專利名稱：用于驅(qū)動高壓氣體放電燈的方法和鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在高壓氣體放電燈的穩(wěn)定狀態(tài)工作過程中驅(qū)動該高壓氣體放電燈的方法，其中發(fā)送通過該燈的穩(wěn)定狀態(tài)電流信號，以保持燈中的電弧，該方法包括以下步驟將對于所述電流信號中的電流階躍的燈電壓響應(yīng)與基準參數(shù)進行比較；響應(yīng)于所述比較，執(zhí)行以下至少一個步驟停止向該燈供電，生成一個表示該燈的壽命終止?fàn)顟B(tài)的信號，生成表示燈的類型的信號，改變通過該燈的穩(wěn)定狀態(tài)電流(強度)，以及改變通過該燈的電流信號的穩(wěn)定狀態(tài)波形。
背景技術(shù)：
1995年8月27-31日在日本東京舉行的第十七屆國際光源科學(xué)與技術(shù)討論會期間，OSRAM股份有限公司的K.Günther披露了這種方法，并且在日本照明工程學(xué)院1995年出版的討論會文集的93-100頁上描述了這種方法。該文獻的教導(dǎo)在本文中引入作為參考，特別是涉及燈的電導(dǎo)率與其光度屬性之間相關(guān)性的教導(dǎo)，以及涉及響應(yīng)信號處理及分析的教導(dǎo)。
在所述討論會文集中，提出了通過分析脈沖模式工作鎮(zhèn)流器中的電導(dǎo)率響應(yīng)，或者在金屬鹵化物燈的情況下，通過向燈施加功率階躍并且測量電導(dǎo)率響應(yīng)的衰減或上升時間，來探測該燈的輻射屬性。第一種可選方案在其應(yīng)用中限制為所述脈沖工作模式，而第二種可選方案影響了該燈的工作，使得該燈的強度會增大或減小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于按照一定方式分析燈對于功率階躍的電導(dǎo)率響應(yīng)，使得該方法可以用于多種工作模式，同時該燈的強度或者色溫保持不變，或者可選擇的其強度或者色溫按照受控方式改變。
根據(jù)本發(fā)明，通過發(fā)送疊加到通過該燈的穩(wěn)定狀態(tài)電流信號上的電流脈沖來獲得所述功率階躍。
因此，所述穩(wěn)定狀態(tài)電流信號可以具有任意的形式，例如完全正弦形式或者純粹的DC，或者其組合。此外，疊加脈沖的持續(xù)時間可能短于前述已知可選方案中電流階躍的電壓響應(yīng)的衰減或上升時間(典型的為10μs-1.5ms)，并且除了測量電壓響應(yīng)的衰減或上升時間，還可以分析響應(yīng)的形式。
在第一優(yōu)選實施例中，所述脈沖的持續(xù)時間優(yōu)選短于穩(wěn)定狀態(tài)電流信號的AC電流分量的半周期持續(xù)時間。疊加脈沖也可以是負脈沖，或者信號中的“傾斜(dip)”。
在第二優(yōu)選實施例中，例如在高頻工作模式下，所述脈沖的持續(xù)時間為穩(wěn)定狀態(tài)電流信號的AC電流分量的周期持續(xù)時間的倍數(shù)，其中該脈沖優(yōu)選由穩(wěn)定狀態(tài)電流信號的所述AC電流分量的臨時增強的振幅形成。
優(yōu)選的是，比較電壓響應(yīng)的步驟包括測量電壓的衰減時間并且將其與基準衰減時間進行比較，或者分析響應(yīng)信號的形狀并且將其與基準值進行比較。
在另一優(yōu)選實施例中，改變穩(wěn)定狀態(tài)波形的步驟包括在所述穩(wěn)定狀態(tài)波形上疊加循環(huán)功率脈沖的步驟，以用于例如改變該燈的色溫，所述穩(wěn)定狀態(tài)波形例如為方波或者正弦波。按照這種方式將波形變?yōu)楦鼜?fù)雜的循環(huán)形式，其對于該燈的色溫有影響，而不必對該燈的強度有過多影響。
本發(fā)明還涉及用于驅(qū)動高壓氣體放電燈的鎮(zhèn)流器，其包括電源裝置，用于發(fā)送通過該燈的穩(wěn)定狀態(tài)電流信號，以保持該燈中的電?。豁憫?yīng)比較裝置，用于將對于所述電流信號中的電流階躍的燈電壓響應(yīng)與基準參數(shù)進行比較；以及響應(yīng)裝置，用于響應(yīng)于所述比較，停止向該燈供電，生成表示該燈的壽命終止?fàn)顟B(tài)的信號，生成表示該燈類型的信號，改變通過該燈的穩(wěn)定狀態(tài)電流，和/或改變通過該燈的電流信號的穩(wěn)定狀態(tài)波形，其中所述鎮(zhèn)流器還包括脈沖裝置，用于發(fā)送疊加到通過該燈的所述穩(wěn)定狀態(tài)電流信號上的電流脈沖，以獲得所述電流階躍。用于實現(xiàn)前述優(yōu)選方法實施例的裝置可以獨立地或者組合地包含在所述鎮(zhèn)流器中。


