专利名称：用于驱动高压气体放电灯的方法和镇流器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在高压气体放电灯的稳定状态工作过程中驱动该高压气体放电灯的方法，其中发送通过该灯的稳定状态电流信号，以保持灯中的电弧，该方法包括以下步骤将对于所述电流信号中的电流阶跃的灯电压响应与基准参数进行比较；响应于所述比较，执行以下至少一个步骤停止向该灯供电，生成一个表示该灯的寿命终止状态的信号，生成表示灯的类型的信号，改变通过该灯的稳定状态电流(强度)，以及改变通过该灯的电流信号的稳定状态波形。
背景技术：
1995年8月27-31日在日本东京举行的第十七届国际光源科学与技术讨论会期间，OSRAM股份有限公司的K.Günther披露了这种方法，并且在日本照明工程学院1995年出版的讨论会文集的93-100页上描述了这种方法。该文献的教导在本文中引入作为参考，特别是涉及灯的电导率与其光度属性之间相关性的教导，以及涉及响应信号处理及分析的教导。
在所述讨论会文集中，提出了通过分析脉冲模式工作镇流器中的电导率响应，或者在金属卤化物灯的情况下，通过向灯施加功率阶跃并且测量电导率响应的衰减或上升时间，来探测该灯的辐射属性。第一种可选方案在其应用中限制为所述脉冲工作模式，而第二种可选方案影响了该灯的工作，使得该灯的强度会增大或减小。
发明内容
本发明的目的在于按照一定方式分析灯对于功率阶跃的电导率响应，使得该方法可以用于多种工作模式，同时该灯的强度或者色温保持不变，或者可选择的其强度或者色温按照受控方式改变。
根据本发明，通过发送叠加到通过该灯的稳定状态电流信号上的电流脉冲来获得所述功率阶跃。
因此，所述稳定状态电流信号可以具有任意的形式，例如完全正弦形式或者纯粹的DC，或者其组合。此外，叠加脉冲的持续时间可能短于前述已知可选方案中电流阶跃的电压响应的衰减或上升时间(典型的为10μs-1.5ms)，并且除了测量电压响应的衰减或上升时间，还可以分析响应的形式。
在第一优选实施例中，所述脉冲的持续时间优选短于稳定状态电流信号的AC电流分量的半周期持续时间。叠加脉冲也可以是负脉冲，或者信号中的“倾斜(dip)”。
在第二优选实施例中，例如在高频工作模式下，所述脉冲的持续时间为稳定状态电流信号的AC电流分量的周期持续时间的倍数，其中该脉冲优选由稳定状态电流信号的所述AC电流分量的临时增强的振幅形成。
优选的是，比较电压响应的步骤包括测量电压的衰减时间并且将其与基准衰减时间进行比较，或者分析响应信号的形状并且将其与基准值进行比较。
在另一优选实施例中，改变稳定状态波形的步骤包括在所述稳定状态波形上叠加循环功率脉冲的步骤，以用于例如改变该灯的色温，所述稳定状态波形例如为方波或者正弦波。按照这种方式将波形变为更复杂的循环形式，其对于该灯的色温有影响，而不必对该灯的强度有过多影响。
本发明还涉及用于驱动高压气体放电灯的镇流器，其包括电源装置，用于发送通过该灯的稳定状态电流信号，以保持该灯中的电弧；响应比较装置，用于将对于所述电流信号中的电流阶跃的灯电压响应与基准参数进行比较；以及响应装置，用于响应于所述比较，停止向该灯供电，生成表示该灯的寿命终止状态的信号，生成表示该灯类型的信号，改变通过该灯的稳定状态电流，和/或改变通过该灯的电流信号的稳定状态波形，其中所述镇流器还包括脉冲装置，用于发送叠加到通过该灯的所述稳定状态电流信号上的电流脉冲，以获得所述电流阶跃。用于实现前述优选方法实施例的装置可以独立地或者组合地包含在所述镇流器中。
现在仅通过举例的方式，参照附图描述本发明的实施例，在附图中图1表示了镇流器和灯的配置；图2表示了在根据本发明的方法中使用的稳定状态方波形、循环脉冲、组合信号及其动态电压响应的实例；图3的曲线表示了以其动态电压响应衰减时间(tau)以及灯电压(Vla)表示的具有不同色温值的不同寿命的各种白色HPS灯实例。
具体实施例方式
参照图1，电子镇流器10与高压气体放电灯11相连，该灯包含电弧管12，该电弧管具有密封在该管相对的两端中的电极13、14。第一电极13与镇流器10的一端相连，并且另一电极14与镇流器10的另一端相连。
尤其是，白色HPS灯的问题在于，由于在其寿命中的腐蚀或扩散而造成的电弧管中汞齐填充物(amalgam fill)的钠损失，这导致了该灯的色温较低。白色HPS灯需要一定形式的电子控制，以将该灯的颜色保持在可接受的限制范围内。实际情况中使用的控制算法基于在该灯的色温与灯电压之间是否存在相关性。该相关性基于Na和Hg汽压直接确定了光谱分布和电特性的事实。然而，这仅仅在这些汽压之间存在明确关系的情况下才成立，这仅适用于汞齐成分固定的情况。在例如随着灯的老化，由Na的腐蚀或扩散造成了汞齐成分的变化的情况下，这种相关性失效。即使这种灯中的Na汽压高时，也能够充分抑制Na腐蚀过程的影响，以获得足够的灯寿命。然而，随着灯的老化，最终一定会达到Na损失变得显著的时刻。其结果是基于稳定状态电灯特性检测的已知颜色控制方法必会失效。对于陈旧的灯(其Na损失严重)而言，与具有相同灯电压的灯相比观察到色温的大幅下降，从而导致该灯的不可接受的淡黄色外观。本发明的一个目的是检测色温的下降，以便在色温低于可接受的限制范围时确定该灯11的寿命结束，而无需光学测量仪器，例如光电二极管。
