專利名稱：用于驅(qū)動熒光燈的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般而言涉及用于驅(qū)動熒光燈的方法和設(shè)備。具體而言，本發(fā)明涉及具有調(diào)暗能力的這種驅(qū)動器。
背景技術(shù)：
熒光燈和用于驅(qū)動熒光燈的設(shè)備是普遍已知的，因此在此省略詳細的說明。圖I是示出熒光燈L和用于驅(qū)動此燈的驅(qū)動器I的示意框圖。驅(qū)動器具有輸入端子2，其用于接收指示處于O和100%之間范圍中的期望暗淡級別的用戶輸入命令信號。如果輸入命令信號指示100%的暗淡級別，則燈工作在其額定值的100%處以便產(chǎn)生其額定光輸出的100%。如果輸入命令信號指示更低的暗淡級別，則以降低的功率使燈L工作以便產(chǎn)生降低的光輸出。例如根據(jù)DALI規(guī)范(在該情況下，作為DALI信號的函數(shù)的期望輸出級別被精確地指定)，輸入命令信號例如可以是模擬信號或數(shù)字信號。在任何情況下，需要光輸出是穩(wěn)定的，并且在DALI系統(tǒng)的情況下，光輸出應(yīng)當滿足DALI規(guī)范。一個解決方案將會是實際地測量光輸出，但是由于其需要添加至少一個光學(xué)傳感器，因此這是復(fù)雜的并且相對昂貴的。因此，在實際系統(tǒng)中，基于光輸出與電氣參數(shù)成比例的知識，通過監(jiān)視和控制這種電氣參數(shù)來監(jiān)視和控制光輸出。適合作為控制參數(shù)的一個電氣參數(shù)是燈電流；在其中燈電流被用作控制參數(shù)的燈驅(qū)動器是已知的。適合作為控制參數(shù)的另一個電氣參數(shù)是燈功率；在其中燈功率被用作控制參數(shù)的燈驅(qū)動器是已知的。

發(fā)明內(nèi)容
當燈工作在或者接近于其額定光輸出的100%時，尤其是考慮到燈壽命，電流控制的使用相比于功率控制是優(yōu)選的。另一方面，當燈被調(diào)暗到低暗淡百分比時，考慮到色彩穩(wěn)定性，功率控制的使用相比于電流控制是優(yōu)選的。還存在能夠在電流控制和功率控制之間切換的燈驅(qū)動器。US-5. 066. 894中公開了示例。此文獻公開了在電流控制和功率控制兩者都不適當?shù)那闆r下基于測量放電電阻的另一控制機制。然而，每當?shù)竭_從一種控制方法到另一種進行切換的點時，存在導(dǎo)致燈閃爍的燈行為不連續(xù)性的風(fēng)險。本發(fā)明目標在于克服以上缺點。尤其是，本發(fā)明目標在于提供用于在大的調(diào)暗范圍上驅(qū)動熒光燈的設(shè)備，該設(shè)備享有低調(diào)暗范圍中功率控制的優(yōu)點以及高調(diào)暗范圍中電流控制的優(yōu)點，并且不會遭受不同控制方案之間切換的缺點。根據(jù)本發(fā)明的一個重要方面，結(jié)合功率控制使用電流控制來控制燈，其中，控制中的電流影響和功率影響之比作為調(diào)暗級別的函數(shù)連續(xù)地改變。在從屬權(quán)利要求中提到了其他有益的闡述。值得注意的是，調(diào)暗將降低光輸出，從而更多的調(diào)暗將導(dǎo)致更少的光。在本發(fā)明的上下文中，以與“調(diào)暗光級別”對應(yīng)的意義使用措辭“調(diào)暗級別”，因此調(diào)暗級別零對應(yīng)于沒有光輸出。


將參照附圖通過下面對于一個或多個優(yōu)選實施方式的描述來進一步說明本發(fā)明的這些和其它方面、特征和優(yōu)點，在附圖中，相同的附圖標記指示相同或類似的部分，并且在附圖中
圖I是示意性地示出用于驅(qū)動熒光燈的驅(qū)動器的框 圖2是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動器的框 圖3A示意性地圖示電流控制；
圖3B示意性地圖示功率控制；
圖4示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的混合的電流和功率控制；
