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CN1960592A - 等离子体照明系统及其驱动控制方法 - Google Patents

等离子体照明系统及其驱动控制方法 Download PDF

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CN1960592A
CN1960592A CNA2006101429611A CN200610142961A CN1960592A CN 1960592 A CN1960592 A CN 1960592A CN A2006101429611 A CNA2006101429611 A CN A2006101429611A CN 200610142961 A CN200610142961 A CN 200610142961A CN 1960592 A CN1960592 A CN 1960592A
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郑润撤
崔畯植
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LG Electronics Inc
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Abstract

一种等离子体照明系统及其驱动控制方法，该系统包括：控制器，输出驱动磁控管的灯丝的第一切换控制信号，并输出驱动该磁控管的阳极的第二切换控制信号；第一转换器，根据第一切换控制信号将直流电压转换为交流电压；以及第二转换器，根据第二切换控制信号将直流电压转换为交流电压。使用本发明的等离子体照明系统，能够提高逆变器的稳定性。

Description

等离子体照明系统及其驱动控制方法
技术领域
本发明涉及一种等离子体照明系统，更具体地涉及一种能够提高逆变器照明装置稳定性的等离子体照明系统及其驱动控制方法。
背景技术
通常，等离子体照明系统(PLS)是一种照明装置，其中首先由高频振荡器的磁控管产生高频微波，以将灯泡中的惰性气体转换成电离态的等离子体。保持上述等离子体态以使灯泡中的金属化合物连续发光，从而提供大量的光而无需电极。
由于通过等离子体的发光原理发光而无需灯丝，所以等离子体照明系统可被长时间使用而无需降低通量。
此外，由于其连续的光学光谱与自然白光相仿，所以等离子体照明系统所发出的光的观感(appearance)类似于日光。
另外，等离子体照明系统不使用荧光材料以保护视敏度，并且能够最小化紫外线和红外线的辐射，以提供舒适的和生态友好的照明环境。
图1示出等离子体照明系统实例的框图。
如图1所示，等离子体照明系统包括电源单元1、整流单元2、半桥逆变器3、控制单元4、变压单元5、高压产生单元6和磁控管7。
电源单元1将交流(AC)电压提供至等离子体照明系统。
整流单元2整流并平滑经电源单元1输入的AC电压，以输出直流(DC)电压。
半桥逆变器3通过一切换控制信号逆变从整流单元2输出的DC电压，以输出AC电压。
控制单元4输出该切换控制信号以交替地切换半桥逆变器3的第一晶体管S1和第二晶体管S2(见图2)。
变压单元5对从半桥逆变器3输出的AC电压进行变压。
更具体而言，变压单元5根据其第一线圈的预设匝数比对从半桥逆变器3输出的AC电压进行变压，然后将变压后的AC电压施加到其第二线圈。
高压产生单元6使施加到变压单元5的第二线圈的AC电压升高，从而产生高压。
磁控管7被从高压产生单元6产生的高压驱动，从而产生微波。
图2更具体地示出图1的等离子体照明系统的电路图，图3示出等离子体照明系统的工作波形。
参照图2和图3，控制单元4将一切换控制信号交替地分别施加至半桥逆变器3的第一晶体管S1和第二晶体管S2栅极G1和G2。然后，控制单元4根据该切换控制信号的开/关周期增加或降低谐振电压和电流。
施加至变压单元5的第一线圈的电压和电流在图3中标作“V1”和“i1”。根据施加至第一线圈的电压V1和电流i1，经整流单元2整流得到的电压Vd被施加至第一晶体管S1，而电压Vd的负电压(-Vd)被施加至第二晶体管S2。
施加至变压单元5的第一线圈的电流“i1”在图3中示出。
高压产生单元6通过电容C、二极管D1和D2以及电阻R，使施加至变压单元5的第二线圈的电压升高，并且将高压提供至磁控管(MGT)7。
