专利名称：放电灯的脉冲工作的制作方法
技术领域：
本发明涉及放电灯技术领域，且更具体地涉及放电照明组件和使放电灯工作的方法。
背景技术：
在放电灯中，光由放电容器中两个电极之间所点燃的电弧放电来生成。放电灯，特别是高压气体放电灯如今用在大量的照明应用中，特别地用于汽车的前照明。对于高压气体(氙气)放电灯，已知的是使该灯在放电照明组件中工作，所述放电 照明组件除了放电灯本身外包括用于供给高点燃电压以启动灯的点燃电路，用于向灯供给电功率的驱动器电路，以及控制驱动器电路工作的控制器。WO 95/35645 Al描述了一种用于使高压放电灯工作的方法和电路布置。在利用交流电流工作的高压放电灯中，为了避免由于不稳定电弧而导致的闪烁，在灯电流的每半周期的末段生成电流脉冲。这增加了电极的温度并且增大了放电电弧的稳定性。电流脉冲的平均振幅和灯电流的平均振幅之间的比例在0. 6和2之间，并且电流脉冲的持续时间和灯电流的半周期之间的比例在0. 05和0. 15之间。本发明的目的是提出一种用于使放电灯工作的放电照明组件和方法，其中，以简单的方式获得有利的工作条件。
发明内容
本发明已经考虑了整流的详细细节，S卩，在利用交变电流驱动的放电灯中的电流反转。已经发现在许多放电照明组件中，特别是具有20-30W的减小的平均工作功率和不包括固态发射器的材料的比较厚的电极的放电灯的那些放电照明组件，整流可能是关键的。为了获得稳定的工作，驱动器电子器件因而必须被仔细地设计，来以可以获得稳定整流的方式提供电功率。然而，使尺寸足够大以总是获得成功整流的安全电气设计可能在形成它们的部件的尺寸方面是夸大的。鉴于这些考虑，问题由根据权利要求I的放电照明组件和根据权利要求15的使放电灯工作的方法来解決。从属权利要求涉及本发明的优选实施例。根据本发明，电功率被供给灯作为交变电流和/或交变电压，其中，整流在其正和负值之间。优选的频率范围在大约100-800HZ。供给灯的电流和/或电压的优选波形基本上是矩形，即，除了在其中极性从负变到正以及反之亦然的很短的整流时间之外，对于每个半周期(half period)的最大部分(S卩，大于70%，优选地大于80%)，电流和/或电压保持基本上恒定(例如，其可以被限定为大小变化小于+/_10%，优选地小于5%)。交变电流和/或电压由在控制器的控制下的驱动器电路来供给。因而被控制的驱动器电路具有某些动态电压传递能力，或者很短的动态能力，在本上下文中，其被限定为在整流后不久的预定传递时间处的可传递电压等级。此处所关心的传递时间被选择接近灯的电极之间电弧的再次点燃的理想时间。然而，正如将从优选实施例的解释中所理解的，实际的再次点燃可以发生在所选择的固定传递时间之前或者之后不久。因而，传递时间在此处被提出主要作为估计驱动器电路动态能力的測量并且应当被选择在整流后大约10-100微秒(Ii S)处。传递时间tD的优选关心值是50 V- S。驱动器的动态电压传递能力对应于在传递时间处可以被最大地传递的驱动器电压。正如本领域普通技术人员将理解的，该最大的可以得到的电压由驱动器电路的电子部件设计以及由其控制来限制。在放电照明组件的工作中，电压将由驱动器来供给，以用于灯的工作，即，在整流之后的电弧的再次点燃。该再次点燃可能已经在非常低的电压值处发生，这意味着驱动器不必供给完全的可传递的电压等级。然而，如果再次点燃需要较高的电压等级，如由控制器所控制的驱动器电路的动态电压传递能力确定再次点燃所要求的电压等级是否可以在传递时间处被传递。如果足够高的电压等级未在传递时间处被传递，再次点燃可能被延迟或者完全失败。根据本发明，驱动器的动态电压传递能力(即，其是能够在传递时间处传递的电压等级)在灯寿命期间不完全恒定。这通过控制驱动器电路以在灯寿命的不同值(即，从灯的制造开始累积的燃烧时间的具体不同的值)处获得不同的动态电压传递能力来获得。·本发明人已经发现，所要求的灯再次点燃电压可以在灯寿命期间改变。通常，对于最新制造的灯，灯再次点燃发生在低电压处。虽然单个的再次点燃电压值可能不同，但是平均的再次点燃电压值通常在灯寿命期间増大。因而，具有固定动态电压传递能力的驱动器电路可以能够安全地驱动灯仅仅直到某一灯寿命。