圖5是示意性地圖示分別對于電流和功率的兩個誤差函數(shù)的曲線 圖6A和6B是示意性地圖示誤差函數(shù)的變型的曲線圖。
具體實施例方式圖2示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的燈驅(qū)動器的一個實施例，其通常由附圖標記100指示。驅(qū)動器100包括用于在供給線111、112處提供基本上恒定的電壓的供給級110，所述供給級100例如將市電AC電壓轉(zhuǎn)換為燈電壓。由于適當?shù)墓┙o級是已知的，因此更詳細的描述和說明予以省略。驅(qū)動器100進一步包括切換級120，其具有用于連接到燈L的燈電極的輸出端子128、129，所述切換級120在此示例中具有半橋拓撲。尤其是，切換級120包括連接在兩條供給線111、112之間的兩個可控開關(guān)121、122的串行布置；所述兩個開關(guān)之間的節(jié)點指示為A。電感器123和第一電容器124的串行布置連接在節(jié)點A和一個輸出端子128之間，而另一輸出端子129直接連接至第二供給線112。第二電容器125連接在所述第二供給線112和所述電感器123與第一電容器124間的節(jié)點B之間。將可控開關(guān)121、122適當?shù)貙崿F(xiàn)為 NM0SFET。為了控制兩個可控開關(guān)121、122，驅(qū)動器100包括控制設(shè)備130，其例如實現(xiàn)為被適當?shù)鼐幊痰奈⑻幚砥鳎哂杏糜诋a(chǎn)生經(jīng)由電平移位器137去往兩個可控開關(guān)121、122的控制信號Sc的控制輸出端132。值得注意的是，可以將電平移位器137和控制設(shè)備130集成為一個單個的設(shè)備。進一步值得注意的是，控制信號的精確性質(zhì)是無關(guān)的，并且不必向本領(lǐng)域技術(shù)人員加以解釋；唯一重要的方面在于控制信號的變化允許燈電流在零和100%之間的變化，通常為占空比控制?？刂圃O(shè)備130具有命令輸入端131，其用于接收指示期望輸出光級別或暗淡級別的用戶輸入命令信號(例如，DALI信號)?？刂圃O(shè)備130還具有電流輸入端134，其用于接收指示被提供給燈的輸出功率的測量信號Sp ;以及電壓輸入端135，其用于接收指示燈電 壓的測量信號Sv。為了提供指示被提供給燈的輸出功率的測量信號Sp，驅(qū)動器100包括與開關(guān)121、122串聯(lián)布置的電阻126，所述測量信號Sp取為電阻126上的電壓降，其將與開關(guān)中的電流成比例并且由此與功率成比例。為了提供指示燈電壓的測量信號Sv，驅(qū)動器100可以包括單獨的電壓傳感器，或者可以如所示那樣將這種傳感器集成在控制設(shè)備130中，在此情況下，電壓輸入端135連接至燈輸出端子128、129?？刂圃O(shè)備130能夠通過將(平均)燈功率除以(平均)燈電壓來計算(平均)燈電流。值得注意的是，可替換地，有可能直接測量燈電流，但是這將需要與燈串聯(lián)的測量電阻器并且在低暗淡級別將會是困難的。在任何情況下，值得注意的是，測量燈電壓和/或燈電流和/或燈功率就其本身而言是已知的。圖3A是示意性地圖示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的控制設(shè)備的工作的框圖，該控制設(shè)備包括用于實現(xiàn)電流控制的電流反饋回路。為了簡便起見，使用圖2的附圖標記。電流控制設(shè)備130包括加法器/減法器210和控制信號發(fā)生器220，所述控制信號發(fā)生器220具有與加法器/減法器210的輸出端耦合的輸入端。在一個輸入端處，加法器/減法器210接收電流基準信號Iref，其可以等于用戶控制輸入信號或者從用戶控制輸入信號得到，而在另一個輸入端處，加法器/減法器210接收代表(平均)燈電流的信號Ilamp。加法器/減法器210從基準信號Iref中減去電流信號Ilamp。來自加法器/減法器210的輸出信號可以被 看作為誤差信號，并被指示為Ierr?？刂菩盘柊l(fā)生器220接收此誤差信號，并且適配其輸出控制信號Sc以使得誤差信號Ierr降低。