[發明專利]用于感應耦合的無電極燈的對稱RF電源

有效

• 申請號: 200880015443.0
• 申請日: 2008-04-29
• 公開（公告）號: CN101682970A
• 公開（公告）日: 2010-03-24
• 發明（設計）人: V·A·戈德亞克;E·斯塔特尼;F·弗蘭克
• 申請（專利權）人: 奧斯蘭姆施爾凡尼亞公司
• 主分類號: H05B41/28
• 分類號: H05B41/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉春元;李家麟

本申請請求2007年5月10日申請的U.S.臨時申請60/928,063的優先權， 其全部內容通過引用被結合。

發明背景

本發明關注的是用于運行無電極燈的射頻(RF)電源，例如熒光的，分子的， 或高亮度的放電無電極燈。RF電源為該燈將一DC電壓轉換為一合適的射頻， 并且典型地作為該燈電子鎮流器的一部分。該RF電源包括一鎮流電感，其耦合 至該無電極燈以使在該燈的放電氣體中的等離子體發光并保持，而不用在該燈 泡中提供電極。

由于完整的電子鎮流器除了該RF電源之外包括很多組成(例如，EMI濾波 器，整流器，PFC助推器級，DC總線電解電容)，因此該RF電源的效率期望 為95％或更多，這在商用的可得電源中并不能達到。已經發現提高效率的一個 重要因素是在耦合到該燈的該鎮流電感中減小功率損失。

圖1示出了一已知的RF電源電路，其效率大約為91.7％。DC電源E利用 一電解電容(寄生電感)C₀傳送一DC電壓至一對DC導軌。在運行期間，第一電 感L₁被感應地耦合至燈D。晶體管S₁和S₂被由驅動變壓器D_t傳送的正弦電壓 (8-9Vp)驅動，該驅動變壓器通過電容C_P，C_G，以及C_iss被調諧至一個特定的頻 率(2.6MHz)。反饋電容C_i以輸出電壓V₁與驅動變壓器D_t相耦合。諧振電容C_R并聯至該第一電感L₁，耦合電容C_C通過鎮流電感L_L將該驅動變壓器D_t的輸出 連接至第一電感L₁的輸入端子之一。該諧振電路被調諧至一頻率f_RS(約 2.45MHz)，其稍低于最后的運行頻率(f₀≈2.5MHz)。該RF電源具有一13.5W的 損失，其中的7.8W歸因于該鎮流電感L_L。該電路進一步在U.S.專利5,962, 987中被解釋。該電路的詳細參數在表1(圖5中)中示出，其包括該現有技術(圖 1-2)以及本發明(圖3-4)的RF電源的相同輸入參數集的運行特性，從而可以很 容易地比較結果。

圖2示出了圖1中電路的一種變化，其中從半橋(C_R上的電壓V_G)觀測的電 壓通過插入一額外的與該第一電感L₁串聯的電容C_S而被減小，從而避免大的耦 合電容C_C。這減小了鎮流電感L_L的感應系數，并從而減小了在該鎮流電感L_L上的損失。C_S上的電壓下降為V_CS＝I₁X_CS，在這個例子中其約為190V。這將C_R上的觀測電壓V_G從550V減小至360V，減小了35％。依次地，這將鎮流電感 L_L的感應系數從37μH減小為24μH，減小了35％。也可通過減小I_L與包含在半 橋中點電壓中的基正弦波V_0f之間的相位角將鎮流電感L_L上的電流從3.8App減 小為3.4App，由于ZVS的緣故該半橋中點電壓為梯形。結果該鎮流電感的損失 被減小到約4.4W(晶體管S₁和S₂中進一步具有3.6W的損失)，因此總共損失為 9.4W，從而將效率從91.7％提高至94.1％。該電路進一步在U.S.專利5,446, 350中被解釋。圖2的電路的詳細參數也在表1中示出。

發明概述

本發明的一個目的是提供一新穎的用于無電極燈的RF電源，其具有至少 95％的效率。

本發明的進一步目的是提供一新穎的用于無電極燈的RF電源，其中該燈的 電感線圈(該第一電感L₁)被連接在一對稱π濾波器中以進一步減小該鎮流電感 L_L的損失。