如果所要求的灯的再次点燃电压达到驱动器电路最大地可传递的电压等级，再次点燃可能失败。根据本发明的解决方案(其中，驱动器电路的动态电压传递能力在灯寿命期间不恒定，但是可以经由控制驱动器电路来变化)允许驱动器电路的适当地合适设计。用于获得驱动器电路的高动态能力的测量将具有不利之处，例如，驱动器电路的部件的高电气费用，可能増大的电损耗，等等。因为本发明提出了一种可变的方法，这种不利之处不必贯穿灯的整个寿命而完全存在。因而，可以足以获得仅仅朝向较高灯龄的较高的动态能力。在本上下文中，对于灯寿命的不同值，驱动器电路的变化的动态能力可以例如通过确定自从制造开始灯工作的小时数和通过直接根据因而确定的灯寿命不同地控制驱动器电路(例如，通过使用灯寿命值和适合的控制參数的查找表)来直接获得。然而，可替代地，还可以间接获得可变的行为，即，通过根据可以在灯寿命期间本身变化的另ー个參数(诸如例如，灯电流或者灯电压)来控制驱动器电路。根据本发明的优选实施例，驱动器电路由控制器来控制，优选地以闭合的控制环方式来工作，从而根据设定值来传递灯电流或者电压。控制器因而将使驱动器电路工作，以传递灯电流和/或电压，从而最小化设定值和实际传递的电流/电压值之间的控制偏差。优选的是，控制灯电流而不是电压。在优选的实施例中，设定值包括叠加的脉冲，以获得较高的动态电压传递能力。与基本的波形相比，脉冲可以被限定为设定值大小的明显上升以及随后减小，例如，设定值的优选的矩形波形。本发明人已经考虑利用脉冲控制驱动器电路有不利之处，例如，驱动器中増大的功率损耗，板网负载上的电的相互作用以及在放电灯内部工作时的可能的作用，例如，增大的电极烧损(burn-back)。然而，驱动器电路的动态能力可以明显地由这种脉冲来影响。为了获得动态电压传递能力的理想变化，根据优选实施例的脉冲高度(其也可以相对于基本波形来限定)在贯穿灯工作期间不恒定，而是根据灯的寿命变化。通过根据寿命选择脉冲高度，提出了一种简单的解决方案，其允许根据灯的特定工作情形来调节驱动器电路的动态电压传递能力。这允许将动态能力调节为随寿命改变的灯工作条件。因而，以非常简单和灵活的方法，可以在每个工作情形中选择和获得稳定工作所必要的一祥高的脉冲高度，但是仍然足够小以避免过度的不利之处。特别地，在驱动器电路的动态能力已经足够的许多情况下，没有脉冲的工作是安全地可能的。所使用的脉冲适时地位于整流之后，优选地在整流之后不久，S卩，在极性改变后至多30%的半周期的时间间隔内，优选地在低于20%之内。附加地，在整流之前的脉冲可以被提供。通常，脉冲可以在每个半周期中被限定，虽然，应当理解，正如从优选实施例的描 述中可以清楚的，脉冲高度可以被选择，以使得在一些间隔没有施加任何脉冲，例如，在灯的最初燃烧间隔中。在优选的实施例中，驱动器电路的动态电压传递能力可以被更特别地影响，以使得在后期寿命获得更高的动态能力。另外优选的，动态能力至少在灯寿命的间隔中(另外优选地在整个寿命期间)单调増大。对于通过提供不同高度的脉冲来影响动态能力的优选方法，这意味着在灯的全部寿命中，至少存在第一、早期时间和第二后期时间，其中，脉冲高度在第一、早期时间处比在第二、后期时间处更低。例如，优选的是，在2500h的灯寿命处，脉冲高度比在寿命开始时更高。还优选的是，脉冲高度在第一和第二时间之间的间隔中增大，或者甚至在整个寿命期间单调増大，即，脉冲高度从不低于先前的值。特别优选地，在灯的寿命期间，存在至少ー个间隔，其中，脉冲高度值在灯寿命期间强烈地单调増大，该增大可以具有变化的或者恒定的(线性)斜率。根据本发明的另ー个实施例，灯可以利用至少在寿命间隔内逐渐增加的脉冲高度或者宽度的脉冲来驱动，以获得较高的光通量。在许多灯中，灯效率和因而从恒定电功率得到的光通量将在灯寿命期间，至少在其间隔内降低。例如，对于灯寿命的500 h的间隔，如果灯利用恒定的电工作条件来驱动，就可以观察到例如ー些每瓦特2-10流明的灯效率的损耗。损耗在早期的灯寿命或者后期寿命中的间隔之间可以变化。根据优选的实施例，该影响可以通过至少在例如大于300 h (优选地，900 h或者更大)的寿命间隔内提供逐渐增大的脉冲高度或者宽度的脉冲来抵销。