磁控管(MGT)7将输入的高压用作驱动电压，以产生微波。
磁控管(MGT)7中谐振的微波经波导和谐振器被施加给灯泡。灯泡内的气体由于电子碰撞而转换成等离子体，从而发光。
但是，在相关技术的等离子体照明系统中，应用了整体式变压逆变器(trans-inverter)，用于驱动磁控管的灯丝并产生高压，从而驱动磁控管的阳极。因此，磁控管的阳极必须在灯丝被加热之前由高压驱动。此外，整体式变压逆变器必须在考虑到绝缘电压而获得绝缘距离的情况下被模制。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种用于等离子体照明系统及其驱动控制方法，通过分别实现用于驱动磁控管阴极灯丝的变压器和用于产生高压以驱动磁控管阳极的变压器，该等离子体照明系统能够提高逆变器的稳定性。
为获得这些以及其它优点并且根据本发明的目的，如在此具体实施及广泛描述的，本发明提供一种等离子体照明系统，其包括：控制器，输出驱动磁控管的灯丝的第一切换控制信号，并输出驱动磁控管的阳极的第二切换控制信号；第一转换器，根据第一切换控制信号将直流(DC)电压转换为交流(AC)电压；以及第二转换器，根据第二切换控制信号将直流电压转换为交流电压。
该控制器输出的第一切换控制信号和第二切换控制信号之间可以具有一定时间间隔。该控制器可以输出第一切换控制信号，然后在一定时间之后输出第二切换控制信号。第一切换控制信号和第二切换控制信号可以具有相同的占空比。
该第一转换器可以包括E类谐振逆变器。该第二转换器可以包括半桥逆变器。
本发明还提供一种等离子体照明系统，其包括：控制器，输出驱动磁控管的灯丝的第一切换控制信号，并输出驱动该磁控管的阳极的第二切换控制信号；第一转换器，根据第一切换控制信号将直流(DC)电压转换为交流(AC)电压；第二转换器，根据第二切换控制信号将直流电压转换为交流电压；第一变压器，将第一转换器转换得到的交流电压变压为预设电位的第一交流电压，并将变压得到的第一交流电压提供给该磁控管的灯丝；以及第二变压器，将第二转换器转换得到的交流电压变压为预设电位的第二交流电压，并将变压得到的第二交流电压提供给该磁控管的阳极。
本发明还提供一种用于等离子体照明系统的驱动控制方法，其包括：加热磁控管的灯丝；以及在该磁控管的灯丝被加热了一定时间时，驱动该磁控管的阳极，从而产生微波。
加热磁控管的灯丝的步骤可以包括：通过第一转换器产生交流电压；将第一转换器产生的交流电压变压为预设电位的电压；以及将变压得到的预设电位的电压提供至该磁控管的灯丝。
驱动该磁控管的阳极的步骤可以包括：通过第二转换器产生交流电压；将第二转换器产生的交流电压变压为预设电位的电压；将变压得到的预设电位的电压升压为高压；以及将该高压提供至该磁控管的阳极。
本发明还提供一种用于等离子体照明系统的驱动控制方法，其包括：通过第一转换器产生第一交流电压；将该第一交流电压变压为预设电位的第一变压电压；将该第一变压电压提供至磁控管的灯丝；在产生该第一交流电压之后经过了一定时间时，通过第二转换器产生第二交流电压；将第二交流电压变压为预设电位的第二变压电压；将该第二变压电压升压为高压；以及将该高压提供至该磁控管的阳极，从而产生微波。
使用本发明的等离子体照明系统，能够提高逆变器的稳定性。
通过以下结合附图对本发明的详细说明，本发明的前述以及其它目的、特征、方案和优点将更为显而易见。
附图说明
附图包含在本说明书中并构成本说明书的一部分，用以提供对本发明的进一步理解，附图示出本发明的实施例，并与说明书一起用以解释本发明的原理，在附图中：
图1示出等离子体照明系统实例的框图；
图2示出图1的等离子体照明系统的电路图；
图3示出图1的等离子体照明系统相关的波形；
图4示出根据本发明实例的等离子体照明系统的电路图；
图5示出图4的各组件的波形；以及
图6示出根据本发明的用于等离子体照明系统的驱动控制方法的流程图。
具体实施方式
以下详细说明本发明的优选实施例，其实例示出于附图中。
在下文中，将说明一种等离子体照明系统及其驱动控制方法，通过分别实现用于驱动磁控管的阴极灯丝的变压器和用于产生高压以驱动磁控管的阳极的变压器，该等离子体照明系统能够提高逆变器的稳定性。
图4示出根据本发明的等离子体照明系统的电路图。
如图4所示，根据本发明的等离子体照明系统包括控制单元100、第一转换单元300、第二转换单元200、第一变压单元500、第二变压单元400、升压器600和磁控管(MGT)。