圖3B是示意性地圖示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的控制設(shè)備的工作的框圖，該控制設(shè)備包括用于實現(xiàn)功率控制的功率反饋回路。為了簡便起見，使用圖2的附圖標記。電流控制設(shè)備130包括加法器/減法器230和控制信號發(fā)生器240，所述控制信號發(fā)生器240具有與加法器/減法器230的輸出端耦合的輸入端。在一個輸入端處，加法器/減法器230接收功率基準信號Pref，其可以等于用戶控制輸入信號或者從用戶控制輸入信號得到，而在另一個輸入端處，加法器/減法器230接收代表(平均)燈功率的信號Plamp。加法器/減法器230從基準信號Pref中減去功率信號Plamp。來自加法器/減法器230的輸出信號可以被看作為誤差信號，并被指示為Perr?？刂菩盘柊l(fā)生器240接收此誤差信號，并且適配其輸出控制信號Sc以使得誤差信號Perr降低。圖4是與圖3A和3B類比的框圖，其示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的控制設(shè)備的工作，該控制設(shè)備包括電流反饋回路和功率反饋回路以便實現(xiàn)混合的電流和功率控制。電流控制設(shè)備130包括第一加法器/減法器310和第二加法器/減法器320。在一個輸入端處，第一加法器/減法器310接收從用戶控制輸入信號得到的電流基準信號Iref，而在另一個輸入端處，第一加法器/減法器310接收代表(平均)燈電流的信號Ilamp。第一加法器/減法器310從基準信號Iref中減去電流信號Ilamp。來自第一加法器/加法器310的輸出信號可以被看作為誤差信號，并被指示為Ierr。同樣地，第二加法器/減法器320接收從用戶控制輸入信號得到的功率基準信號Pref，并且接收代表(平均)燈功率的信號Plamp。第二加法器/減法器320從基準信號Pref中減去功率信號Plamp。來自第二加法器/加法器320的輸出信號可以被看作為誤差信號，并被指示為Perr。電流控制設(shè)備130進一步包括控制信號發(fā)生器330，該控制信號發(fā)生器具有輸入端，其接收組合誤差信號Serr并且適配其輸出控制信號Sc，以使得組合誤差信號Serr降低(在正常工作中，組合誤差信號Serr將為零)。電流控制設(shè)備130進一步包括誤差混合器340，其具有接收電流誤差信號Ierr的第一輸入端341、具有接收功率誤差信號Perr的第二輸入端342、并且具有將組合誤差信號Serr提供給控制信號發(fā)生器330的輸出端343。電流控制設(shè)備130進一步包括用戶控制輸入信號轉(zhuǎn)換器350，其接收用戶控制輸入信號，并且基于接收到的用戶控制輸入信號產(chǎn)生電流基準信號Iref、功率基準信號Pref和用于誤差混合器340的控制信號。便利地，可以將控制輸入信號轉(zhuǎn)換器350實現(xiàn)為在輸入控制信號和輸出信號之間具有一對一關(guān)系的查找表或計算器。說明性地，用于誤差混合器340的控制信號可以是與暗淡級別對應(yīng)的、從O到I的范圍中的因子β。在DALI系統(tǒng)的情況下，控制輸入信號轉(zhuǎn)換器350可以根據(jù)下列公式計算輸出信號
P = O OlxltlI-1 ,其中 D 指示 DALI 步驟，
Pref =P-Pmax，其中Pmax指示最大功率，
Iref = P-Imax ,其中Imax指示最大電流。值得注意的是，D是范圍介于I和254之間的整數(shù)，從而β可以是范圍介于O. 001到I。誤差混合器340計算組合誤差信號Serr作為電流誤差信號Ierr、功率誤差信號Perr和控制信號β的函數(shù),其可以以公式表示為Serr = f (Ierr, Perr, β)。對于這種函數(shù)，存在若干的可能性。在任何情況下，函數(shù)f應(yīng)當是這樣的隨著逐漸增大的β，來自Ierr的貢獻逐漸增大(或恒定)，而來自Perr的貢獻逐漸減小(或恒定)。優(yōu)選地，函數(shù)f可以被寫為分別對于Ierr和Perr的兩個單獨函數(shù)Π和f2的相加