这些脉冲可以是在整流之后所提供的相同脉冲，以确保如上所讨论的灯的稳定的再次点燃。可替代地或者附加于此地，逐渐增大的脉冲可以在各自寿命间隔的每个半周期期间的其它时间处被提供。提供更长的和/或更高的电流脉冲增大灯的效率。通过提供逐渐増大的脉冲，在灯的寿命期间的效率损耗可以被减小，以使得在各自间隔结束时，利用逐渐增加的脉冲得到的灯效率将比在利用无脉冲或者恒定脉冲工作的可比较的实例中更高。特别优选的，在各个间隔中灯效率的损耗的影响可以通过根据确定的效率损耗来特别地选择脉冲高度的増大而补偿，以使得至少基本上恒定的效率可以在间隔内部获得。在本上下文中，如果对于500 h的寿命间隔，每瓦特流明中的流明效率变化不大于4 lm/W，进ー步优选地不大于2 lm/W，就假定是基本上恒定的效率。根据另ー个优选实施例，在灯寿命的最初间隔中不提供脉冲。在最初间隔结束之后，然后提供可以具有固定的或者可变的脉冲高度的脉冲。以此方式，避免了不必要的脉冲工作。在其中不提供脉冲的最初间隔可以具有例如300 h或者更长的短持续时间，然而，还可以具有1000 h或者更长、或者甚至2000 h或者更长的长得多的无脉冲的最初间隔。正如将从优选实施例的讨论中变得明显的，在优选的应用中，在灯寿命期间的脉冲高度PH的曲线可以限定在最小值和最大值曲线之间。此外，可以限定优选值的曲线。例如，对于灯的500 h的寿命，脉冲高度可以以100%-210%来选择，优选地以所提出的最优值的120%的+/-20%来选择。在2250 h时，脉冲高度优选地是110%-225%，进ー步优选的是160%+/-20%。根据优选实施例的放电灯是具有低于40W的额定功率，特别优选的，20-30W的放电灯。灯由驱动器电路以其额定功率来驱动，本发明特别地应用到放电灯，其具有30 Ul或者更小(特别优选地12-25 yl)的小容积的放电容器。优选的灯具有10-20bar冷压的稀有气体(例如，侃)和金属齒化物(其可以以100_400ii g的优选的量来设置并且可以优选地包括NaI和ScI3)的填充。灯优选地无汞。此外，本发明优选地应用到具有150-400 u m直径的圆柱形电极的灯，优选地用没有钍的钨材料。 所提供的脉冲宽度可以是例如半周期持续时间的1%_25%。优选的值小于20%,优选地小于15%。
參考以下所描述的实施例，本发明的这些和其它方面将是显然的并且将被阐述，其中
图I示出了放电灯的示意性侧视 图2示出了包括灯和驱动器电路的放电照明布置的电路 图3a、3b不出了说明1ぃUlj和Ud的不意 图4a、4b不出了具有不同整流脉冲的设定电流值的时序 图5示出了在寿命L期间所要求的再次点燃电压的 图6示出了示出了在寿命L期间的脉冲高度PH的 图7示出了根据脉冲高度的动态电压传递能力的 图8示出了根据脉冲宽度的动态电压传递能力的 图9示出了在寿命L期间灯效率损耗的图。
具体实施例方式本发明涉及一种用于驱动放电灯的方法和装置，以及涉及包括灯和驱动器的对应的组件。以下，将针对在交通工具头灯中的汽车应用来描述这种组件和对应的工作方法的实施例。然而，将理解的是，本发明不限于此，并且其不意在排除用于非汽车应用的灯。图I示出了高压气体放电灯10的侧视图。灯包括具有两个电接触14的基座12，所述电接触14与灯头16在内部连接。灯头16由放电容器20周围的石英玻璃的外灯泡18组成。放电容器20也由石英玻璃制成，并且限定具有突起、圆柱形(杆形)电极24的内部放电空间22。来自放电容器的玻璃材料还在灯10的纵向方向延伸，以密封与包括扁平钥箔26的电极24的电连接。外灯泡18在其中心部分具有圆柱形形状并且被布置在放电容器20周围一段距离，由此限定外灯泡空间28。外灯泡空间28被密封。通常，放电容器22包括稀有气体和金属卤化物的填充。外灯泡空间28具有优选減少的压カ(在1000 mbar以下)的气体填充，从而获得被限定的、有限的热传导。正如本领域普通技术人员将理解的，不同形状、尺寸和瓦数的所示类型的高压气体放电灯本身是已知的。本发明主要集中于低于40W额定功率，优选地在20和30瓦额定功率之间的低功率汽车灯。灯在放电容器20中具有无汞的填充。具体地，本发明的实施例将鉴于样品25W灯来描述，其可以由以下參数来表征 放电容器具有内径2. 2_和外径5. 5mm的椭圆形或者圆柱形的内部和外部形状，放
