專利名稱：具有間斷周期的燈啟動(dòng)序列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于點(diǎn)亮和向高壓氣體放電燈饋電的鎮(zhèn)流器，該鎮(zhèn)流器包括在點(diǎn)亮周期(ti)向燈提供點(diǎn)亮頻率(fi)的AC電壓的裝置，在點(diǎn)亮周期(ti)之后的發(fā)光周期(tg)向燈提供處于發(fā)光頻率(fg)的AC電壓，用于至少重復(fù)點(diǎn)亮和發(fā)光周期(ti，tg)的啟動(dòng)序列的裝置，以及用于在最后一個(gè)啟動(dòng)序列之后的運(yùn)行周期(tb)里向燈饋電的裝置。在這里對(duì)點(diǎn)亮周期(ti)和后續(xù)的發(fā)光周期(tg)進(jìn)行了描述，然而需要對(duì)其進(jìn)行分析，這樣在實(shí)踐中，并不總是能對(duì)這兩個(gè)周期進(jìn)行清楚的區(qū)分，由此點(diǎn)亮頻率(fI)和發(fā)光頻率(fg)可以不同，并且通常相互混合，甚至它們可以是相等的。
本發(fā)明還涉及一種裝備有這種鎮(zhèn)流器的投影裝置。
這種鎮(zhèn)流器在國(guó)際專利申請(qǐng)WO-99/35890中被描述，并可以被用于啟動(dòng)或點(diǎn)亮，以及向例如額定功率大約為100W的高壓水銀燈饋電，這種燈主要被用作(幻燈片、圖表或液晶屏幕的)投影燈。它包括一個(gè)充當(dāng)放電容器的石英玻璃的燈泡或燈管，在兩邊被提供了電極，電極是由例如鎢制成并具有一個(gè)實(shí)心鐵心，其末端部分纏繞著線。放電容器包含一些汞。在點(diǎn)亮周期(ti)中，由高頻電壓源產(chǎn)生一個(gè)高電壓，導(dǎo)致電極間放電。在后續(xù)的發(fā)光周期(tg)中，頻率降低，這樣電路的阻抗降低，流過燈的電流提高。結(jié)果，電極更快加熱。溫度的增長(zhǎng)導(dǎo)致汞蒸發(fā)，由此形成必要的汞蒸汽壓力。如果電極處于足夠高的溫度，鎮(zhèn)流器將轉(zhuǎn)向穩(wěn)定的運(yùn)行周期(tb)，該周期就當(dāng)前已知的鎮(zhèn)流器來說，具有相對(duì)較低的運(yùn)行頻率(fb)。然而如果通過測(cè)量檢測(cè)到在這個(gè)啟動(dòng)序列之后，燈沒有發(fā)光，則啟動(dòng)序列(ti，tg)被自動(dòng)重復(fù)，直到燈開始發(fā)光。如果燈在啟動(dòng)序列被重復(fù)了許多次以后，仍沒有發(fā)光，則啟動(dòng)循環(huán)被中斷。
對(duì)放電電弧來說，沿著兩個(gè)電極之間最短的路徑展開是較為理想的，這使得電極能被徹底加熱。而與這種燈啟動(dòng)相關(guān)的一個(gè)問題是放電電弧通常最初是在兩個(gè)電極的后側(cè)展開的，在這里沒有纏繞線，這樣電極的橫截面在所述位置會(huì)更小。水銀趨于在這個(gè)部分沉淀，導(dǎo)致更好的電傳導(dǎo)，由此增強(qiáng)從該位置產(chǎn)生的放電電弧。更進(jìn)一步，電極可以被鹽覆蓋，這可以消除理想放電電弧的展開。結(jié)果可以在電極后側(cè)之間形成一個(gè)細(xì)長(zhǎng)彎曲的放電電弧，它也可以在穩(wěn)定運(yùn)行周期中存在，因?yàn)殡姌O上只有通過電流的一部分被加熱，因此電極只是被部分加熱，而不是被全部加熱，所以它不會(huì)導(dǎo)致最優(yōu)結(jié)果。燈在啟動(dòng)時(shí)間里會(huì)自發(fā)的熄滅，這是因?yàn)榉烹婋娀√L(zhǎng)，電極溫度太低，在這種情況下燈必須通過手動(dòng)來運(yùn)作，這也就是為什么至今它仍未被廣泛使用的原因。具有如此高功率的燈包括多層纏繞線，與功率更低的燈相比較，具有相對(duì)較寬的電極，這樣更可能出現(xiàn)上述問題。然而，需要具有這種高功率的投影燈，用于環(huán)境光條件下的投影顯示。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種對(duì)鎮(zhèn)流器的測(cè)量，它可以被用于點(diǎn)亮和向高壓氣體放電燈饋電，這種測(cè)量消除了上述缺點(diǎn)和問題。