現(xiàn)在僅通過舉例的方式，參照附圖描述本發(fā)明的實施例，在附圖中圖1表示了鎮(zhèn)流器和燈的配置；圖2表示了在根據(jù)本發(fā)明的方法中使用的穩(wěn)定狀態(tài)方波形、循環(huán)脈沖、組合信號及其動態(tài)電壓響應(yīng)的實例；圖3的曲線表示了以其動態(tài)電壓響應(yīng)衰減時間(tau)以及燈電壓(Vla)表示的具有不同色溫值的不同壽命的各種白色HPS燈實例。
具體實施例方式
參照圖1，電子鎮(zhèn)流器10與高壓氣體放電燈11相連，該燈包含電弧管12，該電弧管具有密封在該管相對的兩端中的電極13、14。第一電極13與鎮(zhèn)流器10的一端相連，并且另一電極14與鎮(zhèn)流器10的另一端相連。
尤其是，白色HPS燈的問題在于，由于在其壽命中的腐蝕或擴散而造成的電弧管中汞齊填充物(amalgam fill)的鈉損失，這導(dǎo)致了該燈的色溫較低。白色HPS燈需要一定形式的電子控制，以將該燈的顏色保持在可接受的限制范圍內(nèi)。實際情況中使用的控制算法基于在該燈的色溫與燈電壓之間是否存在相關(guān)性。該相關(guān)性基于Na和Hg汽壓直接確定了光譜分布和電特性的事實。然而，這僅僅在這些汽壓之間存在明確關(guān)系的情況下才成立，這僅適用于汞齊成分固定的情況。在例如隨著燈的老化，由Na的腐蝕或擴散造成了汞齊成分的變化的情況下，這種相關(guān)性失效。即使這種燈中的Na汽壓高時，也能夠充分抑制Na腐蝕過程的影響，以獲得足夠的燈壽命。然而，隨著燈的老化，最終一定會達到Na損失變得顯著的時刻。其結(jié)果是基于穩(wěn)定狀態(tài)電燈特性檢測的已知顏色控制方法必會失效。對于陳舊的燈(其Na損失嚴重)而言，與具有相同燈電壓的燈相比觀察到色溫的大幅下降，從而導(dǎo)致該燈的不可接受的淡黃色外觀。本發(fā)明的一個目的是檢測色溫的下降，以便在色溫低于可接受的限制范圍時確定該燈11的壽命結(jié)束，而無需光學(xué)測量儀器，例如光電二極管。
因此，根據(jù)圖2，在電子鎮(zhèn)流器操縱的100W白色HPS燈的穩(wěn)定態(tài)低頻(90Hz)方波電流信號(G1)上疊加短(1.4ms寬)電流功率脈沖(G2)，從而產(chǎn)生組合電流信號(I燈)。然后，該鎮(zhèn)流器10的電子電路檢測燈電壓(V燈)的動態(tài)響應(yīng)，并且能夠確定特性衰減或上升時間(tau)。衰減時間一般在約1μm和約1.5μm之間的范圍內(nèi)變化。
根據(jù)圖3顯而易見的是，響應(yīng)于所施加的功率脈沖的響應(yīng)時間，尤其是衰減或上升時間(tau)，對于具有鈉損失的燈(具有較低色溫)而言更長。
根據(jù)圖3還顯而易見的是，色溫比正常色溫高的燈11表現(xiàn)出與該燈11的較高冷點溫度相關(guān)的較高燈電壓(Vla)，這是一種已知的效果(參見例如歐洲專利申請EP-A-2281123)。然而，色溫比平均色溫低的燈同樣表現(xiàn)出較高的燈電壓(Vla)，如圖3所示。進一步評價對電流脈沖的電壓響應(yīng)，可以區(qū)分開兩種偏差。
在本實例中，可以將符合Vla＞105V且tau＜90μs的燈視為具有過高的色溫(＞2700K)，而可以將符合tau＞90μs的燈視為具有過低的色溫(＜2400K)。
能夠響應(yīng)于所述識別斷開燈11。例如在具有鈉鈰填充物的高縱橫比HID噴燈中，還可以響應(yīng)于并根據(jù)所確定的tau值來影響該燈11的色溫。這可以通過例如向交流電流添加足夠高的單向直流電流分量，和/或通過在電流上疊加足夠高和寬的循環(huán)脈沖來實現(xiàn)。優(yōu)選的是，這種為了改變該燈的色溫而施加的循環(huán)脈沖同時用于觸發(fā)前述的電壓響應(yīng)。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，添加DC電流分量和電流脈沖的兩種方法能夠影響各種高壓氣體放電燈11的色溫，并且能夠利用鎮(zhèn)流器中的適當(dāng)控制電路，按照受控的方式應(yīng)用該方法，然而這對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種在高壓氣體放電燈(11)的穩(wěn)定狀態(tài)工作過程中驅(qū)動該高壓氣體放電燈的方法，其中一個穩(wěn)定狀態(tài)電流信號(G1)被發(fā)送通過該燈(11)，以保持該燈(11)中的電弧，該方法包括以下步驟將對于所述電流信號中的電流階躍的燈電壓響應(yīng)(Vlamp)與基準