电容器容积19. 5 ill
放电容器填充14 bar冷压カ的氙，包括NaI、ScI3和可选的其它卤化物的200 y g卤·化物
电极杆形，直径250 ii m、光学的电极距离3. 9mm 电极材料钨，无钍
外灯泡密封并以减少的压力填充有气体。图2示出了放电照明组件30，其包括驱动器电路12、控制器40、点燃电路14和灯10。对于本领域技术人员已知的是，通过将高压施加到用于生成电弧放电的电极24之间而将在图I中所示出类型的放电灯10点燃。在点燃之后，灯10利用高电流以增高的序列来驱动。在完成大约60秒的增高序列之后，灯10以具有至少基本上矩形波形的交变灯电流ん的稳定状态来驱动。灯电流し的大小通过闭环反馈控制来调节，以调整时间平均的电功率到(在优选的实例中)25W的额定值。灯的寿命L在从制造以来的工作小时中被测量。正如本领域普通技术人员所已知的，针对放电灯寿命L的测试的标准序列包括在冷却之后连续不断地关灯和再返回开灯，以模拟真实的工作循环。正如由本领域普通技术人员所理解的，组件30的部件以简化的方式来示出，其中，一些元件已经被省略。因而，完整的点燃电路包括高压变压器用来生成点燃电压。因为点燃电路本身对于本领域普通技术人员是在先已知的，并且因为本发明处理灯10的稳态行为，所以点燃电路14在图2中被示出仅仅包括与点燃电路14的高压变压器(未示出)的次级侧对应的电感レ。因为点燃电路的剰余部件在稳态中是不工作的，所以在此处仅仅电感L1是相关的。灯10处的电压Ul由驱动器电路12来供给，作为施加到点燃电路14的电感L1和灯10的串联连接上的驱动器电压Ud。正如图2中所示出的，驱动器电路12在优选的实例中包括DC/DC转换器15和具有开关S1-S4的全桥开关配置。例如12V的输入直流板电压Ub在DC/DC转换器15中被转换成大约400V开路电压的受控直流电压U0。DC/DC转换器15的工作被控制，优选地通过由控制器40控制其中的至少ー个开关元件。正如将由本领域普通技术人员所理解的，不同类型的DC/DC开关转换器电路是已知的，其可以用来获得受控的输出电压U0。由电容C滤波的受控直流电压U0被全桥配置中的开关S1-S4转换成基本上矩形波形的理想交变电压UD。开关S1-S4可以是半导体开关元件，例如，FET0驱动器电路12由控制器电路40来控制，以使得灯电流ら根据设定的电流值Iset来获得。设定的电流值Isrt是由外控制环(未示出)来供给，从而以在本实例中为25W的恒定电功率来驱动灯10。控制器电路40接收灯电流し的度量，并且驱动DC/DC转换器15和开关S1-S4，从而最小化控制偏差I^IS6t。控制器40在闭环控制中起作用，以连续不断地调节电压U0,以及打开和闭合用于正极的开关SpS4和用于负极驱动器输出电压Ud的开关S2、S30正如本身为本领域普通技术人员在先已知的，控制器40由此根据设定值Iset控制灯电流Il。图4a、4b示出了用于本发明不同实施例的设定电流值Iset的时间变化。通常，设定电流Isrt的波形是如点线所示出的矩形，即，其在本实例中利用400Hz的整流频率来整流，其中，在每半周期中，电流值Isrt仍然基本上恒定在值Iplat_，其具有相同的大小，但是具有对于邻近的半周期相反的极性。图3a示出了 对于相应地受控的驱动器电路12，在灯10的稳态工作的时间内驱 动器电压UD、以及因而得到的灯处的电流込和电压Ul的变化。驱动器电压Ud以点线、灯电压Ulj以虚线、以及灯电流]^以削减虚线(slash dotted line)线来示出。通常，UD、^和込具有基本上矩形的波形，S卩，它们在整流(S卩，极性反转)之间保持基本上恒定。在优选的实施例中，灯10以400Hz来工作，以使得每个半周期具有I. 25 ms的持续时间。在每个半周期的恒定部分，基本上恒定的电弧存在在灯10的电极24之间。一旦整流，电弧很快熄灭并且然后利用反转的极性快速地被再次点燃。正如图3a中所示出的，驱动器电压Ud示出了直接在每次整流之后的小电压峰32。