為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，在開始段落中所提及類型的鎮(zhèn)流器另外包括啟動(dòng)序列中，在發(fā)光周期(tg)之后的中斷周期(td)里中斷對(duì)燈的電源供應(yīng)的裝置，其中該序列不是最后一個(gè)啟動(dòng)序列。因此本發(fā)明在較短的時(shí)間里包括一個(gè)有意的電源供應(yīng)中斷。優(yōu)選的，中斷期間足夠長(zhǎng)，以能夠充分的將燈中所包含的氣體去電離。
優(yōu)選的，中斷周期(td)范圍在50ms到500ms之間，更為優(yōu)選的是在250ms到350ms之間，最優(yōu)的大約是300ms。通過中斷較短時(shí)間的燈的電源供應(yīng)，燈中的氣體將不再被電離，并且已形成的、次最佳細(xì)長(zhǎng)彎曲的放電電弧將會(huì)消失。然而在前面的啟動(dòng)序列中，電極寬的末端部分被輕微加熱，鹽和水銀都被從電極上移開。這為后續(xù)的啟動(dòng)序列中，緊密放置的電極末端部分之間短且直接的放電電弧的展開創(chuàng)造了更好的條件。通常，這能使燈在第二個(gè)啟動(dòng)序列之后更好的發(fā)光。
優(yōu)選的，發(fā)光頻率(fg)要小于點(diǎn)亮頻率(fi)。低頻率導(dǎo)致電路中的阻抗更低，由此得到較高的電流強(qiáng)度，并且電極更快被加熱。
點(diǎn)亮頻率(fi)的范圍優(yōu)選的是30kHz到120kHz之間，點(diǎn)亮周期(ti)的范圍優(yōu)選的是在0.25和5秒之間。更為優(yōu)選的，點(diǎn)亮頻率大約是62.5kHz，點(diǎn)亮周期大約持續(xù)0.5秒。
發(fā)光頻率(fg)的范圍是在10kHz和40kHz之間，發(fā)光期間(tg)的范圍優(yōu)選的是在0.4s和1.7s之間。更為優(yōu)選的，發(fā)光頻率(fg)大約是20kHz，發(fā)光周期大約持續(xù)0.85s。
優(yōu)選的，鎮(zhèn)流器還包括，在末端發(fā)光周期(tg)中的最后啟動(dòng)序列之后，能夠以末端發(fā)光頻率(fge)向燈饋電的裝置，該頻率小于發(fā)光頻率(fg)。這個(gè)末端發(fā)光周期通過進(jìn)一步降低電極的阻抗，進(jìn)一步提高電流強(qiáng)度。末端發(fā)光頻率(fge)的范圍優(yōu)選的是在8kHz和30kHz之間，并且末端發(fā)光周期(fge)的范圍優(yōu)選的是在0.25和1s之間。更為優(yōu)選的，末端發(fā)光頻率大約是15.5kHz，末端發(fā)光周期持續(xù)大約0.5s。
運(yùn)行頻率的范圍優(yōu)選的是在50Hz和200Hz之間，更為優(yōu)選的，運(yùn)行頻率大約是90Hz。
本發(fā)明的這些和其他方面將通過參考在下面所描述實(shí)施例而被說明，并更為清楚。
在附圖中，

圖1概略示出了根據(jù)本發(fā)明，用于點(diǎn)亮和向氣體放電燈饋電的鎮(zhèn)流器；圖2分別概略示出了功率相對(duì)較低的高壓汞蒸汽放電燈的電極，和功率相對(duì)較高的高壓汞蒸汽放電燈的電極；圖3概略示出了保持有次最佳放電電弧的高壓汞蒸汽放電燈；圖4概略示出了保持最優(yōu)放電電弧的高壓汞蒸汽放電燈；圖5通過示例示出了通過根據(jù)本發(fā)明的燈的作為時(shí)間函數(shù)的電流強(qiáng)度的圖表。
