專利名稱：用于操作氣體放電燈的燈驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于操作氣體放電燈的燈驅(qū)動(dòng)器電路，特別地涉及一 種燈驅(qū)動(dòng)器電路，它包括確定用于照明控制的燈電流的分流電阻器，
背景技術(shù)：
氣體放電燈，尤其是超高壓(UHP)燈，現(xiàn)在已應(yīng)用在投影儀 (beamer)和投影電視系統(tǒng)中，為了提供合適的照明條件，這樣的應(yīng) 用需要良好的照明控制。輸出光的質(zhì)量尤其取決于提供給燈的電流的 電流分布.超高壓燈的燈特性，特別是動(dòng)態(tài)特性，在它的整個(gè)壽命期 間都是變化的。因此，在它的整個(gè)壽命期間，對(duì)于流過(guò)超高壓燈的電 流進(jìn)行精確控制可能是很困難的。
有人提出建議，使用基于微處理器的系統(tǒng)來(lái)實(shí)施照明控制。例如， 可以在控制方法中采用使用迭代學(xué)習(xí)的策略。在這樣一種方法中，可 以迭代地更新用于重復(fù)任務(wù)的控制信號(hào)，使得期望的燈特性和相應(yīng)的 實(shí)際特性之間的差異減小.
在上述的迭代學(xué)習(xí)控制方法中，可以使用燈電流作為被控的燈特 性.為了確定實(shí)際的燈電流，已知的方法是，在燈驅(qū)動(dòng)器電路中引入 分流器，尤其是電阻分流器(resistive shunt),但是燈驅(qū)動(dòng)器電路 可以是開關(guān)式電源(SMPS)，例如降壓式變換器(buck converter) 或升壓式變換器。為了控制開關(guān)式電源，要確定輸出電流。此外，已 知的是，在燈驅(qū)動(dòng)器電路中引入另一個(gè)電阻分流器.由于存在兩個(gè)電 阻分流器，例如電阻分流器設(shè)在地線內(nèi)，已知的是，對(duì)于其中一個(gè)電 阻分流器進(jìn)行差分電壓測(cè)量，從而確定在該電阻分流器兩端的電壓降， 這樣的差分電壓測(cè)量需要信號(hào)處理電路，例如包括差分放大器。于是， 使用兩個(gè)電阻分流器的直接電流測(cè)量將導(dǎo)致復(fù)雜而昂貴的燈驅(qū)動(dòng)器電 路.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于操作氣體放電燈的簡(jiǎn)單且節(jié)省成本的燈驅(qū)動(dòng)器電路，這個(gè)簡(jiǎn)單且節(jié)省成本的燈驅(qū)動(dòng)器電路適合于確 定燈電流和開關(guān)式電源的輸出電流，
在根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈驅(qū)動(dòng)器電路中實(shí)現(xiàn)了這個(gè)目的.該燈
驅(qū)動(dòng)器電路包括開關(guān)式電源(SMPS)電路。燈驅(qū)動(dòng)器電路包括用于向 氣體放電燈提供燈電流的第一和笫二輸出端(terminal)?？蓪怏w 放電燈連接在第一和第二輸出端之間。燈驅(qū)動(dòng)器電路還包括連接在開 關(guān)式電源電路和接地端之間的輸出電容器。燈驅(qū)動(dòng)器電路還包括電 阻分流器，它連接在接地端和第二輸出端之間，用于確定燈電流；和 輸出電流檢測(cè)電路，用于確定開關(guān)式電源的輸出電流。輸出電流檢測(cè) 電路包括檢測(cè)電阻器，檢測(cè)電阻器與檢測(cè)電容器串聯(lián)連接，這個(gè)串聯(lián) 連接與輸出電容器并聯(lián)連接.
