借助于功率因数修正电路的灯类型识别 技术领域 本发明涉及用于操作光源的灯操作装置。 本发明尤其涉及灯操作装置或者电子镇 流器 (EVG)， 其能可靠地操作不同类型的灯， 其中灯类型例如可以通过其功率水平 “瓦数” 来 区分。
背景技术 这样的多灯操作装置的特点是， 其能够操作多种灯类型。 就是说， 每个灯能被供以 用于预热阶段 ( 在带有灯丝的气体放电灯的情况下 )、 点亮过程和 / 或真正发光过程的特定 工作参数。
前提条件是， 多灯装置根据测量值的测量自动确定信息， 该测量值例如在一张表 中或通过函数对应至少一个用于当前和 / 或后续的工作阶段的工作参数的待调节值。确定 至少一个对灯类型有表征性的参数并分配一个工作参数的过程通常被称为 “灯类型识别” 。
与此相关， EP1881745A1 已经公开了根据灯丝电阻测量来执行灯类型识别。 根据该 灯类型识别来设定点亮参数并且启动灯。随后， 从点亮电压推断功率并且又由该功率推断 在正确的灯类型识别时针对该功率存在的、 功率因数修正电路 ( 或者说 PFC， Power Factor Correction) 的开关的接通时间或者说 ton- 时间。
随后， 所估算的 ton- 时间与实际的现有时间比较。如果所估算的时间与开关的实 测接通时间一致， 则根据灯丝参数给出灯类型的正确识别。 如果有偏差， 则根据灯丝参数的 初始灯类型识别不准确， 从而丢弃这种识别并且可能的话执行新的灯类型识别。
就是说， 在现有技术中没有给 ton- 时间分配一个操作参数， 从而也无法根据 ton- 时 间实现灯类型识别。相反， ton- 时间只被用于灯类型识别的可信合理化， 这根据负载电路参 数来实现。
因此还是要在现有技术中进行用于借助负载电路中的测定来确定灯的操作参数 的灯类型识别。换句话说， 源于负载电路区域内的测定、 例如根据 EP1881745A1 的灯丝参数 测定来执行灯类型识别。
现在， 本发明基于以下任务， 提出一种用于灯类型识别的替代做法。
与现有技术不同， 本发明实际上基于以下原理， 源于有效脉冲化的功率因数修正 电路 (PFC) 的一个参数， 尤其是 PFC 开关的被测 ton- 时间， EVG 尤其是 EVG 的负载电路的一 个或多个操作被设立。 这就此与现有技术所公开的各种文献是不同的， 在现有技术中， 源于 负载电路中的测量来设置 PFC 的参数， 尤其是 ton- 时间。
( 如众所周知， PFC 电路产生一个优选被调节的中间电路电压， 例如可以将其供应 给一个逆变器， 该逆变器给带有灯的负载电路供应交流电压 )。
根据本发明， 从 PFC 开关的 ton- 时间、 PFC 的线圈的已知电感以及测定的 PFC 电网 输入电压推断出所提供的功率。该功率可作为实际功率与额定功率比较。差值被输送给一 个控制算法， 该控制算法根据作为控制参量的可能的差改变中间电路电压和 / 或逆变器频 率。
源于通过 ton- 时间确定的功率， 监测过程也可以执行。如果例如该灯熄灭或取出 该灯， 则该负载电路不再接收功率， 增高总线电压， 因此 PFC 调整器使 ton- 时间趋向 0。由 此可以识别不再有功率被输入负载电路， 这例如可能导致错误断电。
不必存在包括呈半桥或全桥形式的有源控制的开关的逆变器， 相反， 也可以设置 自由振荡电路， 用于提供高频交流电压来操作该灯。就是说， PFC 电路也可以在此情况下还 通过中间电路电压控制功率， 或者也可以单纯用作用于故障断路的监测参数。
不过， 包括负载电路的用于灯控制的逆变器也可以是其它的电路布线技术， 例如 降压器、 增压器或者闭锁变换器。
所连接的灯也能以直流电压或者经过整流的交流电压来操作。
本发明也可以很好地应用到高压放电灯或者 HID 灯的操作、 气体放电灯的改造， 此时众所周知因为缺乏灯丝而无法借此执行识别。
本发明也可以很好地应用在有机或无机的 LED 灯 ( 发光二极管 ) 的操作， 此时众 所周知因缺少灯丝而无法借此执行识别。 发明内容
根据本发明的第一方面， 提供一种对负载电路中的与操作装置相连的灯进行灯类 型识别的方法， 其中操作装置包括由开关控制的功率因数修正电路或者说 PFC 电路。执行 以下步骤 ：
- 以规定操作方式操作该灯 ；
- 评价 PFC 电路的至少一个参数 ； 以及
