專利名稱：用于高壓燈的供電裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于給高壓氣體放電(HID)燈提供高頻電能的裝置，該裝置包括至少一個適于產生具有第一頻率和第一振幅的大體為正弦電壓的第一高頻電壓源和至少一個其共振頻率大體等于該第一頻率且與上述第一電壓源相連的第一壓電轉換器。
這樣的裝置可以從H.Kadedhashi在IEEE PESC98上發(fā)表的用于熒光燈的使用壓電轉換器的電子鎮(zhèn)流器中獲知。
壓電轉換器由帶有兩對電極的壓電晶體或各帶有一對電極的兩個機械耦合壓電元件組成。
將交流電壓應用到第一對電極上將導致壓電元件的機械振蕩。其結果是交流電壓在另一對電極上形成。通過恰當?shù)卮_定相關部分的尺寸，能夠確定這兩個電壓之比。
將壓電轉換器用于熒光燈是有益的，因為壓電元件的應用允許鎮(zhèn)流器尺寸顯著的減小，避免獨立啟動部件的使用，提高鎮(zhèn)流器的效率和允許更高的使用溫度。
然而這些壓電轉換器的應用不能減輕燈具本身的可能導致燈具破壞的聲學共振的不利因素。
本發(fā)明的目的是提供一種用于高壓氣體放電燈的可以減輕聲學共振帶來的問題的供電裝置。
該目的通過這樣一種裝置來實現(xiàn)，該裝置包括均適于產生頻率是第一頻率的奇次諧波且振幅是第一振幅的奇數(shù)分之一的大體為正弦電壓的多個第二電壓源和每個包括分別與其中一個第二電壓源相連的多個壓電轉換器。
其頻率是第一電壓源頻率的奇次倍數(shù)且其振幅是第一電壓源振幅的奇數(shù)分之一的第二電壓源的應用形成了方波的傅立葉合成近似。對于聲學共振的產生，能譜是相關的。方波的功率譜是平坦的，從而避免了聲學振蕩的激勵。
在JP-A-11 354 857中公開了一種使用傅立葉合成以產生非正弦周期電壓來提供電能給負載的電能供應裝置。這是一個普通的申請文件，其中沒有解決高壓氣體放電燈的聲學共振問題。
需要指出的是實際上能夠裝配的第二電壓源的數(shù)量是有限的，使得方波不夠理想。因此功率譜不是完全平坦的，以至于不能避免全部的激勵。
根據(jù)現(xiàn)有的信息來看，一個第一電壓源、兩個第二電壓源和三個壓電轉換器能夠形成在生產成本和效率之間具有最理想關系的裝置。
如前面所述，電壓源和轉換器數(shù)量的實際限制導致不夠理想的方波，不夠理想的方波雖然能夠減輕燈具的聲學振蕩問題，但不能完全避免這些問題。
為了避免那些問題，本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例提供了電壓源適于調制其頻率的特征，其中保持第一和第二電壓源的頻率之間的關系。
頻率的調制避免了可能處于可以激勵聲學共振的頻率范圍內的頻率的持續(xù)存在。該調制提供了頻率的連續(xù)變化，從而使調制信號的功率譜在較寬的范圍內擴大。這使得可能產生激勵的頻率范圍內的功率較小。通過參數(shù)的適當選擇，能夠將功率保持在低于閾值的范圍內，聲學共振可能發(fā)生于該閾值之上。
另一個需要注意的事情是壓電轉換器的頻率一振幅轉換特征。這些轉換器具有相當顯著的頻率響應，也就是在晶體內部發(fā)生共振的頻率的兩邊，頻率特征的側翼陡峭。這暗示即使頻率的小改變也將導致轉換器次級邊的電壓和功率的顯著下降。
接下來，將借助附圖來協(xié)助闡述本發(fā)明，其中
圖1依照本發(fā)明第一實施例的電路圖；以及圖2依照本發(fā)明第二實施例的電路圖。
圖1示出了由電源(如市電電源)供電的高壓氣體放電燈，包括電源接線2和中性接線3。
為了利用高頻電源的優(yōu)點，如小尺寸和高效率，電路包括適于產生具有基頻fb的信號的高頻發(fā)生器4。該發(fā)生器的輸出端與壓電轉換器5的輸入端相連。壓電轉換器5的輸出端與燈1相連。
到目前為止所描述的電路是依照了先前的技術。
本發(fā)明提供了適于產生具有頻率是第一發(fā)生器4的頻率的三倍(即3fb)和振幅是第一發(fā)生器4產生的信號振幅的三分之一的輸出信號的第二發(fā)生器6。為了保持兩個發(fā)生器4和6之間的頻率和相位關系，將第一發(fā)生器的輸出信號提供給第二發(fā)生器。其中兩個信號之間的關系是這樣相加的，它們形成方波信號的一階近似。