控制单元100输出第一切换控制信号和第二切换控制信号，以分别驱动磁控管的灯丝和磁控管的阳极。
控制单元100顺序地输出第一切换控制信号和第二切换控制信号，其间具有一定时间间隔。
更具体而言，控制单元100输出第一切换控制信号，然后在经过一定时间段(例如约5秒，但不限于此)之后，输出第二切换控制信号。
第一切换控制信号和第二切换控制信号分别是脉冲宽度调制信号，并且具有相同的占空比。
第一转换单元300根据第一切换控制信号将直流(DC)电压转换为交流(AC)电压。
在一个实施例中，第一转换单元300使用E类谐振逆变器。然而，可以使用其它类型的逆变器，而不会脱离本发明的范围或精神。
如图5所示，当检测到零电压时，E类谐振逆变器切换设置在其中的开关装置，以将开关装置的损耗降至最小。
第二转换单元200根据第二切换控制信号将DC电压转换为AC电压。
在一个实施例中，第二转换单元200使用半桥逆变器。然而，本领域的技术人员应了解，可以使用全桥以及相关的控制器100，而不会脱离本发明的精神或范围。
第一变压单元500根据第一变压单元500的匝数比，将第一转换单元300转换得到的AC电压变压为预设电位的AC电压，从而通过第一预设电位的AC电压驱动磁控管的灯丝。
第二变压单元400根据第二变压单元400的匝数比，将第二转换单元200转换得到的AC电压变压为第二预设电位的AC电压。升压器600将该AC电压升压至第三预设电位，从而通过升压后的AC电压驱动磁控管的阳极。
该等离子体照明系统设置有：供电单元(未示出)，用于提供交流电；以及整流单元(未示出)，用于整流和平滑从该供电单元输出的交流电。
图6示出根据本发明的用于等离子体照明系统的驱动控制方法的流程图。
如图所示，根据本发明的用于等离子体照明系统的驱动控制方法使第一转换单元能够用于驱动磁控管的灯丝，从而加热磁控管的灯丝(SP1)；并且在经过一定时间之后，使第二转换单元能够用于驱动磁控管的阳极，从而产生微波(SP2，SP3)。
参照图6详细说明该驱动控制方法。
一旦输入了驱动等离子体照明系统的命令，则控制单元100将用于加热磁控管灯丝的第一切换控制信号施加至第一转换单元300。
然后，第一转换单元300通过第一切换控制信号切换设置在其中的开关装置，并将DC电压转换为AC电压，以将转换后的AC电压施加至第一变压单元500。该DC电压是通过整流和平滑从供电单元(未示出)提供至整流单元的AC电压而获得的。
第一变压单元500将第一转换单元300转换得到的AC电压变压为预设电位的AC电压，并将变压得到的AC电压施加至磁控管的灯丝。
磁控管的灯丝被变压后的预设电位的AC电压加热(SP1)。
在磁控管的灯丝被加热一定时间之后(SP2)，控制单元100将第二切换控制信号施加至第二转换单元200(SP3)。
控制单元100输出第一切换控制信号，然后在约5秒后输出第二切换控制信号。如上所述，该时间段可以改变，而不会脱离本发明的范围或精神。
第二转换单元200通过第二切换控制信号切换设置在其中的开关装置，并将DC电压转换为AC电压，以将转换后的AC电压施加至第二变压单元400。
第二变压单元400将第二转换单元200转换得到的AC电压变压为预设电位的AC电压。升压器600将变压后的AC电压升压为高压，并将升压后的高压(在所述实施例中约为4KV)施加至磁控管的阳极。应理解，升压后的高压值可以改变，而不会脱离本发明的精神或范围。
然后通过该高压驱动磁控管，从而产生微波(SP3)。
如前所述，通常采用整体式变压逆变器，用于实现对磁控管灯丝的驱动以及产生高压以驱动磁控管的阳极。然而，在根据本发明的等离子体照明系统及其驱动控制方法中，用于通过加热来驱动磁控管灯丝的变压器和用于产生高压以驱动磁控管阳极的变压器分别工作，从而加热灯丝，然后驱动磁控管。因此，等离子体照明系统的稳定性得到提高。
此外，在根据本发明的等离子体照明系统及其驱动控制方法中，用于产生高压的变压器不需被模制，从而减小了绝缘距离并且重量轻。另外，可自由控制用于产生高压的变压器和用于驱动灯丝的变压器的绕组数，从而提高了等离子体照明系统的效率。
由于本发明可以用多种形式具体实施而不脱离本发明的精神或本质特征，所以应当理解：除非另有规定，上述实施例不限于前述说明的任何细节，而应在所附权利要求书限定的精神和范围内广泛地解释；因此，落入权利要求书或其等效界限内的全部变化和改型都应涵盖于所附权利要求书中。