- 调节在 PFC 外的操作参数， 例如调节由 PFC 电路提供的功率。
优选执行当前脉冲的评价， 即例如 PFC 电路的开关的占空比、 接通持续时间 ton 和 / 或断开持续时间或者说频率。
所执行的调整可以作为调整变量改变由 PFC 电路提供的中间电路电压和 / 或与 PFC 电路连接的逆变器的频率。
灯 ( 例如气体放电灯 ) 的操作状态可以是调整到恒定的灯电流或调整到恒定的灯 电压。
或者， 灯 ( 例如气体放电灯 ) 的操作状态可以是按照固定频率操作谐振负载电路。
根据本发明的另一个方面， 提供了一种由开关控制的功率因数修正电路或者说 PFC 电路的控制电路， 其可用于对负载电路中的与操作装置连接的灯进行灯类型识别。 该控 制电路包括以规定操作方式操作气体放电灯的机构、 评价 PFC 电路的至少一个参数的机构 以及调整由 PFC 电路提供的功率的机构。
该控制电路可以包括评价 PFC 电路的开关的接通持续时间 ton 或断开持续时间。
所执行的调整可以作为调整变量改变由 PFC 电路提供的中间电路电压和 / 或与 PFC 电路相连的逆变器的频率。
灯的操作状态可以是调整到恒定的灯电流或调整到恒定的灯电压。
或者， 灯的操作状态可以是按照固定频率操作谐振负载电路。
该控制电路可以呈专用集成电路 (Application Specific Integrated Circuit， ASIC) 的形式。根据本发明的另一个方面， 提供一种监测负载电路中的与操作装置连接的灯的灯 操作的方法， 其中该操作装置包括由开关控制的功率因数修正电路或者说 PFC 电路。该方 法具有以下步骤 ： 以规定的操作方式操作该灯 ； 评价该 PFC 电路的至少一个参数例如开关 的接通持续时间 ton 或断开持续时间 ； 以及通过监测所评价的 PFC 电路的参数来监测灯操 作。
根据本发明的另一个方面， 提供一种由开关控制的功率因数修正电路或者说 PFC 电路的控制电路， 其用于监测负载电路中的与操作装置连接的灯的灯操作。该控制电路具 有： 以规定操作方式操作灯的机构 ； 评价 PFC 电路的至少一个参数例如开关的接通持续时 间 ton 或断开持续时间的机构 ； 以及通过监测所评价的 PFC 电路参数来监测灯操作。
根据本发明的另一个方面， 提供一种用于灯操作装置的功率因数修正电路， 其具 有这样的控制电路。
功率因数修正电路可以具有接受交流电压或直流电压的且由开关充电和放电的 线圈。
根据本发明的另一个方面， 提供一种用于灯的操作装置， 其具有这样的控制电路。
该负载电路可以具有 LC 振荡电路。 附图说明 本发明的其它特征和优点在阅读以下参照附图对优选实施方式的说明时变得清 楚明白， 其中 ：
图 1 表示本发明的镇流器或电子镇流器的一个实施方式 ；
图 2 表示存储电容器 C2 的电压的例示变化过程 ；
图 3 表示不同灯类型的特征曲线 ；
图 4 表示与经过整流的电网电流 Ui 相比流过功率因数修正电路线圈的直流电流 的可能的时间曲线 ；
图 5 表示开关 S1 的接通时间和由此得到的灯功率的例示变化过程 ； 以及
图 6 表示本发明的镇流器的另一个实施方式。
具体实施方式
图 1 表示本发明的镇流器或电子镇流器的实施例， 它在输入侧通过高频滤波器 1 连接到电网供电电压 U0。在高频滤波器 1 的输出上有呈全桥整流器形式的整流器电路 2， 其将电网供电电压 U0 转换为经过整流的用于整流电路或者功率因数修正电路 3 的输入电 压 Ui。
该功率因数修正电路 3 包括增压器的整流电容器 C1 和线圈 L1、 可控的开关 S1 和 二极管 D1。但是代替增压器， 也可以采用其它的开关控制器。
输入电压 Ui 由整流电容器 C1 滤波并且提供给线圈 L1。线圈 L1 在二极管 D1 前串 联。在二极管 D1 后提供中间电路电压 Uz。在线圈 L1 和二极管 D1 之间的连路上接设有可 控开关 S1， 该开关例如可以呈 MOS 场效晶体管的形式。
如果开关 S1 接通， 则线圈 L1 被接地短路， 二极管 D1 被阻断。线圈 L1 因此可以充 电， 从而线圈 L1 中的能量可以被存储起来。而如果开关 S1 断开， 则二极管 D1 导通。线圈 L1 于是经二极管 D1 放电到存储电 容器 C2 中。由此， 能量被传输给存储电容器 C2。