由于燈電流是使用電阻分流器確定的，所以燈電流是能精確確定 的。因?yàn)殡娮璺至髌鞯囊欢诉B接到接地端，所以電阻分流器的另一端 上的電壓等于電阻分流器兩端的電壓降，因而，在所述另一端上的電 壓與流過(guò)燈的電流(即燈電流)成比例，
開關(guān)式電源的輸出電流基本上等于燈電流和流過(guò)輸出電容器的電 流之和。為了確定與開關(guān)式電源的輸出電流成比例的電壓，將檢測(cè)電 容器和檢測(cè)電阻器的串聯(lián)連接并聯(lián)連接到輸出電容器上。流過(guò)所述串 聯(lián)連接的電流基本上與流過(guò)輸出電容器的電流成比例。輸出電容器的 電流和流過(guò)串聯(lián)連接的電流之間的比例基本上等于輸出電容器的電容 和檢測(cè)電容器的電容之間的比例，流過(guò)檢測(cè)電阻器的電流導(dǎo)致檢測(cè)電 阻器兩端的電壓降，這個(gè)電壓降基本上與流過(guò)輸出電容器的電流成比 例。將這個(gè)電壓降與電阻分流器兩端的電壓降相加導(dǎo)致與開關(guān)式電源 的輸出電流成比例的電壓，
在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)電容器和檢測(cè)電阻器的所述串聯(lián)連接連接 在第一輸出端和第二輸出端之間.在這樣的實(shí)施例中，在檢測(cè)電容器 和檢測(cè)電阻器之間的節(jié)點(diǎn)處的電壓基本上與開關(guān)式電源的輸出電流成 比例。在這個(gè)實(shí)施例中，在所述的節(jié)點(diǎn)上可獲取強(qiáng)的開關(guān)式電源輸出 電流信號(hào).但是，由于流過(guò)檢測(cè)電容器和檢測(cè)電阻器的電流還要流過(guò) 電阻分流器，所以產(chǎn)生了小的結(jié)構(gòu)失配.
在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)電容器和檢測(cè)電阻器的串聯(lián)連接要連接在 第 一輸出端和接地端之間.為了將電阻分流器兩端的電壓降和檢測(cè)電阻器兩端的電壓降相加，輸出電流檢測(cè)電路還包括第一電阻器和第二 電阻器的串聯(lián)連接，這個(gè)串聯(lián)連接要連接在第二輸出端和檢測(cè)電容器 與檢測(cè)電阻器之間的笫一節(jié)點(diǎn)之間.在這樣的實(shí)施例中，位于第一電 阻器和笫二電阻器之間的第二節(jié)點(diǎn)處的電壓基本上與開關(guān)式電源的輸
出電流成比例。優(yōu)選地，笫一電阻器和第二電阻器的所述串聯(lián)連接的 電阻充分大于檢測(cè)電阻器的電阻。在這個(gè)實(shí)施例中，除了燈電流以外， 只有可忽略的附加電流流過(guò)電阻分流器，從而使燈電流的測(cè)量很精確， 在一個(gè)實(shí)施例中，為了能夠使用小的部件，將輸出電容器的電容
和檢測(cè)電容器的電容之間的因子N選擇得相對(duì)較大，優(yōu)選地大于10， 更優(yōu)選地，因子N- 1000，或者更大，
在輸出電容器的電容和檢測(cè)電容器的電容相差因子N的實(shí)施例中， 檢測(cè)電阻器的電阻可以是電阻分流器的電阻的N倍.于是，電阻分流 器兩端的電壓降和檢測(cè)電阻器兩端的電壓降具有可以比較的大小，因 此可以相加.
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，燈組件包括按照上述實(shí)施例之一的燈驅(qū) 動(dòng)器電路和氣體放電燈，特別是超高壓(UHP)氣體放電燈.


下面，參照在附圖中說(shuō)明的非限制性實(shí)施例描述本發(fā)明，其中 圖l說(shuō)明包括兩個(gè)電阻分流器的現(xiàn)有技術(shù)燈驅(qū)動(dòng)器電路； 圖2說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的燈驅(qū)動(dòng)器電路的第一實(shí)施例； 圖3說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的燈驅(qū)動(dòng)器電路的第二實(shí)施例.
具體實(shí)施例方式
在附圖中，相似的附圖標(biāo)記指的是相似的元件.現(xiàn)在參照附圖1， 現(xiàn)有技術(shù)的燈驅(qū)動(dòng)器電路包括一組輸入端IT1、 IT2，用于接收來(lái)自電 源PS的直流電壓。包括在燈驅(qū)動(dòng)器電路中的開關(guān)式電源(SMPS)電路 包括開關(guān)元件SW、 二極管D1、電感器L1。所示的開關(guān)式電源電路是 降壓式變換器，它在本領(lǐng)域中是眾所周知的。因此，省去了對(duì)于適合 于用在開關(guān)式電源電路中的上述元件的進(jìn)一步的詳細(xì)描述，這是因?yàn)?本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易認(rèn)識(shí)到，例如開關(guān)元件SW可以是半導(dǎo)體開 關(guān)，電源PS可以是經(jīng)整流的電網(wǎng)電壓。燈驅(qū)動(dòng)器電路在接地端GT連接到地.燈驅(qū)動(dòng)器電路還包括輸出電 容器CO,輸出電容器CO連接到開關(guān)式電源電路的輸出端，即電感器 LI的輸出端。燈驅(qū)動(dòng)器電路還包括第一輸出端OTl和笫二輸出端0T2， 在它們之間連接燈La.第一電阻分流器Rshl和第二電阻分流器Rsh2 的串聯(lián)連接要連接在笫二輸出端0T2和接地端GT之間.在第一和第二 電阻分流器Rshl、 Rsh2之間的終端，連接有輸出電容器CO,燈La是 氣體放電燈，具體來(lái)說(shuō)就是超高壓(UHP)氣體放電燈.