f (Ierr, Perr, β ) = f I (Ierr, β ) + f2 (Perr, β )
在適當和簡單的實施例中，這兩個函數(shù)是線性函數(shù) f I (Ierr, β ) = β · Ierr ；f2 (Perr, β ) = (I- β ) · Perr
圖5是圖示這兩個函數(shù)的曲線圖，其中水平軸代表β，并且其中垂直軸代表fl和f2。在上面討論的實施例中，fl和f2是在從O到I的范圍中線性增大/減小的函數(shù)。然而，這不是必需的。圖6A示出這樣的變化其中在O < β < xl的范圍中，fl=0，其中在χ2 < β < I的范圍中，fl=l，并且其中在χ < β < x2的范圍中，fl線性增大，而在同一范圍中，f2線性地減小。也可以是fl和f2在相互不同的范圍上變化。圖6B示出這樣的變化其中在其導(dǎo)數(shù)貧/句 接近或等于零的S曲線接近于裕量的邊緣的某個范圍內(nèi)，fl連續(xù)地增大，同時這也適用于f2。這種形狀例如可以是正弦形狀?？偠灾?，描述了用于在低調(diào)暗級別和高調(diào)暗級別之間的調(diào)暗范圍內(nèi)驅(qū)動具有可變光輸出的熒光燈(L)的方法。燈功率和燈電流受到監(jiān)視。在高調(diào)暗級別，燈控制基于電流控制；在低調(diào)暗級別，燈控制基于功率控制；在中間級別，燈控制基于電流和功率控制兩者。獲得指示燈電流的第一測量信號(Ilamp)和指示燈功率的第二測量信號(Plamp)。計算作為所述兩個測量信號的函數(shù)并且作為暗淡級別的函數(shù)的誤差信號(Serr)。隨著逐漸增大的暗淡級別，第一測量信號(Ilamp)對于誤差信號(Serr)的貢獻增大，而第二測量信號(Plamp)對于誤差信號(Serr)的貢獻減小。 盡管已經(jīng)在附圖和前述描述中詳細地說明和描述了本發(fā)明，然而對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言應(yīng)當清楚的是，這種說明和描述被認為是說明性的或者示例性的而并非限制性的。本發(fā)明不限于所公開的實施例；而是，在所附權(quán)利要求書中限定的本發(fā)明的保護范圍內(nèi)，若干的變型和修改都是可能的。本領(lǐng)域技術(shù)人員在實施所要求保護的發(fā)明時可以根據(jù)對于附圖、公開內(nèi)容和所附權(quán)利要求書的研究來理解并實現(xiàn)對所公開實施例的其它變型。在權(quán)利要求中，詞語“包括”不排除其它的元件或步驟，并且用語“一”或“一個”不排除多個。單個處理器或其它單元可以履行權(quán)利要求中敘述的若干項目的功能。在相互不同的從屬權(quán)利要求中敘述某些措施的這一純粹事實不表示不能有益地使用這些措施的組合。權(quán)利要求書中的任何參考符號不應(yīng)當解釋為對范圍的限制。在上面，已經(jīng)參照說明根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的功能框的框圖解釋了本發(fā)明。要理解，可以以硬件實現(xiàn)這些功能塊中的一個或多個，其中這種功能塊的功能由單獨的硬件組件執(zhí) 行，但是也可以以軟件實現(xiàn)這些功能塊中的一個或多個，從而通過計算機程序的一個或多個程序行或可編程設(shè)備(如，微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器等)執(zhí)行這種功能塊的 功能。
權(quán)利要求