图 2 示出了存储电容器 C2 的电压的例示曲线。在此能看到， 控制电路 6 或者说驱 动电路 7 用于提供恒定的中间电路电压 Uz， 并且这与供电和负载波动无关。
因此， 通过相应接通该开关 S1， 产生在与功率因数修正电路 3 相连的存储电容器 C2 上存在的中间电路电压 Uz， 该中间电路电压 Uz 被供给逆变器 4。
该逆变器 4 由两个其它布置在半桥结构中的 MOS 场效晶体管 S2 和 S3 构成。通过 两个场效晶体管 S2 和 S3 的已知的高频控制， 在中央抽头上产生交流电压， 该交流电压被供 给带有与之连接的灯 LA 的负载电路 5。例如该灯 LA 可以是气体放电灯。
该功率因数修正电路 3 和逆变器 4 的三个 MOS 场效晶体管 S1、 S2 和 S3 的控制通 过控制电路 6 来进行， 该控制电路 6 产生相应的开关信息并且传输给与控制电路 6 连接的 驱动电路 7。驱动电路 7 将开关信息转换为相应的控制信号并且通过相应线路 22、 23 和 24 控制三个 MOS 场效晶体管 S1、 S2 和 S3 的栅极。
开关 S1、 S2 和 S3 的控制如此进行， 即所连接的灯 LA 以规定的操作方式工作。该 操作方式例如可以是调整到恒定的灯电流、 调整到恒定的灯电压、 调整到恒定的灯功率或 者以固定频率操作谐振输出电路或负载电路 5。 在后者情况下， 逆变器 4 和负载电路 5 优选 包括由两个开关 S2 和 S3 组成的半桥和一个 LC 振荡电路。 根据本发明， 灯 LA 以规定的参数被操作， 该参数保证了能区分出不同的灯配置或 者灯类型。
图 3 对此表示不同类型的灯的不同特性曲线。根据操作参数， 可以在不同的特性 曲线 ( 在此尤其在三条所示的特性曲线 ) 和相应的灯类型之间区分。
功率因数修正电路 3 的操作参数在输入侧被输送给控制电路 6， 参见图 1。此时， 按照已知方式通过输入线路 19、 20 和 21 传输， 作为调整中间电路电压 Uz 所需的操作参数。 输入线路 19 此时用于传输对应于经过整流的供电交流电压 Ui 的信号。借助输入线路 20、 21， 流过线圈 L1 的电流 IL( 确切说对应于该电流 IL 的参数 ) 和中间电路电压 Uz 本身被测 量。
控 制 单 元 6 本 身 优 选 呈 专 用 集 成 电 路 (Application Specific Integrated Circuit， ASIC) 的形式。
图 4 表示与经过整流的电网电流 Ui 相比流过线圈 L1 的直流电流的可能的时间曲 线， 其中该功率因数修正电路按照边界线模式 ( 也称为临界导电模式 ) 被操作。在此模式 中， 一旦流过线圈 L1 的电流降为 0， 则开关 S1 马上又被接通。 这意味着， 在线圈电流流过零 时， 驱动电路 7 产生主动控制信号 Signal_S1， 用于通过控制线路 22 接通开关 S1。
如上所述， 功率因数修正电路 3 可以被调整到规定的输出电压， 其中由于该调整， 调节出一个通过电网半波而近似不变的功率因数修正电路 3 的接通时间 ton。如图 4 所示， 该时间 ton 由于功率因数修正的所需要的缓慢调整而很缓慢改变， 从而在经过整流的输入 电压的电网半波的持续时间内的 ton 可被认为是恒定不变的。
源于以下公式， 可以评价该系统 ： 2
Pin ＝ Ui /(2*L1)*ton
其中， Ui 表示所提供的电压或电网电压， Pin 表示相应提供的功率， L1 表示线圈 L1
的电感， ton 表示开关 S1 的接通时间。
电压 Ui 如上所述优选由控制电路 6 测量。线圈 L1 的电感值由操作装置或者控制 电路 6 知道。但是， 开关 S1 的接通时间 ton 同样由控制电路 6 中的控制器知道。
因此， 所提供的功率可以优选由控制电路 6 根据以上规定的公式来计算。
从所选择的调整， 例如调整到输出电压还评价开关 S1 的接通持续时间， 并由此推 导灯电压或者灯类型。 由于已经识别灯类型， 可以挑选经过调整的灯操作参数， 尤其用于操 作输出电路 5。除此之外， 也可以调整电子镇流器的其它调整参数， 例如功率因数修正的调 整参数。