在搮作中，將電源PS提供的直流電壓變換成適合于操作燈La的 直流電壓.為了控制輸出直流電壓和輸出電流，應(yīng)確定輸出電流.另 外，可以根據(jù)所確定的輸出電流通過(guò)利用控制電路(未示出)來(lái)控制 開關(guān)元件SW。為了確定輸出電流，要確定第一電阻分流器Rshl的一端 (即沒有連接到接地端的那一端)的電壓，由于輸出電流流過(guò)輸出電 容器CO和燈La然后返回到地，所以輸出電流在第一電阻分流器Rshl
的兩端產(chǎn)生電壓降，這個(gè)電壓降產(chǎn)生輸出電流電壓VSMPS，這個(gè)電壓VsMPS
基本上與輸出電流成比例.
還可以使控制系統(tǒng)(未示出)適應(yīng)照明控制。另外，控制系統(tǒng)可 以控制流過(guò)燈La的燈電流，為了確定燈電流，在第一電阻分流器Rshl 和燈La之間設(shè)置笫二電阻分流器Rsh2.由于只有燈電流流過(guò)第二電阻 分流器Rsh2,所以第二電阻分流器Rsh2兩端的電壓降基本上與燈電流 成比例，但是，在與燈La連接的第二電阻分流器Rsh2的一端的燈電 流電壓Vt基本上等于第一電阻分流器Rshl兩端的電壓降和第二電阻分 流器Rsh2兩端的電壓降之和，為了確定第二電阻分流器Rsh2兩端的 電壓降，需要進(jìn)行差分測(cè)量.
為了防止將要進(jìn)行差分測(cè)量，按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，與圖1 所示的電路相比，根據(jù)圖2所述的燈驅(qū)動(dòng)器電路包括相同電路布置的 降壓式變換器開關(guān)式電源電路.但是代替兩個(gè)電阻分流器，只存在單 個(gè)的電阻分流器Rsh.電阻分流器Rsh連接在接地端GT和燈La (第二 輸出端0T2)之間，同時(shí)還將輸出電容器CO連接到接地端，以使電阻 分流器Rsh的燈側(cè)處的燈電流電壓l基本上等于電阻分流器Rsh兩端 的電壓降。這個(gè)電壓降，以及由此燈電流電壓V"基本上與燈電流成 比例。
檢測(cè)電容器CS和檢測(cè)電阻器RS的串聯(lián)連接并聯(lián)連接到輸出電容器co上.由于電容性的特性，流過(guò)這個(gè)串聯(lián)連接的電流基本上與流過(guò)
輸出電容器CO的電流成比例。下面，假定檢測(cè)電容器cs的電容是輸
出電容器CO的電容的1/N，于是檢測(cè)電容器的電容等于
GS = ^ (灘l) TV
因此，流過(guò)檢測(cè)電容器CS的電流基本上是流過(guò)輸出電容器CO的 電流的1/N。流過(guò)檢測(cè)電容器CS的電流還要流過(guò)檢測(cè)電阻器RS，借此 在檢測(cè)電阻器RS的兩端產(chǎn)生電壓降。
為了能夠確定由開關(guān)式電源電路輸出的電流，即開關(guān)式電源電路 的電感器LI輸出的電流，要將代表流過(guò)輸出電容器CO的電流的電壓， 即檢測(cè)電阻器RS兩端的電壓降，加到燈電流電壓V^上。為了允許將燈 電流電壓V^和所述的檢測(cè)電阻器RS兩端的電壓降相加，這些電壓需要 具有可比較的大小。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)電阻器RS的電阻是 電阻分流器Rsh的電阻的N倍，借此補(bǔ)償所述1/N的電流，該1/N的 電流是由于以上所述的檢測(cè)電容器的1/N的電容引起的。于是，在這 樣一個(gè)實(shí)施例中，在檢測(cè)電容器CS和檢測(cè)電阻器RS之間的節(jié)點(diǎn)處的 電壓基本上等于燈電流電壓VL和檢測(cè)電阻器RS兩端的電壓降之和，這 個(gè)電壓與輸出電容器電流成比例，因此，在所述節(jié)點(diǎn)處的電壓基本上 與開關(guān)式電源電路的輸出電流成比例，因此用作輸出電流電壓VSMPS。
在一個(gè)實(shí)際的實(shí)施例中，輸出電容器CO的電容可以是luF;檢測(cè) 電容器的電容可以是lnF，因此N是1000;電阻分流器Rsh的電阻可以 是25mQ，以及檢測(cè)電阻器RS的電阻可以是25Q 。