將第二發(fā)生器的輸出信號傳送到第二壓電轉換器7，并將其輸出信號加到第一壓電轉換器5的輸出信號上。得到的相加的輸出信號是方波信號的近似。方波信號具有平坦功率譜，從而在一定程度上避免了燈中的聲學共振。
如引言中所述，本發(fā)明的第一實施例享有由此而來的優(yōu)點。使用更多的發(fā)生器和壓電轉換器是可能的。
圖2公開了使用三個發(fā)生器和三個壓電轉換器的實施例。除了圖1中的發(fā)生器外，該實施例還包括頻率是第一發(fā)生器4的頻率的五倍(即5fb)和振幅是第一發(fā)生器產生的信號振幅的五分之一的第三發(fā)生器8。這產生了方波的更接近的近似，從而使燈1內的平坦功率譜也更加接近。
將來自第三發(fā)生器8的信號提供給第三壓電轉換器9，第三壓電轉換器9的輸出信號加到第一發(fā)生器5和第二發(fā)生器7的相加的輸出信號上。
同樣，在這種情況下，第一、第二和第三信號的頻率和相位之間的關系是重要的。在這個第二實施例中提供基本發(fā)生器來給第一、第二和第三發(fā)生器的每一個提供具有頻率fb的參考信號。
為了避免在燈具中的聲學振蕩，也可以調制電源的頻率。在此要指出的是，提供有限數(shù)量的發(fā)生器和壓電轉換器僅導致聲學共振的有限避免；任憑所有的預防措施，聲學共振形成也是可能的。頻率的調制是避免聲學共振的另一特征。在這個第二實施例中，這可以通過對基本發(fā)生器輸出信號的頻率fb的調制很容易地得到。
這種調制可以依照預先確定的程序來進行。在程序的構成上，人們可以使用對于本裝置將要供電的類型的燈具的先前經(jīng)驗。人們還需要考慮壓電轉換器對頻率依賴行為。考慮到這些事項，將頻率在標稱頻率附近改變5％是很吸引人的。
然而也可以使用反饋結構。該結構在燈具附近提供了探測器11，該探測器用來探測燈具中聲學共振。該監(jiān)測器可以是聲學探測器。將探測器的輸出信號提供給基本發(fā)生器10，以便當探測器11探測到即將產生的聲學共振時，這個發(fā)生器可以調制頻率。
顯然，對本領域技術人員來說，在不偏離本發(fā)明的范圍情況下可以對本發(fā)明進行大量的修改。特別是可以使用數(shù)量超過三個的更多數(shù)量的發(fā)生器和壓電轉換器。
權利要求
1.一種用于給高壓氣體放電燈提供高頻電能的裝置，包括至少一個第一高頻電壓源，適于產生具有第一頻率和第一振幅的大體上的正弦電壓；至少一個第一壓電轉換器，共振頻率基本等于第一頻率且與所述第一電壓源相連特征是均適于產生頻率是第一頻率的奇次諧波且振幅是第一振幅的奇數(shù)分之一的大體上的正弦電壓的多個第二電壓源；以及分別與其中一個第二電壓源相連的多個壓電轉換器。
2.權利要求1的裝置，其特征在于第二電壓源的數(shù)量等于三。
3.權利要求1或2的裝置，其特征在于電壓源適于調制其頻率，其中第一和第二電壓源的頻率之間的關系保持不變。
4.權利要求3的裝置，其特征在于在壓電轉換器實現(xiàn)其功能的范圍內調制頻率。
5.上述權利要求中之一的裝置，其特征在于通過單一發(fā)生器控制所有電壓源的頻率。
6.權利要求3或4的裝置，其特征在于該裝置包括用于檢測與該裝置相連的燈具中的振蕩的換能器，以及如果傳遞器檢測到燈具的調制時對電壓源產生的電壓頻率進行調制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種給高壓氣體放電燈提供高頻電能的裝置，包括適于產生具有第一頻率和第一振幅的大體上的正弦電壓的至少一個第一高頻電壓源，共振頻率基本等于第一頻率且與所述第一電壓源相連的至少一個第一壓電轉換器，均適于產生頻率是第一頻率的奇次諧波且振幅是第一振幅的奇數(shù)分之一的大體上的正弦電壓的多個第二電壓源；以及與第二電壓源相連的一些壓電轉換器。
文檔編號H05B41/282GK1726743SQ200380106398
公開日2006年1月25日 申請日期2003年12月2日 優(yōu)先權日2002年12月20日
發(fā)明者W·D·考文伯格, R·H·范德沃特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司