如图3a中所图示出的，在整流周围(即，在时段34内)的％、队和込的时间变化在图3b中用放大的时间比例来示出。正如此处可见的，一旦整流，驱动器电压Ud快速地改变极性。然而，因为Ud被施加到电感L1和灯10的串联连接上，电流込由于电感L1仅仅稳定地改变。同样，灯电压Ul慢慢改变，直到电弧熄灭。此后，连续施加的驱动器电压Ud获得，以增加灯电压队直到整流后时间も处的再次点燃点36，在此处，反转极性的电弧被再次点燃。在再次点燃之后，灯电流し快速升高，直到灯电压Ul和灯电流し达到各自半周期的恒定部分，其中，灯电压Ul等于驱动电压UD。正如图3a、3b中可见的，所传递的驱动器电压Ud包括在毎次整流后不久被传递的峰或者脉冲32。因而，电压Ud在整流后很短的时间间隔中比在剰余的半周期中更高。然而，已经发现如上所述的放电灯10的整流不总是成功的。在放电灯10的工作中，可能出现电弧未被成功再次点燃以使得灯可能熄灭的情形。本发明人已经发现这种整流问题可能源自由于灯10的老化而引起的改变。放电灯在几百个小时的很长时段上的工作中，灯在寿命L期间改变其属性。对灯10的改变包括在电极24处的可能烧损以及对放电容器20的机械改变和对其中所含有的填充的化学改变。本发明人在试验中已经确定放电灯中的整流问题更可能发生在灯寿命L的后期。本发明人已经调查了在稳态中整流后(图3b中t=tK处的再次点燃点36)的灯的再次点燃。在点36处所要求的再次点燃电压取决于灯參数，特别地取决于电极24的參数。特别地，本发明人已经发现对于更厚的电极以及对于用不包括固态发射器的材料(例如，钍)的电极，所要求的再次点燃电压更高。特别地，本发明人已经发现所要求的再次点燃电压取决于灯寿命。对于上述的样品灯，进行了试验来測量根据灯寿命L的所要求的再次点燃电压。已经发现虽然在早期寿命中灯样品可以显示以低电压(诸如例如，30 V)已经成功点燃，但是所需要的电压在灯寿命后期中可能明显更高并且在大于2000 h时达到例如70-90 V的值。实际的再次点燃时间tK可以变化。然而，优选地是，保持、很低，例如，在IOOy s以下。正如图2中的电路图中可见的，驱动器电压Ud被施加到电感L1和灯10的串联连接上。因而，驱动器15需要供给驱动器电压UD，其至少等于电感L1上的压降和灯10所要求的再次点燃电压的和。电感L1上的压降可以根据典型地在0.5和I. 5 mH之间的电感值、电流值ら和直到再次点燃的时间tK来变化。对于压降的良好估计值可以是10-20 V。图5示出了在灯寿命L期间所要求的驱动器电压Ud的曲线。此处，实线示出了平均的所要求的再次点燃电压。最大值曲线以点线来示出，最小值曲线以虚线来示出。图5中的平均值曲线代表从试验中发现的、根据灯寿命的样品灯的再次点燃电压，加上在电感L1上所估计的压降。实际值被发现从在图5中所示出的平均值开始统计地变化。与电感·L1上压降的不同估计值一起，所示出的最小值和最大值曲线被确定。此外，驱动器电路12的动态行为被确定。正如图3b中所示出的，驱动器电路的输出电压Ud快速地改变极性，并且然后増加，以便于获得灯电流し的理想正值。但是，虽然图3b示出了没有问题的整流和再次点燃的实例，然而在灯寿命后期中的较高的所要求的再次点燃电压(见图5)可以防止电弧的成功再次点燃，如果驱动器电压Ud不足够高以传递必须的再次点燃电压(以及附加的，在电感L1上的压降)。驱动器电路12因而需要能够供给足够高的驱动器电压UD，以保证再次点燃。驱动器电路12在整流后快速地供给某ー电压级别Ud的能力是驱动器电路12的动态电压传递能力。对于给定的驱动器电路12，该动态电压传递能力可以被发现为能够在整流后限定的传递时间tD处所传递的最大电压。在本上下文中，如图3b中所示出的，将考虑50 y s的固定的传递时间tD。固定的传递时间tD可以基本上对应于所希望的再次点燃时间tK，但是因为tK的实际值可以变化，所以tD和、将肯定不总是相同的。正如所讨论的，驱动器电路12根据灯电流込和此处用的设定值Iset来控制。对于根据如图4a、4b中点线所示出的矩形设定值Is6t的控制，驱动器电路12具有固定的动态电压传递能力，即，可以在被考虑的传递时间tD处传递的恒定最大电压。