作为 PFC 电路 3 的开关 S1 的接通持续时间 ton 或者断开持续时间的评价的替代或 补充， 也可以评价 PFC 电路 3 的开关 S1 的占空比和 / 或频率。
根据一个替代实施方式， 也可以监测灯操作。灯 LA 此时通过输出电路按照规定的 时间间隔被操作， 并且功率因数修正的逻辑电路除了通过数据评价的功率因数修正调整外 还类似于灯识别地监测灯操作。 因此根据本发明， 可以识别出该负载电路不再接收功率。 该 信息可被用于例如识别灯 LA 的故障并且相应关断操作装置。
或者， 作为操作装置的参数， 也可以根据 PFC 电路 3 的至少一个参数的评价来调整 灯功率。 例如可以如此补偿元器件公差或灯的公差， 即操作装置在初始阶段以 PFC 电路 3 的 规定参数控制该灯， 因此灯被供以初始功率， 并且由于评价 PFC 电路 3 的至少一个参数， 可 以在随后一个时刻调整对所给出的功率负责的操作装置的参数。该参数例如可以是与 PFC 电路 3 相连的逆变器 4 的频率， 或者也可以是 PFC 电路 3 的开关 S1 的接通持续时间 ton 或 其它控制参数。
图 5 表示用于通过 PFC 电路 3 的开关 S1 的接通持续时间 ton 调整灯功率的可能的 时间曲线。如上所述， 功率因数修正电路 3 调整到规定的输出电压， 其中由于该调整， 调节 出至少通过电网半波近似恒定不变的功率因数修正电路 3 的接通时间 ton。开关 S1 的接通 持续时间 ton 可以因比较漫长的功率因数修正电路 3 的调节回路而在两个极限值之间滞后 地来回变化。
因此， 按时间平均地得到平均接通时间 ton_avrg。根据该数值或对应该数值的参数， 可以确定所记录的功率 Plamp。如果确定所记录的功率 Plamp 不相当于额定功率 Psoll， 则可以 相应调节操作装置的一个参数。例如， 与 PFC 电路 3 连接的逆变器 4 的频率可被改变。根 据图 5 的例子， 将根据求平均的接通时间 ton_avrg 的评价来识别出所记录的功率 Plamp 大于期 望的额定功率 Psoll。因此， 必须提高与 PFC 电路 3 连接的逆变器的频率， 以降低所记录的功 率 Plamp 到期望的额定功率 Psoll。或者， 也可以调节操作装置的另一个参数， 例如直接调节开 关 S1 的接通时间 ton 或者也可以调节总线电压的额定值。PFC 电路 3 的参数的调节带来以 下优点， 即可以采用自由振荡电路来提供高频交流电压， 以便操作灯。PFC 电路 3 的参数的 调整也可以例如用在包括逆变器 4 的固定频率控制的操作装置中。这提供以下优点， 即可 实现很简单的逆变器 4 的控制并且可以通过 PFC 电路 3 实现功率调节。
PFC 电路 3 的至少一个参数的评价也可被用于用作故障关断的监测参数。 例如， 当 出现 PFC 电路 3 的至少一个参数例如被平均的接通时间 ton_avrg 的评价时， 可通过这种方式 确定灯故障， 即显著小于额定功率 Psoll。通过这种方式， 当在预热阶段中确定出所记录的功 率 Plamp 相当于针对该预热的期望的额定功率 Psoll 时， 例如对于气体放电灯也可以确定灯丝缺陷。 图 6 表示本发明的镇流器或电子镇流器的另一个实施方式。在此例子中， 作为灯 来控制一个 LED。根据此例子的本发明的镇流器与根据图 1 的镇流器很相似地工作。
因为一个 LED 优选以直流被操作， 所以负载电路 5 可以在其输出上具有整流器或 者也可以将至少两个作为灯的 LED 反向并联地设置在负载电路 5 的输出上。
负载电路 5 可以具有用于电位隔离的变压器。具有负载电路 5 的逆变器 4 例如可 以通过具有电位隔离用变压器和 LC 振荡电路的谐振半桥电路和在负载电路 5 输出上的整 流器来构成。
用于灯控制的逆变器 4 和负载电路 5 也可以具有其它的线路布局技术， 例如降压 变流器、 增压变流器或者闭塞变换器。逆变器 4 的开关 S2 和 / 或 S3 的控制也可以借助脉 宽调制或其它控制方式来实现。
开关 S1、 S2、 S3 的控制如此进行， 即所连接的灯 LA 以规定的操作方式被操作。该 操作方式例如可以是调整到恒定的灯电流、 调整到恒定的灯电压、 调整到恒定的灯功率或 者以固定频率工作。
根据本发明， 灯 LA 将以规定的参数被操作， 该参数保证了能够区分出不同的灯配 置或灯类型。