因此，根据图2，在电子镇流器操纵的100W白色HPS灯的稳定态低频(90Hz)方波电流信号(G1)上叠加短(1.4ms宽)电流功率脉冲(G2)，从而产生组合电流信号(I灯)。然后，该镇流器10的电子电路检测灯电压(V灯)的动态响应，并且能够确定特性衰减或上升时间(tau)。衰减时间一般在约1μm和约1.5μm之间的范围内变化。
根据图3显而易见的是，响应于所施加的功率脉冲的响应时间，尤其是衰减或上升时间(tau)，对于具有钠损失的灯(具有较低色温)而言更长。
根据图3还显而易见的是，色温比正常色温高的灯11表现出与该灯11的较高冷点温度相关的较高灯电压(Vla)，这是一种已知的效果(参见例如欧洲专利申请EP-A-2281123)。然而，色温比平均色温低的灯同样表现出较高的灯电压(Vla)，如图3所示。进一步评价对电流脉冲的电压响应，可以区分开两种偏差。
在本实例中，可以将符合Vla＞105V且tau＜90μs的灯视为具有过高的色温(＞2700K)，而可以将符合tau＞90μs的灯视为具有过低的色温(＜2400K)。
能够响应于所述识别断开灯11。例如在具有钠铈填充物的高纵横比HID喷灯中，还可以响应于并根据所确定的tau值来影响该灯11的色温。这可以通过例如向交流电流添加足够高的单向直流电流分量，和/或通过在电流上叠加足够高和宽的循环脉冲来实现。优选的是，这种为了改变该灯的色温而施加的循环脉冲同时用于触发前述的电压响应。
已经发现，添加DC电流分量和电流脉冲的两种方法能够影响各种高压气体放电灯11的色温，并且能够利用镇流器中的适当控制电路，按照受控的方式应用该方法，然而这对于本领域技术人员而言是显而易见的。
权利要求
1.一种在高压气体放电灯(11)的稳定状态工作过程中驱动该高压气体放电灯的方法，其中一个稳定状态电流信号(G1)被发送通过该灯(11)，以保持该灯(11)中的电弧，该方法包括以下步骤将对于所述电流信号中的电流阶跃的灯电压响应(Vlamp)与基准参数进行比较；以及响应于所述比较的以下至少一个步骤停止向该灯(11)供电，生成表示该灯(11)的寿命终止状态的信号，改变通过该灯(11)的稳定状态电流，改变通过该灯(11)的电流信号的稳定状态波形，并且生成表示灯的类型的信号，其特征在于通过发送叠加到通过该灯(11)的所述稳定状态电流信号(G1)上的电流脉冲(G2)来获得所述电流阶跃。
2.根据权利要求1所述的方法，其中该稳定状态电流信号(G1)包括交流电流分量。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述脉冲(G2)的持续时间比AC电流分量的半周期或者稳定状态电流信号(G1)的AC电流信号的半周期的持续时间短。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中该叠加脉冲(G2)是负脉冲。
5.根据权利要求2所述的方法，其中所述脉冲(G2)的持续时间是稳定状态功率信号(G1)的AC电流分量周期的持续时间的倍数，并且其中优选的是该脉冲(G2)包括稳定状态功率信号(G1)的所述AC电流分量的临时增强的振幅。
6.根据前面权利要求1-4中任一项所述的方法，其中比较电压响应(Vlamp)的步骤包括测量该电压的衰减或者上升时间(tau)并且将其与基准衰减或上升时间进行比较。
7.根据前面权利要求1-4中任一项所述的方法，其中比较电压响应(Vlamp)的步骤包括分析响应信号形状并且将其与基准值进行比较。
8.根据前面权利要求1-4中任一项所述的方法，其中改变稳定状态波形(G1)的步骤包括将循环电流脉冲(G2)叠加到所述稳定状态波形上的步骤。
9.用于驱动高压气体放电灯(11)的镇流器(10)，其包括用于发送通过该灯(11)的稳定状态电流信号(G1)的电源装置，以保持该灯(11)中的电弧，用于将对于所述电流信号中的电流阶跃的灯电压响应(Vlamp)与基准参数进行比较的响应比较装置；以及响应装置，其用于响应所述比较，停止向该灯(11)供电，生成表示该灯(11)的寿命终止状态的信号，生成表示灯的类型的信号，改变通过该灯(11)的稳定状态电流，和/或改变通过该灯(11)的电流信号的稳定状态波形，其特征在于所述镇流器(10)还包括用于发送叠加到通过该灯(11)的所述稳定状态电流信号(G1)上的电流脉冲(G2)来获得所述电流阶跃的脉冲装置。
全文摘要
一种在高压气体放电灯的稳定状态工作过程中驱动该高压气体放电灯的方法，其中稳定状态电流信号被发送通过该灯，以保持该灯中的电弧，该方法包括以下步骤将对于所述电流信号中的电流阶跃的灯电导率响应与基准参数进行比较；以及响应于所述比较的以下至少一个步骤停止向该灯供电，生成表示该灯的寿命终止状态的信号，改变通过该灯的稳定状态电流，改变通过该灯的电流信号的稳定状态波形，并且生成表示灯的类型的信号，其中通过发送叠加到通过该灯的所述稳定状态电流信号上的电流脉冲来获得所述电流阶跃。
文档编号H01J61/82GK1914960SQ200580003349
公开日2007年2月14日 申请日期2005年1月18日 优先权日2004年1月28日
发明者W·D·考文伯格, R·A·J·凯泽, J·M·M·克落森斯, B·I·P·辛帕落阿 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司