在本实例中，该电压级别对应于如图5中水平线所示出的90 V。因而，对于图2的照明布置，当根据矩形Iset来控制时，驱动器电路12可以在整流之后的时间tD50 u m处仅仅供给直到90V的最大电压。正如从图5中可见的，对于平均的所要求的再次点燃电压的測量曲线(实线)，这意味着对于大约450 h的最初时期，驱动器电路12将能够向点燃电路14和灯10供给足够高的驱动器电压UD。因而，在该450 h的最初时期，将不预期任何整流问题。然而，在图5中的点60处，灯10的所要求的再次点燃电压超过可由驱动器12传递的90 V。因而，从点60开始，驱动器12可能在及时地再次点燃灯10方面不成功，以使得灯可能熄灭。在图4a、4b中所示出的实线中，示出了可替代的设定电流值Iset，其中，在设定电流Iset的矩形波形上，脉冲50被叠加，其在图4a的第一实例中在整流后不久被施加。脉冲50可以由它们的脉冲宽度PW、它们的脉冲高度PH以及相对于整流时间的适时位置来限定。此处，将使用以下限定
脉冲宽度将相对于电流Isrt的半周期持续时间以百分比来限定。虽然脉冲宽度的度量在如图4a、4b中所示出的全矩形脉冲的情况中是清晰的，但是在其它形状的情况下，脉冲宽度PW将在半最大值点(half maximum points)之间被测量。脉冲高度PH将在脉冲期间相对于稳定状态电流Iplateau以百分比限定为电流值Iset。在脉冲形状不同于矩形脉冲的情况下，将考虑电流最大值。如图4a中所示出的，对于第一实施例，脉冲50直接在整流之后被施加。这促使了图2中的控制器40的闭环控制，以在整流之后快速地増加驱动器电压UD。在图4b的可替代的第二实施例中，脉冲在整流之前(脉冲52)和之后(脉冲50)被施加。 本发明人已经发现可以选择脉冲宽度PW和脉冲高度PH的不同值，以影响驱动器12的动态电压传递能力。图7示出了在整流之后50 y s的限定的传递时间tD之后可得到的最大电压Ud依赖于脉冲高度PH的依赖性。如所示出的，驱动器12的动态能力可以因而由从控制器40所施加的控制来明显影响，而不需要对驱动器电路12的任何其它的改变，因而，通过选择合适的脉冲50，可以获得驱动器电路12的理想的动态能力。然而，应当记住这些脉冲具有缺点，例如，对于电路30的元件的增加的损耗和较高的总体要求，以使得将避免脉冲的不必要施加以及不必要高的脉冲高度和宽度。特别地，脉冲工作对于供给用于放电照明组件工作的电功率的系统可以具有明显的影响，即，在用于交通工具板网的汽车照明的情况中。在脉冲期间，所要求的电功率不是恒定的，而是增大。这些负载变化对于板网具有明显的影响。因而，根据本发明，已经导出在设定的电流值Iset中整流之后所供给的电流脉冲50的限定的极限。关于脉冲宽度PW，本发明人已经考虑了不同的脉冲宽度。图8示出了 对于半周期持续时间的0% (无脉沖)直到25%的脉冲，驱动器电路12的动态能力。对于在半周期的1%和25%之间、优选地在2%-20%之间的脉冲宽度PW，已经获得了令人满意的結果。在半周期的3-15%处已经建立了大约最佳的电压。为了获得驱动器电路12的理想的可变动态能力，本发明人提出将根据灯寿命L施加脉冲高度PH。通常，施加到最新制造的灯上的脉冲高度PH应小于施加到2500燃烧小时的灯寿命的灯上的脉冲高度PH。本发明人已经发现在ー些放电组件设计中，对于工作的最初时期无需施加任何脉冲(PH=100%)。从这之后，脉冲高度PH应增加以确保具有成功的再次点燃的整流。正如图5中所示出的，对于最小值曲线(虚线)，由驱动器电路12可得到的90 V是足够的，直到2000 h灯龄的点62处。在该最小值的方法中，仅仅在该最初时期之后利用脉冲50来启动是足够的。图6示出了脉冲高度PH (在本实例中，对于10%的固定脉冲宽度PW)可以如何在灯寿命L中变化。在图6中，实线说明被推荐的曲线，其中脉冲高度PH的值被选择为高得足以保证成功整流，但是仍然相当低以限制产生的缺点。点线示出了被提出的最大值曲线，其说明了脉冲高度PH的最高值，就缺点而言，所述最高值提供高安全界限并且仍然被认为是可忍受的。相似的，如虚线所示出的曲线是最小值曲线，其说明了整流脉冲高度PH的被推荐的最小值。