圖1示出了向高壓放電燈3饋電并將其點(diǎn)亮的鎮(zhèn)流器1，基于這個(gè)目的，該鎮(zhèn)流器被連接到一個(gè)例如電格的AC電壓源2。鎮(zhèn)流器包括點(diǎn)亮根據(jù)本發(fā)明的燈，之后向燈饋電的裝置。舉例來說，被連接的燈可以是一個(gè)高壓汞蒸汽放電燈。鎮(zhèn)流器1的輸出終端被連接到燈3的電極4上。
根據(jù)圖2，非常適用于投影的高壓汞蒸汽放電燈的電極4、4’包括一個(gè)中心傳導(dǎo)的實(shí)心鐵心5，在其末端螺旋纏繞著導(dǎo)電金屬線6。鐵心5和線6優(yōu)選的都是由鎢制成的。在圖中左側(cè)，示出了一個(gè)電極4’，該電極適用于功率范圍在100W和150W之間的燈，而圖中右側(cè)示出了一個(gè)電極4，相同比例下它可以適用于功率為200W或是更高的燈。在以這種高功率運(yùn)行的時(shí)候，為了優(yōu)化溫度，鐵心5和線6的橫截面區(qū)域都被增加，而且在鐵心上還纏了更多層線6。結(jié)果，用在高功率燈中的電極4實(shí)際上比傳統(tǒng)燈中的電極4具有更大的尺寸，另外它們還附加具有一個(gè)相對(duì)較寬的末端部分。
根據(jù)圖3和4，高壓汞蒸汽放電燈包括一個(gè)不透氣管狀的石英玻璃燈泡，用作放電容器，其中電極4在兩個(gè)末端被熔合。電極4寬的末端部分彼此相對(duì)，從燈泡7伸出的部分被連接到向燈饋電的鎮(zhèn)流器1的頂點(diǎn)上。工作中，提供所設(shè)定的必要汞蒸汽壓力的水銀球8位于燈泡7的底部，然而在這種情況下，當(dāng)燈冷卻下來的時(shí)候，水銀通常容易沉積在電極4更窄的后部。
圖3示出了一個(gè)放電電弧9，它通常在燈開啟時(shí)被展開。電極4中電流所流經(jīng)的路徑以及由此電極被強(qiáng)烈加熱的地方被概略的以黑色顯示。水銀在電極4的后部沉淀的結(jié)果是選擇最小阻抗線路的放電將會(huì)離開區(qū)域10，并延伸到一個(gè)次最佳的，朝向相對(duì)電極4的彎曲路徑上。與寬的前側(cè)相比相對(duì)較窄的電極4的后部更為快速加熱，使所述位置出現(xiàn)改進(jìn)的狀態(tài)，而使得這種效果進(jìn)一步增強(qiáng)。而且線6和電極4之間及其上存在的鹽的沉淀阻止了所述位置的良好傳導(dǎo)，由此增強(qiáng)了所示的次最優(yōu)放電電弧9的形成。
圖4示出了在電極4之間預(yù)期的最優(yōu)放電電弧9，區(qū)域10位于寬的前側(cè)，在這里電流離開電極4，并且電弧9沿著兩個(gè)電極4之間的最短路徑。
圖1中所示的鎮(zhèn)流器1包括一個(gè)“開關(guān)方式”電壓生成器，其本身是已知的，它包括一個(gè)下變換器(也被稱作Buck變換器)，一個(gè)可以提供具有微處理器可調(diào)頻率的AC電壓的橋接電路，以及一個(gè)至少包括一個(gè)線圈L和一個(gè)電容器C的調(diào)諧電路，它用于增強(qiáng)并穩(wěn)定通過燈的電流和電壓。在這種關(guān)系中，電壓高度以及由此的電流強(qiáng)度也取決于橋接電路的可調(diào)頻率值，所述相關(guān)性也受為調(diào)諧電路的成分所選大小控制。
依靠圖5所示的圖表，對(duì)圖4所示預(yù)期的最優(yōu)放電電弧是怎樣得到的進(jìn)行了說明。該圖表是實(shí)際測(cè)量的結(jié)果，并且示出了被標(biāo)繪的、通過燈的變換的電流強(qiáng)度I對(duì)時(shí)間t的關(guān)系。在0.5s的第一點(diǎn)亮周期ti中，燈通過使“開關(guān)方式”供應(yīng)工作在62.5kHz的相對(duì)較高頻率fi上而被點(diǎn)亮，產(chǎn)生大約25kV的高壓，使得電弧9產(chǎn)生。由于上述原因，有可能出現(xiàn)電弧采用圖3所示形狀的風(fēng)險(xiǎn)。接著，供應(yīng)電源的頻率在0.85s的發(fā)光周期tg中被降低到20kHz的發(fā)光頻率，其結(jié)果是因?yàn)殡娐纷杩菇档偷揭粋€(gè)更低的頻率，而使電流強(qiáng)度增加。在這個(gè)發(fā)光周期中，電極4被強(qiáng)烈加熱，并且汞從電極4中蒸發(fā)。同時(shí)在這個(gè)發(fā)光周期中，鹽也從電極4移開。
