用于使放电灯运转的方法和驱动装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种使放电灯（1）、特别是UHP或HID灯运转的方法，其中驱动功率（8）在单个时间段期间或在多个例如两个连续时间段期间被增加或者降低至目标值。所述方法能够包括以下步骤：控制灯（1）的驱动电流（5）以便如果适用的话则在所述两个或更多个连续时间段的第一时间段期间保持恒定；以及控制灯（1）的驱动功率（8）以便在单个时间段期间或在最后时间段期间达到功率目标值。灯（1）的驱动电流（5）在单个或接下来的时间段期间不被允许比预设速率增加更快并且不被允许超过固定电流上限，所述固定电流上限能够被选择成避免灯（1）的电极的过热。采用所提出的方法和适配成执行所述方法的驱动装置，在运转期间使放电灯的电极尖端过热的风险被显著地降低。
【专利说明】用于使放电灯运转的方法和驱动装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于使放电灯、特别是UHP (超高性能)或HID (高强度放电)灯运转的方法，其中驱动电功率在单个时间段期间或在两个或更多个连续时间段期间被增加至目标值。本发明还涉及一种用于放电灯的驱动装置，其被适配成根据所提出的方法使放电灯运转。
【背景技术】
[0002]传统的UHP系统使用电流驱动的运转(run-up)方案来在点燃之后加热灯。电流水平典型地保持恒定达给定时间或直到关于灯电压的一些条件被达到为止，在这之后灯被新的恒定电流驱动。到新的电流水平的转变能够通过使用慢斜坡而被平滑，并且这个过程能够被迭代几次。在典型的运转方案中，电流水平被逐步地增加数次直到灯的目标功率水平被达到为止。
[0003]针对整个灯电压范围设计这样的方案(即电流的逐步增加)是非常困难的，尤其当灯冷却不被灯驱动器所控制时更如此。这由于高电流峰值而可能导致电极尖端损坏并且例如通过降低灯使用寿命而确定灯性能的降低。重要的是注意，灯冷却既在瞬变期间且在稳态操作期间对灯电压有很大影响。在市场上当前可用的大多数灯系统中，灯驱动器无法控制灯冷却的强度。
[0004]在针对使UHP灯运转的要求之中，存在一些限制，其中灯亮度必须已在相对短的时间内达到其最后值的给定百分比。为了对于在其稳态操作期间有相对低的电压值的灯实现这个要求，所用电流的水平必须为显著地高的并且有时能够超过灯本身的最大负荷。这能够临时损坏电极尖端并且产生亮度下降，所述亮度下降尽管可恢复，但是将被感知和测量为性能方面的损失。而且，在高电流水平下的重复操作能够永久地损坏灯并且减少其使用寿命。另一方面，如果在稳态期间的灯电压是足够高的-这是在数百或数千小时的操作之后的情况-则在运转期间以相对高的电流驱动它还能够导致电极尖端的异常回烧。这进而意味着减少的使用寿命和可靠性水平。
[0005]WO 2006/072858 A2公开了操作放电灯的照明组件和方法，其中使放电灯运转的方法被描述，所述方法至少部分地基于功率控制。灯在第一接通间隔内以渐增电功率被操作，但是仅直到小于灯的标称功率的初始最大功率值。然后，在功率斜坡间隔期间，灯随着时间的推移而以渐增电功率被操作。电功率从初始最大功率值增加到标称功率。这个功率斜坡间隔在其中灯已经达到初始稳定操作条件的时间被启动以便实现电极距离的减少，其被认为限制电极回烧。然而，使放电灯运转的这个方法没有避免电流峰值。
【发明内容】
[0006]本发明的目标是提供使放电灯、特别是UHP或HID灯运转的方法以及对应的驱动装置，其允许在独立于灯冷却的灯的电极尖端的过热的减少风险或损坏灯的燃烧器的减少风险的情况下使放电灯运转。
[0007]目标用根据权利要求1和12所述的方法和驱动装置加以实现。该方法和驱动装置的有利实施例是从属权利要求的主题或者在本描述和实施例的后续部分中被公开。