參數(shù)進行比較；以及響應(yīng)于所述比較的以下至少一個步驟停止向該燈(11)供電，生成表示該燈(11)的壽命終止?fàn)顟B(tài)的信號，改變通過該燈(11)的穩(wěn)定狀態(tài)電流，改變通過該燈(11)的電流信號的穩(wěn)定狀態(tài)波形，并且生成表示燈的類型的信號，其特征在于通過發(fā)送疊加到通過該燈(11)的所述穩(wěn)定狀態(tài)電流信號(G1)上的電流脈沖(G2)來獲得所述電流階躍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該穩(wěn)定狀態(tài)電流信號(G1)包括交流電流分量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述脈沖(G2)的持續(xù)時間比AC電流分量的半周期或者穩(wěn)定狀態(tài)電流信號(G1)的AC電流信號的半周期的持續(xù)時間短。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中該疊加脈沖(G2)是負脈沖。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述脈沖(G2)的持續(xù)時間是穩(wěn)定狀態(tài)功率信號(G1)的AC電流分量周期的持續(xù)時間的倍數(shù)，并且其中優(yōu)選的是該脈沖(G2)包括穩(wěn)定狀態(tài)功率信號(G1)的所述AC電流分量的臨時增強的振幅。
6.根據(jù)前面權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其中比較電壓響應(yīng)(Vlamp)的步驟包括測量該電壓的衰減或者上升時間(tau)并且將其與基準衰減或上升時間進行比較。
7.根據(jù)前面權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其中比較電壓響應(yīng)(Vlamp)的步驟包括分析響應(yīng)信號形狀并且將其與基準值進行比較。
8.根據(jù)前面權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其中改變穩(wěn)定狀態(tài)波形(G1)的步驟包括將循環(huán)電流脈沖(G2)疊加到所述穩(wěn)定狀態(tài)波形上的步驟。
9.用于驅(qū)動高壓氣體放電燈(11)的鎮(zhèn)流器(10)，其包括用于發(fā)送通過該燈(11)的穩(wěn)定狀態(tài)電流信號(G1)的電源裝置，以保持該燈(11)中的電弧，用于將對于所述電流信號中的電流階躍的燈電壓響應(yīng)(Vlamp)與基準參數(shù)進行比較的響應(yīng)比較裝置；以及響應(yīng)裝置，其用于響應(yīng)所述比較，停止向該燈(11)供電，生成表示該燈(11)的壽命終止?fàn)顟B(tài)的信號，生成表示燈的類型的信號，改變通過該燈(11)的穩(wěn)定狀態(tài)電流，和/或改變通過該燈(11)的電流信號的穩(wěn)定狀態(tài)波形，其特征在于所述鎮(zhèn)流器(10)還包括用于發(fā)送疊加到通過該燈(11)的所述穩(wěn)定狀態(tài)電流信號(G1)上的電流脈沖(G2)來獲得所述電流階躍的脈沖裝置。
全文摘要
一種在高壓氣體放電燈的穩(wěn)定狀態(tài)工作過程中驅(qū)動該高壓氣體放電燈的方法，其中穩(wěn)定狀態(tài)電流信號被發(fā)送通過該燈，以保持該燈中的電弧，該方法包括以下步驟將對于所述電流信號中的電流階躍的燈電導(dǎo)率響應(yīng)與基準參數(shù)進行比較；以及響應(yīng)于所述比較的以下至少一個步驟停止向該燈供電，生成表示該燈的壽命終止?fàn)顟B(tài)的信號，改變通過該燈的穩(wěn)定狀態(tài)電流，改變通過該燈的電流信號的穩(wěn)定狀態(tài)波形，并且生成表示燈的類型的信號，其中通過發(fā)送疊加到通過該燈的所述穩(wěn)定狀態(tài)電流信號上的電流脈沖來獲得所述電流階躍。
文檔編號H01J61/82GK1914960SQ200580003349
公開日2007年2月14日 申請日期2005年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月28日
發(fā)明者W·D·考文伯格, R·A·J·凱澤, J·M·M·克落森斯, B·I·P·辛帕落阿 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司