1.用于在低的光輸出級別和高的光輸出級別之間的調(diào)暗范圍內(nèi)驅(qū)動具有可變光輸出的熒光燈(L)的方法，其中燈功率和燈電流受到監(jiān)視，其中在高的光輸出級別，燈控制基于電流控制，而在低的光輸出級別，燈控制基于功率控制； 其中在中間級別，燈控制基于電流控制和功率控制兩者。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，獲得指示燈電流的第一測量信號(Ilamp)，其中獲得指示燈功率的第二測量信號(Plamp)，其中計算作為所述兩個測量信號的函數(shù)并且作為暗淡級別的函數(shù)的誤差信號(Serr)，其中控制方法適配燈(L)的驅(qū)動信號以便嘗試使得誤差信號(Serr)等于零，并且其中，隨著逐漸增大的暗淡級別，第一測量信號(Ilamp)對于所述誤差信號的貢獻增大，而第二測量信號(Plamp)對于所述誤差信號的貢獻減小。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，計算作為與第一測量信號(Ilamp)和電流基準信號(Iref)之間的差異成比例的電流誤差信號(Ierr)，其中，計算作為與第二測量信號(Plamp)和功率基準信號(Pref)之間的差異成比例的功率誤差信號(Perr)，并且其中，根據(jù)以下公式計算組合誤差信號(Serr)Serr =fI(Ierr, β)+ f2(Perr, β) 其中，Serr指示組合誤差信號， 其中，Ierr指示電流誤差信號， 其中，Perr指示功率誤差信號， 其中，β是與光輸出級別成比例的參數(shù)； 其中，Π是這樣的函數(shù)對于該函數(shù)，針對調(diào)暗范圍內(nèi)β的所有值，偏導(dǎo)數(shù)豕I/邳彡O; 并且其中，f2是這樣的函數(shù)對于該函數(shù)，針對調(diào)暗范圍內(nèi)β的所有值，偏導(dǎo)數(shù)^21δβ^ O。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中 fl(IetT, (3) = (3-Ierr 并且f2(Perr, (3) = (I -p)-PetT。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，由能夠取I和254之間的整數(shù)值的DALI信號(D)設(shè)定所述光輸出級別，并且其中，參數(shù)β根據(jù)下面的公式計算得出 耶4),一 P =0.01x101 ,其中，D表示DALI信號。
6.用于驅(qū)動熒光燈(L)的燈驅(qū)動器(100)，包括 供給級(110)，其用于提供電源； 驅(qū)動級(120)，其用于接收電源和產(chǎn)生燈電流； 測量裝置，其用于產(chǎn)生測量信號(Sp; Sv)，根據(jù)該測量信號(Sp;Sv)可以得到燈功率和燈電流； 控制設(shè)備(130)，其用于控制驅(qū)動級(120)，該控制設(shè)備具有輸入端(133; 135)，其用于接收所述測量信號并且從所述測量信號得到燈功率和燈電流，該控制設(shè)備還具有用戶輸入端(131)，其用于接收指示所請求的光輸出級別cq調(diào)暗級別的信號； 其中，控制設(shè)備被適配為執(zhí)行權(quán)利要求1-5中的任何一個所述的方法。
全文摘要
描述了用于在低調(diào)暗級別和高調(diào)暗級別之間的調(diào)暗范圍內(nèi)驅(qū)動具有可變光輸出的熒光燈(L)的方法。燈功率和燈電流受到監(jiān)視。在高調(diào)暗級別，燈控制基于電流控制；在低調(diào)暗級別，燈控制基于功率控制；在中間級別，燈控制基于電流和功率控制兩者。獲得指示燈電流的第一測量信號(Ilamp)和指示燈功率的第二測量信號(Plamp)。計算作為所述兩個測量信號的函數(shù)并且作為暗淡級別的函數(shù)的誤差信號(Serr)。隨著逐漸增大的暗淡級別，第一測量信號(Ilamp)對于所述誤差信號(Serr)的貢獻增大，而第二測量信號(Plamp)對于所述誤差信號(Serr)的貢獻減小。
文檔編號H05B41/392GK102640572SQ201080055780
公開日2012年8月15日 申請日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月8日
發(fā)明者H.J.滋維韋 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司