[0008]在所提出的使放电灯运转的方法中，驱动电功率被控制，即:驱动电功率在单个时间段期间或在两个或更多个连续时间段期间被增加或者降低至目标值。为了清楚起见，参考图在下文中的描述将基于示范性实施例，其中驱动电功率在单个时间段期间或在两个连续时间段期间被调整到目标值；当前发明不限于这样的示范性实施例，并且它在期望的功率分布基于两个以上的连续时间段被定义的实际情形下可能是有利的。于在两个连续时间段期间使灯运转的情况下，灯的驱动电流被控制成在所述连续时间段的第一时间段期间为恒定的。这个第一时间段短于第二时间段并且具有优选地小于第二时间段的40%、更优选地小于第二时间段的10%的持续时间。这个电流控制然后切换至在第二时间段期间被施加的功率控制。在这个第二时间段内灯的驱动功率被控制以达到目标值。于在单个时间段期间使灯运转的情况下，灯的驱动功率被控制成在这个单个时间段期间达到目标值。同时，在单个时间段期间或在第二时间段期间，灯的驱动电流不被允许比预设速率增加更快并且不被允许超过固定电流上限，其能够被选择成避免灯的电极的过热。在两个以上的连续时间段被使用的情况下，在以上和其后的描述中适用于第二周期的能够适用于最后周期。
[0009]采用所提出的方法，具有恒定电流或分段电流的运转阶段用功率驱动分布代替，所述功率驱动分布具有固定的(可编程的)持续时间并且其在最后要求的功率水平(目标值)处终止。这与稳态灯电压和灯冷却独立地适用并且因此避免必须采用基于固定电流水平的方案来处理大范围的灯电压的缺点。在本专利申请中，术语“使...运转(run up)”涉及灯在点燃之后的启动或者涉及灯从备用状态即从具有极其低功率的状态的恢复。以下描述涉及在灯的点燃之后的运转，但是相同的描述还可以被应用于从备用状态到稳态的转变阶段。
[0010]在该方法的实施例的第一阶段(第一时间段)中，在点燃阶段已完成之后，驱动器就将产生固定电流达短时间，即几秒到几十秒，以便使能实现例如灯电压的估计:优选地电流能够被保持恒定达短于30秒或优选地短于10秒的时间段。在这个第一阶段或时间段内用于固定电流的值将被从驱动器存储器中检索并且它将是恒定值或它将等于在灯的先前稳态操作期间的最后使用的值。在这个第一阶段完成之后，驱动器将计算瞬时输出功率并且它将开始产生输出功率分布以便于在预定时间(第二时间段)结束时达到最后输出功率(目标值)。在最简单的实施方案中，这个过程或分布可能是线性的，但是更详尽的时间分布也能够被应用。在产生输出功率分布并且控制驱动功率的这个第二阶段中，另一个算法被用来避免被要求跟随输出功率分布的电流能够变得太高和/或增加太快。在该方法的有利实施例中，电流仅被允许低于或等于给定的动态或自适应最大电流水平，在下文中还被表示为限幅值(clipping value)。这个自适应最大电流水平被允许仅以预定(可配置的)速率增加或降低。在用来跟随功率分布的所要求的电流超过瞬时限幅值的情况下，后者将按给定因数或数量增加，从而允许电流被修剪至较高值。相反，如果所要求电流变得低于瞬时限幅值，则后者被以给定速率减少。这个自适应最大电流水平在其工作范围上受(可配置的)绝对最大水平和最小水平的限制。最大水平是避免电极尖端的过热的固定电流上限。
[0011]于在单个时间段期间使灯运转的情况下，第二时间段的上述方法步骤在单个时间段期间被执行。
[0012]所提出的驱动装置包括用于对放电灯的电极施加电功率的连接端子和驱动器，所述驱动器通过在单个时间段期间或在两个连续时间段期间或可能地在更多的连续时间段期间将驱动功率增加或者降低至目标值来使放电灯运转。在其中两个连续时间段被考虑的示范性实施例中，驱动器被设计成如果适用的话则在所述两个连续时间段的第一时间段期间产生恒定的驱动电流，以及设计成在单个或第二时间段期间产生渐增或渐减驱动功率并且控制驱动功率以便达到功率目标值。在大多数情况下，驱动器被设计成产生渐增驱动功率，但是在特定情况下，可能优选的是，例如在灯燃烧器应该在第一时间段期间通过相对高的电流被预加热时，例如灯功率被至少临时减少。驱动器还被设计成在单个或第二时间段期间控制灯的驱动电流，使得驱动电流不比预设有限的速率增加更快并且不超过固定电流上限。驱动器优选地包括用于实施所提出的运转方法的可编程控制单元并且还优选地提供输入装置以用于接收目标值以及第一时间段和第二时间段(如果适用的话)、固定电流上限、起始自适应电流限制以及功率的增加的预设过程中的至少一个。