應(yīng)該注意的是，在圖2所示的實(shí)施例中，與實(shí)際的電流值相比， 一系列二階效應(yīng)可以導(dǎo)致所確定的電流值中的小的以及(取決于應(yīng)用) 可接受的結(jié)構(gòu)上的失配。圖3表示出一個(gè)更加精確的實(shí)施例。在圖3 的實(shí)施例中，與圖2的實(shí)施例相比，現(xiàn)在在第一輸出端0T1和接地端 GT之間連接了檢測(cè)電容器CS和檢測(cè)電阻器RS的串聯(lián)連接。在接地端 GT和燈La(第二輸出端0T2)之間連接了電阻分流器Rsh，以便基于電 阻分流器Rsh兩端的電壓降確定燈電流，這個(gè)電壓降等于燈電流電壓 VL。在檢測(cè)電容器CS和檢測(cè)電阻器RS之間的笫一節(jié)點(diǎn)，連接第一電 阻器Rl和第二電阻器R2的串聯(lián)連接，這個(gè)串聯(lián)連接還要連接到第二 輸出端0T2,
假定方程1仍舊有效，流過(guò)檢測(cè)電容器CS的電流是流過(guò)輸出電容 器C0的電流的1/N,在這個(gè)實(shí)施例中，經(jīng)過(guò)檢測(cè)電容器CS的電流被分 成兩個(gè)部分。第一部分流過(guò)檢測(cè)電阻器RS，第二部分流過(guò)第一和第二 電阻器R1、 R2的串聯(lián)連接
其中，u是流過(guò)檢測(cè)電阻器rs的電流，L。是流過(guò)輸出電容器co
的電流，N是在方程1中引入的因子，L,k2是流過(guò)第一和第二電阻器
Rl、 r2的串聯(lián)連接的電流.輸出電流電壓V，s等于第二電阻器r2兩端 的電壓降與燈電流電壓Vl之和，輸出電流電壓V，s基本上與開關(guān)式電 源電路輸出的電流成比例，具體來(lái)說(shuō)即流過(guò)電感器L1的電流，下面對(duì) 此再做進(jìn)一步的說(shuō)明。
假定，檢測(cè)電阻器RS的電阻是電阻分流器Rsh的電阻的N倍
/ 5"=yV. 7 s/ (方程3) 并且假定檢測(cè)電阻器RS的電阻與第一電阻器Rl的電阻相比沒有意 義
yW1〈 < ) l (方程4 )
并且定義
a三薩(灘5)
可以確定
「鵬-微(々a+" )(灘6)
其中I"是流過(guò)燈La的電流.如果選擇第一和第二電阻器Rl、 R2，以 使d =1，即R1-R2,并且考慮開關(guān)式電源電路的輸出電流基本上等 于流過(guò)燈的電流I"和流過(guò)輸出電容器的電流IeD，則方程6變?yōu)?br> 9并且因此，輸出電流電壓VsMPs基本上與輸出電流成比例.在實(shí)際的實(shí)
施例中，輸出電容器的電容可以是luF, N可以是1000，檢測(cè)電容器 CS的電容可以是lnF，電阻分流器Rsh的電阻可以是25mQ ,檢測(cè)電阻 器RS的電阻可以是25Q，第一和第二電阻器R1、 R2中的每一個(gè)的電 阻可以是lkQ;由此滿足了方程4。
雖然在這里公開了本發(fā)明的詳細(xì)實(shí)施例，但應(yīng)該理解，所公開的 實(shí)施例對(duì)于本發(fā)明只是示例性的，可以按各種不同的方式實(shí)施.因此， 這里公開的特定的結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)都不應(yīng)該被解釋成限制性的，而是 權(quán)利要求書的基礎(chǔ)，并且是教導(dǎo)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員以亊實(shí)上任何適 當(dāng)詳述的結(jié)構(gòu)按各種不同的方式采用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。而且，在 相互不同的從屬權(quán)利要求中引用某些措施這一事實(shí)并不表明這些措施 的組合不能有益地被利用。
而且，不期望這里使用的術(shù)語(yǔ)和詞組是限制性的，相反，這些術(shù) 語(yǔ)和詞組提供了本發(fā)明的可以理解的描述。如這里所用的，將術(shù)語(yǔ) "一"、"一個(gè)"定義為一個(gè)或多于一個(gè)。如這里所用的，將術(shù)語(yǔ)另 一個(gè)定義為至少第二個(gè)或多個(gè)。如這里所用的，將術(shù)語(yǔ)包括和/或具 有定義為包括...(開放式語(yǔ)言)。如這里所用的，將術(shù)語(yǔ)耦合定義為連 接，當(dāng)然不一定直接連接或者不必借助于電線進(jìn)行連接。
權(quán)利要求