Claims (20)

1、一种等离子体照明系统，包括：
控制器，输出驱动磁控管的灯丝的第一切换控制信号，并输出驱动该磁控管的阳极的第二切换控制信号；
第一转换器，根据该第一切换控制信号将直流电压转换为交流电压；以及
第二转换器，根据该第二切换控制信号将直流电压转换为交流电压。
2、如权利要求1所述的等离子体照明系统，其中该控制器输出的该第一切换控制信号和该第二切换控制信号之间具有一定时间间隔。
3、如权利要求2所述的等离子体照明系统，其中该控制器输出该第一切换控制信号，然后在一定时间之后输出该第二切换控制信号。
4、如权利要求1所述的等离子体照明系统，其中该第一切换控制信号和该第二切换控制信号具有相同的占空比。
5、如权利要求1所述的等离子体照明系统，其中该第一转换器包括E类谐振逆变器。
6、如权利要求1所述的等离子体照明系统，其中该第二转换器包括半桥逆变器。
7、一种等离子体照明系统，包括：
控制器，输出驱动磁控管的灯丝的第一切换控制信号，并输出驱动该磁控管的阳极的第二切换控制信号；
第一转换器，根据该第一切换控制信号将直流电压转换为交流电压；
第二转换器，根据该第二切换控制信号将直流电压转换为交流电压；
第一变压器，将该第一转换器转换得到的交流电压变压为预设电位的第一交流电压，并将变压得到的第一交流电压提供给该磁控管的灯丝；以及
第二变压器，将该第二转换器转换得到的交流电压变压为预设电位的第二交流电压，并将变压得到的第二交流电压提供给该磁控管的阳极。
8、如权利要求7所述的等离子体照明系统，其中该控制器输出的该第一切换控制信号和该第二切换控制信号之间具有一定时间间隔。
9、如权利要求8所述的等离子体照明系统，其中该控制器输出该第一切换控制信号，然后在一定时间之后输出该第二切换控制信号。
10、如权利要求7所述的等离子体照明系统，其中该第一切换控制信号和该第二切换控制信号具有相同的占空比。
11、如权利要求7所述的等离子体照明系统，其中该第一转换器包括E类谐振逆变器。
12、如权利要求7所述的等离子体照明系统，其中该第二转换器包括半桥逆变器。
13、一种用于等离子体照明系统的驱动控制方法，包括：
加热磁控管的灯丝；以及
在该磁控管的灯丝被加热了一定时间时，驱动该磁控管的阳极，从而产生微波。
14、如权利要求13所述的方法，其中加热磁控管的灯丝的步骤包括：
通过第一转换器产生交流电压；
将该第一转换器产生的交流电压变压为预设电位的电压；以及
将变压得到的预设电位的电压提供至该磁控管的灯丝。
15、如权利要求13所述的方法，其中驱动该磁控管的阳极的步骤包括：
通过第二转换器产生交流电压；
将该第二转换器产生的交流电压变压为预设电位的电压；
将变压得到的预设电位的电压升压为高压；以及
将该高压提供至该磁控管的阳极。
16、如权利要求14所述的方法，其中该第一转换器包括E类谐振逆变器。
17、如权利要求15所述的方法，其中该第二转换器包括半桥逆变器。
18、一种用于等离子体照明系统的驱动控制方法，包括：
通过第一转换器产生第一交流电压；
将该第一交流电压变压为预设电位的第一变压电压；
将该第一变压电压提供至磁控管的灯丝；
在产生该第一交流电压之后经过了一定时间时，通过第二转换器产生第二交流电压；
将该第二交流电压变压为预设电位的第二变压电压；
将该第二变压电压升压为高压；以及
将该高压提供至该磁控管的阳极，从而产生微波。
19、如权利要求18所述的方法，其中该第一转换器包括E类谐振逆变器。
20、如权利要求18所述的方法，其中该第二转换器包括半桥逆变器。
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