[0013]所提出的方法和驱动装置能够被应用于HID，特别是UHP灯。所述方法和驱动装置特别地允许从点燃阶段到稳态的平滑转变。
[0014]本发明的这些和其它方面从在下文中所描述的实施例将是明显的，并且将参考在下文中所描述的实施例被阐明。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]所提出的方法和驱动装置更详细地结合附图作为例子在下文中被描述。图示出了:
图1是根据本发明的包括放电灯和驱动装置的照明组件；以及图2是根据本发明的在灯的运转期间的电流、功率以及电压的值。
【具体实施方式】
[0016]图1示出了包括UHP灯I和驱动装置2的照明组件的例子。UHP灯I可以是例如投影仪这样的光学系统的一部分，其构件以反射器3的形式被示出。UHP灯I被连接到驱动装置2的允许对UHP灯I的电极施加电功率的两个连接端子。
[0017]这样的驱动装置还通过对灯施加高电压脉冲来应付UHP灯I的点燃。在灯的点燃之后，驱动装置2的驱动器根据所提出的方法来执行灯到目标功率值的运转。在这个方法中，驱动器在相对短的时间之后从电流控制切换至功率控制并且与电流的改变的最大值和速率的适当限制相结合地施加功率控制。由于所提出的方法，均匀功率和亮度分布能够在使用寿命期间针对不同的灯被实现。
[0018]驱动装置2的驱动器的操作优选地基于被并入驱动器的适当的算法。灯的运转被细分成两个连续时间段。在第一时间段内，驱动器为灯产生恒定的驱动电流。第一时间段T1的长度在这个实施例中被设置为大约I至5 S的相对短的时间。作为替代方案，第一时间段T1的长度还能够通过灯电压Vla被触发。在这个替代方案中，门限灯电压Vth被设置为显著地低于目标值。灯电压Vla—达到门限值Vth，第一时间段T1就结束并且第二时间段丁2开始。第一时间段的初始电流可以是预定固定值或者还可以被选择为与在灯的先前稳态操作期间最后使用的电流相同。
[0019]在第二时间段T2开始时，起动功率Ps被计算为Ps = Vla.I1，其中I1是在第一时间段T1期间的初始恒定电流。起动功率Ps将是要在第二时间段T2开始时被施加的功率。如果Ps的值超Spn (标称功率=目标值)的值，则第二时间段被跳过并且驱动器将直接地转向功率曲线状态。这例如是当灯被严重地损坏时的情况。
[0020]功率在这个实施例中被以小线性步幅增加以便在等于第二时间段T2的长度的时间之后达到其最后值PN。功率必须以(PN - Ps) / T2 [ff/s]的平均斜率改变。
[0021]电流在第二时间段期间被修剪至自适应最大值。用于这个动态或自适应最大值Idfflax的参数将被存储在驱动器中并且在这个例子中使用限制Idmax的增加和降低的速率的两个参数Idup和Iddmtn。Idup和Iddmtn包含用于Idmax的递升值和递降值。不同的值可以被用于递升和递降。如果所要求电流超过Idmax，则Idmax被以Idup增加并且电流能够跟随这个增加。另一方面，如果所要求电流降低至Idmax以下，则Idfflax将被以Iddmtn降低，Idfflax具有上限，其是为了避免灯的电极的过热可允许的最大固定电流。
[0022]图2作为例子示出了在所提出的方法的运转期间的电压、电流以及功率。在灯在图2中的时间T = Os处的点燃4之后，电流5首先在短时间段T1期间保持恒定。在T1之后的功率被确定并且然后在T2期间根据适当的功率分布增加以便在第二时间段T2期间达到目标值PN。图示出了电压6的和所施加的电流5的过程。在这个例子中，线性功率分布7被预设或者计算以便于在第二时间值T2内达到目标值。然而，由于根据本发明的电流的改变速率的限制，在第二时间段期间所被施加的真实功率分布偏离预设或计算的线性分布。这以所产生的功率8的实线被示出，其仅接近所期望的分布。由于电流的所施加的限制，没有快电流改变并且因此没有可能导致电极的过热的电流峰值发生。