為了將放電電弧9的形狀從圖中所示形狀轉(zhuǎn)變成圖4的形狀，電源供應(yīng)被中斷一個(gè)300ms的中斷周期(或“停用”周期)td，這樣放電電弧9會(huì)在一段較短時(shí)間里完全消失，電極中的溫度被均衡。接著，啟動(dòng)序列ti，tg被重復(fù)?，F(xiàn)在隨著電極4從汞和鹽中釋放出來并處于一個(gè)均勻的較高溫度，形成了圖4中所示的最優(yōu)放電電弧9。為了進(jìn)一步提高通過燈的電流強(qiáng)度，并且獲得較高的燈的輸出，發(fā)光周期在0.5s的發(fā)光周期tge中被延長(zhǎng)，其中末端發(fā)光頻率為15.5kHz，并且調(diào)諧電路的線圈L被短路。
在這個(gè)最終啟動(dòng)序列之后，電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換到連續(xù)運(yùn)行周期tb，其中電源功率的運(yùn)行頻率fb是90Hz。在這個(gè)階段，燈需要大約30到60s才能被完全加熱，在這個(gè)周期中，燈亮度被進(jìn)一步提高。
通過實(shí)驗(yàn)，說明書中和權(quán)利要求中所提到的值使鎮(zhèn)流器和燈的恰當(dāng)操作得以增強(qiáng)得到了確定，并且燈的運(yùn)作將在大約3.5s之后穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.一種用于點(diǎn)亮高壓氣體放電燈(3)并向其饋電的鎮(zhèn)流器(1)，該鎮(zhèn)流器包括用于與燈相連的輸出終端，用于在點(diǎn)亮周期(ti)向燈(3)提供點(diǎn)亮頻率(fi)的AC電壓的裝置，用于在點(diǎn)亮周期(ti)之后的發(fā)光周期(tg)向燈(3)提供發(fā)光頻率(fg)的AC電壓的裝置，用于至少重復(fù)點(diǎn)亮和發(fā)光周期的啟動(dòng)序列(ti，tg)的裝置，用于在最后一個(gè)啟動(dòng)序列之后的運(yùn)行周期(tb)中向燈(3)饋電的裝置；其特征在于鎮(zhèn)流器(1)還包括在啟動(dòng)序列中，在發(fā)光周期(tg)之后的中斷周期(td)中中斷對(duì)燈的電源供應(yīng)的裝置，該啟動(dòng)序列不是最后一個(gè)啟動(dòng)序列。
2.如權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器(1)，其特征在于中斷周期(td)足夠長(zhǎng)，以使得燈(3)中所包含的氣體能夠充分的去電離。
3.如權(quán)利要求1或2所述的鎮(zhèn)流器(1)，其特征在于中斷周期(td)的范圍是在50ms和500ms之間，優(yōu)選的是在250ms和350ms之間。
4.如權(quán)利要求1或2所述的鎮(zhèn)流器(1)，其特征在于發(fā)光頻率(fg)小于點(diǎn)亮頻率(fi)。
5.如上述任一權(quán)利要求中所述的鎮(zhèn)流器(1)，其特征在于點(diǎn)亮頻率(fi)的范圍是在30kHz和120kHz之間，點(diǎn)亮周期(ti)的范圍是在0.25和5秒之間。
全文摘要
一種用于向高壓放電燈饋電的鎮(zhèn)流器,包括:用于在點(diǎn)亮周期(t
文檔編號(hào)H05B41/38GK1366794SQ01800997
公開日2002年8月28日 申請(qǐng)日期2001年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月20日
發(fā)明者H·C·M·范登紐溫惠岑, M·M·M·亨德里克斯, G·H·海尼 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司