然而，应当强调，对于图5中的最小值曲线，仅仅存在非常有限的安全界限。因而，对于被选择在图5中的最小值和最大值曲线之间的脉冲，可以希望的是，灯的不利之处和故障率将仍然是可以忍受的。然而，可取的是，选择脉冲高度PH更接近如图6中实线所示出的最优曲线。在图6的最小值曲线中，在最初间隔时直到2000 h的灯龄L，没有施加任何脉冲エ作(PH=100%)。在L=2000 h (点62)之后，脉冲高度PH随着灯寿命L线性地增加，直到在灯寿命L=2500 h时PH=125%的值。对于工作超过L=2500 h，优选地是，线性地使最小值曲线继续。根据图6的最大值曲线，对于最新制造的灯，脉冲高度PH以150%开始并且在工作的最初时期中已经增加，直到在L=500 h处的PH=210%的值。从该时刻开始，脉冲高度PH 线性地增加，以使得在L=2000 h处达到脉冲高度PH=220%。对于工作超过L=2000 h，线性地继续増大。图6中所提出的最优曲线示出了 对于最新制造的灯，在450 h的最初间隔直到图5的点60，没有脉冲工作(PH=100%)，其中，所要求的再次点燃电压(加上电感LI上的压降)取代从驱动器电路12可以得到的90 V，而没有脉冲。因而，根据最优曲线，超过灯寿命L的450 h提出了脉冲工作，而脉冲高度PH首先线性增加，直到L=500 h处的PH=120%。脉冲高度PH然后在灯寿命期间进一歩増大，尽管具有较小的斜率，直到L=2000 h处的155%。对于超过L=2000 h的工作，曲线以相同的斜率继续。如上所述的工作可以通过在由外部恒定功率控制环所供给的设定电流值Isrt上叠加脉冲而在照明组件30中实现。相应的脉冲高度和宽度值可以存储在查询表中。微控制器连续不断地确定灯的寿命し寿命L的值然后用在查询表中，以确定脉冲的脉冲高度PH，所述脉冲叠加到设定的电流值Isrt的矩形波形上。因而已经示出包括整流脉冲50 (其中，至少一部分脉冲50在整流之后被施加)的设定电流值Isrt可以用来调节动态电压传递能力，以确保在灯10的整个寿命的良好整流属性，同时避免不必要的不利之处。在灯寿命L期间施加大小増大的脉冲还对灯的工作(即，对灯的效率以及因而由灯10所生成的全部光通量)具有另外的影响。灯10利用恒定的工作功率来驱动。然而，由灯10所生成的光通量(其以流明(Im)来測量)以及灯效率(即，得到的光通量除以电功率，以每瓦特的流明(lm/W)来測量)通常在灯寿命L期间降低。这被已知为光通維持率(lumenmaintenance)0图9示出了说明利用恒定的脉冲高度PH和脉冲宽度PW的脉冲来驱动本样品25W灯的效率对寿命L的依赖性的图。如所示出的，灯效率在寿命L期间从86 lm/W (对于样品25W灯的2150 Im的光通量)的最初值在工作的3000 h内减小大约15%。如果灯利用灯电流込上的脉冲来驱动，所获得的效率可以増大。正如以下表I中所示出的，在脉冲工作中的灯效率在无脉冲(PH=100%，Pff=0%)情况下获得的基础效率上增大，并且利用更高的脉冲高度PH来进ー步増大。表I :样品25W灯的流明输出的增大值
IPW=10% IPW=20% [pw=30% :
PH=I00% +/-01m +/-01m +/-01m ^
PH=120% l+/-01m 1+/-0Im [+251m :
权利要求
1.一种放电照明组件，具有 -放电灯(10)，包括具有用于形成电弧放电的两个电极(24)的放电容器(20)， -驱动器电路(12)，向所述灯(10)供给电功率， -其中，所述电功率被供给为交变的灯电流(IJ和/或交变的灯电压( )，在其正值和负值的半周期之间具有整流； -其中，所述驱动器电路被控制，从而能够在整流之后10-100μ s的预定传递时间(tD)处以电压等级(Ud)来传递所述电功率，所述电压等级(Ud)在所述灯(10)的寿命(L)期间变化。
2.根据权利要求I的组件,其中， -控制器(40)控制所述驱动器电路(12)，以根据设定值(Isrt)传递所述灯电流(IJ和/或灯电压(队)，其中，所述设定值(Iset)包括具有脉冲高度(PH)的脉冲(50)， -所述脉冲(50)适时地位于整流后， -其中，所述脉冲高度(PH)根据所述灯(10)的寿命(L)来变化。