1、用于操作氣體放電燈的燈驅(qū)動(dòng)器電路，該燈驅(qū)動(dòng)器電路包括-開關(guān)式電源(SMPS)電路；-用于向氣體放電燈提供燈電流的第一和第二輸出端；-連接在開關(guān)式電源電路和接地端之間的輸出電容器；-連接在接地端和第二輸出端之間用于確定燈電流的電阻分流器；-用于確定開關(guān)式電源輸出電流的輸出電流檢測(cè)電路，該輸出電流檢測(cè)電路包括與檢測(cè)電容器串聯(lián)連接的檢測(cè)電阻器，所述串聯(lián)連接與輸出電容器并聯(lián)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燈驅(qū)動(dòng)器電路，其中所述檢測(cè)電容器 和檢測(cè)電阻器的串聯(lián)連接連接在第一輸出端和第二輸出端之間，在檢 測(cè)電容器和檢測(cè)電阻器之間的節(jié)點(diǎn)處的電壓基本上與開關(guān)式電源輸出電j;危成比例。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燈驅(qū)動(dòng)器電路，其中所述檢測(cè)電容器和 檢測(cè)電阻器的串聯(lián)連接連接在所述第 一輸出端和接地端之間，所述輸 出電流檢測(cè)電路還包括笫一電阻器和第二電阻器的串聯(lián)連接，第一電 阻器和笫二電阻器的這個(gè)串聯(lián)連接連接在所述第二輸出端和所述檢測(cè)電容器與檢測(cè)電阻器之間的第一節(jié)點(diǎn)之間，在第一電阻器和第二電阻 器之間的第二節(jié)點(diǎn)處的電壓基本上與開關(guān)式電源輸出電流成比例，
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的燈驅(qū)動(dòng)器電路，其中所述第一和/或 第二電阻器的電阻充分大于所述檢測(cè)電阻器的電阻。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈驅(qū)動(dòng)器電路，其中所述檢測(cè)電容器 的電容是輸出電容器的電容的1/N。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的燈驅(qū)動(dòng)器電路，其中所述檢測(cè)電阻器 的電阻是電阻分流器的電阻的N倍。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的燈驅(qū)動(dòng)器電路，其中因子N大于 10,特別地N- 1000.
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈驅(qū)動(dòng)器電路，其中開關(guān)式電源電路 是從包括降壓式變換器、升壓式變換器、降壓式-升壓式變換器的組 中選擇出來(lái)的。
9、 燈組件，該燈組件包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈驅(qū)動(dòng)器電路和氣體放電燈，特別是超高壓(UHP)氣體放電燈。
全文摘要
提出一種用于操作氣體放電燈(La)的燈驅(qū)動(dòng)器電路，該燈驅(qū)動(dòng)器電路包括開關(guān)式電源(SMPS)電路；和用于向氣體放電燈(La)提供燈電流的第一和第二輸出端(OT1、OT2)。燈驅(qū)動(dòng)器電路還包括連接在開關(guān)式電源電路和接地端(GT)之間的輸出電容器(CO)；并且包括連接在接地端(GT)和第二輸出端(OT2)之間用于確定燈電流的電阻分流器(Rsh)。在燈驅(qū)動(dòng)器電路中包括用于確定開關(guān)式電源輸出電流的輸出電流檢測(cè)電路以代替另外的電阻分流器，后者可能需要進(jìn)行差分電壓測(cè)量。輸出電流檢測(cè)電路包括與檢測(cè)電容器(CS)串聯(lián)連接的檢測(cè)電阻器(RS)，這個(gè)串聯(lián)連接要與輸出電容器并聯(lián)連接。
文檔編號(hào)H05B41/288GK101558690SQ200780046063
公開日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2007年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月12日
發(fā)明者D·H·J·范卡斯特倫, E·T·M·德科寧 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司