输入端子之间，其中在第一电子开关(T1)和第二电子开关(T2)之间形成逆变器的中点(M)；点燃装置，其包括灯电感线圈(L1)和谐振电容器(C2)；预热装置，其包括初级电感(P1)、第三电子开关(T3)和电流测量电阻(R1)的串联电路，该串联电路耦合在逆变器的中点(M)和第二输入端子之间；以及与初级绕组(P1)耦合的第一次级电感(SI1)和第二次级电感(SI2)，其中第一次级电感(SI1)与第一输出端子耦合，而第二次级电感(SI2)与第二输出端子耦合；与电流测量电阻(R1)耦合的控制装置(MC)，在该控制装置中存储有与不同类型的放电灯关联的至少两个工作参数组，其中一个工作参数组是当前的工作参数组，其中控制装置(MC)设计为根据当前的工作参数组来至少激励第一电子开关(T1)、第二电子开关(T2)和第三电子开关(T3)；其中在预热阶段中在第一时刻(t1)确定与所述至少一个放电灯(LP)的至少一个灯丝(E1)的电阻的倒数关联的、在电流测量电阻(R1)上的电压降的第一值(Res1neu)，并且在第二时刻(t2)确定与所述至少一个放电灯(LP)的至少一个灯丝(E1)的电阻的倒数关联的、在电流测量电阻(R1)上的电压降的第二值(Res2neu)，其中第二时刻(t2)在第一时刻(t1)之后；
其特征在于，该方法包括以下步骤：
a)确定第一值(Res1neu)和第二值(Res2neu)的差(步骤140)；
b)b1)如果所述差在第一阈值(S1)之上：执行用于灯类型识别的算法(步骤150至230)；
b2)如果差不在第一阈值(S1)之上：
c1)如果所述差大于第二阈值(S2)，其中第二阈值(S2)小于第一阈值(S1)(步骤240)：
d1)如果第二值大于第三阈值(S3)(步骤270)：确定灯丝短路(步骤280)；
d2)如果第二值并不大于第三阈值(S3)：以当前工作参数组驱动灯(步骤290)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其包括以下的另外的步骤：
c2)如果所述差小于第二阈值(S2)：
d1)如果第二测量值在第四阈值(S4)和第五阈值(S5)之间，其中第五阈值(S5)小于第四阈值(S4)：将灯类型识别闭锁(步骤320)；
d2)如果第二测量值在第四阈值(S4)之上：确定灯丝短路(步骤310)；
d3)如果第二测量值在第五阈值(S5)以下：确定假负载灯丝(步骤330)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在闭锁的灯类型识别的情况下在确定灯丝短路时，将灯类型识别解锁(步骤280，310)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在确定灯丝短路之后进行关断。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，第一阈值(S1)和/或第二阈值(S2)通过因子a和第二值的乘积形成，其中0＜a＜2。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，第三阈值(S3)通过因子b与第四阈值(S4)的乘积来形成，其中0＜b＜1，其中第四阈值(S4)大于由最小欧姆值的灯丝引起的第二值(Res2neu)，并且第五阈值(S5)小于第四阈值。
7.一种用于驱动至少一个放电灯(LP)的电路装置，具有：
-带有第一输入端子和第二输入端子的输入端，用于连接供电直流电压(UZw)；
-至少带有第一输出端子和第二输出端子的输出端，用于连接所述至少一个放电灯(LP)；
-逆变器，其至少带有第一电子开关(T1)和第二电子开关(T2)，它们串联地耦合在第一输入端子和第二输入端子之间，其中在第一电子开关(T1)和第二电子开关(T2)之间形成逆变器的中点(M)；
-点燃装置，其包括灯电感线圈(L1)和谐振电容器(C2)；
-预热装置，其包括初级电感(P1)、第三电子开关(T3)和电流测量电阻(R1)的串联电路，该串联电路耦合在逆变器的中点(M)和第二输入端子之间；以及与初级绕组(P1)耦合的第一次级电感(SI1)和第二次级电感(SI2)，其中第一次级电感(SI1)与第一输出端子耦合，而第二次级电感(SI2)与第二输出端子耦合；
-与电流测量电阻(R1)耦合的控制装置(MC)，在该控制装置中存储有与不同类型的放电灯关联的至少两个工作参数组，其中一个工作参数组是当前的工作参数组，其中控制装置(MC)设计为根据当前的工作参数组来至少激励第一电子开关(T1)、第二电子开关(T2)和第三电子开关(T3)，其中控制装置(MC)进一步被设计为，在预热阶段中在第一时刻(t1)确定与所述至少一个放电灯(LP)的至少一个灯丝(E1)的电阻关联的、在电流测量电阻(R1)上的电压降的第一值(Res1neu)，并且在第二时刻(t2)确定与所述至少一个放电灯(LP)的至少一个灯丝(E1)的电阻关联的、在电流测量电阻(R1)上的电压降的第二值(Res2neu)，其中第二时刻(t2)在第一时刻(t1)之后；
其特征在于，控制装置(MC)此外被设计为执行以下算法：
a)确定第一值(Res1neu)和第二值(Res2neu)的差(步骤140)；
b)b1)如果所述差在第一阈值(S1)之上：执行用于灯类型识别的算法(步骤150至230)；
b2)如果差不在第一阈值(S1)之上：
c1)如果所述差大于第二阈值(S2)，其中第二阈值(S2)小于第一阈值(S1)(步骤240)：
d1)如果第二值大于第三阈值(步骤270)：确定灯丝短路(步骤280)；
d2)如果第二值并不大于第三阈值(S3)：以当前工作参数组驱动灯(步骤290)。
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