3.根据权利要求2的组件，其中， -所述电功率被供给为交变的灯电流(IJ， -以及其中，所述控制器(40)控制所述驱动器电路(12)，以根据设定电流值(Isrt)传递灯电流(IJ，其中，所述设定电流值(Iset)包括具有根据所述灯(10)的寿命(L)变化的脉冲高度(PH)的脉冲(50)。
4.根据以上权利要求2-3中一个的组件，其中， - 所述脉冲高度(PH)在所述灯(10)的所述寿命(L)的第一、早期时间所施加的第一脉冲高度值和在所述灯(10)的所述寿命(L)的第二、后期时间所施加的第二脉冲高度值之间增大。
5.根据权利要求4的组件，其中， -所述脉冲高度(PH)在所述第一时间和所述第二时间之间单调增大。
6.根据以上权利要求2-5中一个的组件，其中， -在最初时间间隔直到寿命值范围内不提供脉冲， -以及其中，在所述寿命值之后提供脉冲。
7.根据以上权利要求2-6中一个的组件，其中， -在所述灯(10)的寿命的500h处的脉冲高度是100% - 210%， -以及其中，在所述灯(10)的寿命的2225h处的脉冲高度是110% - 225%。
8.根据以上权利要求2-7中一个的组件，其中， -在所述灯(10)的寿命的500h处的脉冲高度(PH)是100% - 140%， -以及其中，在所述灯(10)的寿命的2000h处的脉冲高度(PH)是130% - 170%。
9.根据以上权利要求2-8中一个的组件，其中， -所述脉冲具有半周期持续时间的1%_25%的脉冲宽度(PW)。
10.根据以上权利要求中一个的组件，其中， -控制器(40)控制所述驱动器电路(12)，以根据设定值(Iset)传递所述灯电流(IJ， -其中，所述设定值(Iset)包括具有脉冲高度(PH)和脉冲宽度(PW)的脉冲(50，52)， -其中，所述脉冲高度(PH)和/或脉冲宽度(PW)至少在寿命间隔内被确定，以根据所述灯(10)的寿命(L)来増大，从而与利用恒定脉冲工作相比获得更高的光通量。
11.根据权利要求10的组件，其中， -所述脉冲高度(PH)被选择以根据所述寿命(L)増大，从而使得所述光通量在所述寿命间隔内基本上恒定。
12.根据以上权利要求中一个的组件，其中， -所述放电灯(10)利用20-30W的时间平均的电功率来驱动。
13.根据以上权利要求中一个的组件，其中， -所述传递时间tD是50 y S。
14.根据以上权利要求中一个的组件，其中， -所述放电灯(10)具有30 ill或者更小容积的放电容器，其填充有10-20 bar冷压カ的稀有气体和金属卤化物，其中，所述填充无汞， -以及其中，所述电极(24)是具有150-400 iim直径的圆柱形形状。
15.ー种使放电灯(10)工作的方法，所述放电灯包括具有用于形成电弧放电的两个电极(24)的放电容器(20)， -其中，驱动器电路(12)向所述灯(10)供给电功率作为交变的灯电流(し)和/或交变的灯电压(队)，在其正值和负值的半周期之间具有整流， -其中，所述驱动器电路被控制，从而能够在整流之后IO-IOOil s的预定传递时间(tD)处以电压等级(Ud)来传递所述电功率，所述电压等级(Ud)根据所述灯(10)的寿命(L)来变化。
全文摘要
描述了放电照明组件和使放电灯10工作的方法。放电灯10包括具有用于形成电弧放电的两个电极24的放电容器20。驱动器电路12向灯10供给电功率，作为交变的灯电流IL和/或交变的灯电压UL，在正值和负值的半周期之间具有整流。驱动器电路12被控制，从而能够在整流之后10-100μs的预定传递时间tD处传递根据灯10的寿命L而变化的电压等级UD。
文档编号H05B41/392GK102860136SQ201180019970
公开日2013年1月2日 申请日期2011年4月12日 优先权日2010年4月21日
发明者M.哈亚科, L.达布林格豪森, E.T.M.德科宁格, J.巴姆 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司