[0023]虽然已经在附图和前面的描述中详细地说明并且描述了本发明，但是这样的说明和描述将被理解为说明性的或示范性的，而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。从对附图、公开内容、以及所附权利要求的研究中，对于所公开的实施例的其它变例可以被本领域的技术人员在实践所要求保护的发明时理解和实现。在权利要求中，单词“包括”不排除其它元素或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。某些措施被记载在相互不同的从属权利要求中的仅有事实不指示这些措施的组合不可以被用来获利。特别地，方法的所有从属权利要求能够被自由地组合，如果这样的组合有意义的话。权利要求中的任何附图标记不应该被解释为限制范围。
[0024]附图标记的列表 IUHP 灯
2驱动装置 3反射器 4点燃 5电流 6电压
7预设/计算的功率分布 8产生的功率分布。
【权利要求】
1.一种通过在单个时间段期间或在两个或更多个连续时间段期间控制驱动功率(8)到目标值来使放电灯(I)运转的方法， 其中灯(I)的驱动功率(8)被控制成在单个时间段期间或在所述两个或更多个连续时间段的第二时间段期间达到功率目标值，并且 其中灯(I)的驱动电流(5)在单个或第二时间段期间不被允许 -比预设速率增加更快，以及 一超过固定电流上限。
2.根据权利要求1所述的方法， 其中灯(I)的驱动电流(5)被控制成在所述两个或更多个连续时间段的第一时间段期间保持恒定。
3.根据权利要求2所述的方法， 其中控制灯(I)的驱动功率(8)的步骤包括以下子步骤 -确定在第一时间段结束时所施加的起动驱动功率， -在以起动驱动功率开始时计算被要求在最后时间段期间达到功率目标值的功率分布。
4.根据权利要求1或2所述的方法， 其中驱动功率(8)的增加的目标过程被预设并且功率被控制成实现或者至少接近预设过程。
5.根据权利要求1或2所述的方法， 其中驱动电流(5)不被允许超过的自适应电流上限被设置，每当所要求电流超过自适应上限时自适应上限增加第一预设数量，并且每当驱动电流(5)降低时自适应上限被降低第二预设数量。
6.根据权利要求2所述的方法， 其中第一时间段被选择成具有小于第二时间段的40%的持续时间。
7.根据权利要求2所述的方法， 其中第一时间段被选择成具有小于第二时间段的10%的持续时间。
8.根据权利要求2所述的方法， 其中所述第一时间段被选择成具有小于30秒的固定持续时间。
9.根据权利要求2所述的方法， 其中所述第一时间段被选择成具有小于10秒的固定持续时间。
10.根据权利要求2所述的方法， 其中在预设中间功率水平已达到后，所述第一时间段就被控制以便结束，所述中间功率水平具有在所述功率的目标值的20%与40%之间的值。
11.根据权利要求2所述的方法， 其中在所述第一时间段内的所述驱动电流(5)被设置为预设恒定值。
12.根据权利要求2所述的方法， 其中在所述第一时间段内的所述驱动电流(5)被选择成等于在灯(I)的最近稳态操作期间所使用的驱动电流。
13.根据权利要求2所述的方法， 其中所述连续时间段被选择成在最后时间段结束时实现灯(I)的稳态操作。
14.一种用于放电灯的驱动装置，包括 -连接端子，用于对放电灯(I)的电极施加电功率，以及 -驱动器，其通过在单个时间段期间或在两个或更多个(？)连续时间段期间将驱动功率(8)增加至目标值来使放电灯运转， 所述驱动器被设计成产生渐增驱动功率(8)并且控制驱动功率(8)以便在单个时间段期间或在所述连续(？)时间段的最后时间段期间达到功率目标值， 其中驱动器在单个或接下来的时间段期间不允许驱动电流(5 ) -比预设速率增加更快，以及 一超过固定电流上限(I )。
15.根据权利要求14所述的驱动装置， 其中驱动器被设计成在所述两个或更多个连续时间段的第一时间段期间产生恒定的驱动电流(5)。
【文档编号】H05B41/292GK104303603SQ201380026680
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年5月9日 优先权日:2012年5月21日
【发明者】G.塞库西, V.范布罗克霍文 申请人:皇家飞利浦有限公司