專利名稱：高壓放電燈的工作方法和工作電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及加有交流燈電流的高壓放電燈的工作方法。
本發(fā)明還涉及高壓放電燈用工作電路，包括與供壓電源連接的輸入端K1、K2，與輸入端連接的給高壓放電燈供給交流燈電流的裝置。
這種方法和電路配置已由美國(guó)專利4485434公開而成為現(xiàn)有技術(shù)。已發(fā)現(xiàn)，用低頻交流燈電路的高壓放電燈(也稱作燈)的AC2作能防止高壓放電燈的電極迅速損壞，使燈能以較高效率工作。
燈的這種工作存在的問題是，與電極溫度和電極表面狀態(tài)有關(guān)，放電電弧位置以電極表面的一個(gè)點(diǎn)跳到下一個(gè)點(diǎn)，因而，經(jīng)常使電極附近的放電電弧不穩(wěn)。電極表面太冷時(shí)，電極附近的放電電弧極弱。因而，使電極表面上有微小尖點(diǎn)的位置過熱，工作中，放電電弧在這些微小尖點(diǎn)之間跳動(dòng)，使高壓放電燈閃爍。電極溫度太高也會(huì)出現(xiàn)閃爍。這種條件下，電極材料不停地移動(dòng)和蒸發(fā)使放電電弧不穩(wěn)。高壓放電燈用AC電流工作時(shí)，燈的每個(gè)電極在燈電流的連續(xù)半周期中交替地起陰極和陽極作用。電極的這些半周期中分別稱作陰極相和陽極相。陽極相中從電極上除去電極材料，陰極相中的離子束再回到電極。燈電流周期中，由于陽極相中電極溫度與時(shí)間的關(guān)系不同于陰極相中電極溫度與時(shí)間的關(guān)系，因此，這些移動(dòng)過程使燈電流周期內(nèi)的電極溫度性能進(jìn)一步復(fù)雜。為此，在燈電流的整個(gè)周期電極溫度變化極大，陽極相中放電電弧在電極表面的不同位置發(fā)生。但是，陰極相中相同電極表面上的放電電弧發(fā)生位置將處于這些不同位置的任一位置。這種特性在高壓放電燈用于諸如投影電視這種光學(xué)裝置時(shí)特別不能允許。這種應(yīng)用中，由于放電電弧要接近點(diǎn)光源，因此，要求電極間距極短。但是，電極間的短距離使其在每隔一個(gè)陰極相中電極的不同位置會(huì)成為放電電弧的發(fā)生點(diǎn)，因而，引起整個(gè)放電電弧不穩(wěn)，因而出現(xiàn)極強(qiáng)的閃爍。
本發(fā)明的目的是，提供高壓放電燈的工作方法和工作電路，按此方法和電路能基本上抑制燈在工作中的閃爍。
按本發(fā)明，開始第1段中所述方法的特征是，在燈電流半周期的預(yù)定部分產(chǎn)生電流脈沖，所述電流脈沖與燈電流的極性相同，并迭加到在半周期的以后部分產(chǎn)生的燈電流上。
按本發(fā)明，第2段所述電路的特征是，電路中還包括在燈電流半周期的預(yù)定部分產(chǎn)生電流脈沖用的裝置III，所述電流脈沖與燈電流的極性相同，并迭加到半周期的后部分產(chǎn)生的燈電流上。
由于加入了電流脈沖，使燈電流半周期預(yù)定部分的末端流過燈的電流總量增加，使電極溫度升到較高值。該高溫使放電電弧穩(wěn)定性增大，因?yàn)椋總€(gè)陰極相中在同一位置產(chǎn)生放電電弧。已發(fā)現(xiàn)，按本發(fā)明方法和/或電路時(shí)高壓放電燈工作時(shí)的閃爍基本上被抑制。
還發(fā)現(xiàn)，高壓放電燈是金屬鹵化物燈時(shí)，電流脈沖使離子流增加，導(dǎo)致燈中包含的金屬等離子在電極表面的淀積量增多，因而，電極的功函數(shù)減小。
電流脈沖可周期性產(chǎn)生，例如，每3個(gè)或每5個(gè)燈電流半周期產(chǎn)生或間斷地產(chǎn)生，例如，5個(gè)連續(xù)半周期中產(chǎn)生電流脈沖，隨后的5個(gè)連續(xù)半周期中不產(chǎn)生電流脈沖，再隨后的5個(gè)連續(xù)半周期中再產(chǎn)生電流脈沖。
在每半個(gè)燈電流周期中產(chǎn)生電流脈沖時(shí)能獲得極好的結(jié)果。
還發(fā)現(xiàn)，電流脈沖幅度較高時(shí)，為了獲得相同的閃爍抑制效果，其持續(xù)時(shí)間會(huì)縮短，由流脈沖的最佳幅度和持續(xù)時(shí)間與燈的類型和電極尺寸相關(guān)。當(dāng)燈電流頻率選擇范圍在50-500Hz，電流脈沖平均幅度與燈電流平均幅度之比的選擇范圍是0.6至2，電流脈沖持續(xù)時(shí)間與燈電流半周期之比在0.05至0.15之間時(shí)，能獲得良好結(jié)果。燈電流平均幅度是指半周期中燈電流的平均值。電流脈沖平均幅度是指電流脈沖在持續(xù)時(shí)間內(nèi)電流脈沖幅度的平均值。電流脈沖加到高壓放電燈上的能量是在半個(gè)周期中燈電流加到高壓放電燈的能量的5％至15％。
能簡(jiǎn)單而價(jià)廉地制成按本發(fā)明的電路，電路中給高壓放電燈供給交流電流的裝置包括裝置I和整流器II，裝置I與所述輸入端連接，用由供壓源供給的電壓產(chǎn)生DC供給電流，整流器II將供給電流轉(zhuǎn)換成交流燈電流。產(chǎn)生DC供給電流的裝置I最好包括DC-DC轉(zhuǎn)換器和電流脈沖發(fā)生裝置，DC-DC轉(zhuǎn)換器裝有在燈工作中高頻工作的轉(zhuǎn)換元件，電流脈沖發(fā)生裝置包括該轉(zhuǎn)換元件的工作周期或轉(zhuǎn)換頻率用的調(diào)節(jié)裝置。按此方式，產(chǎn)生電流脈沖用的裝置也可用于產(chǎn)生交流燈電流。
按本發(fā)明的電路的優(yōu)選實(shí)施例中，電路包括電功率控制回路和電流脈沖發(fā)生器。電功率控制回路裝有信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生測(cè)試高壓放電燈的規(guī)定功耗量，電流脈沖發(fā)生器包括調(diào)節(jié)所述信號(hào)的調(diào)節(jié)器。
另一優(yōu)選實(shí)施例中，整流器包括全電橋電路。
將參見附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明實(shí)施例。


圖1是按本發(fā)明實(shí)施例的電路框圖；圖2是圖1所示電路框圖的實(shí)施例；圖3是圖2所示電路部分的更詳細(xì)電路；圖4是燈工作時(shí)圖2所示電路不同端的電流和電壓圖形。
圖1中，K1和K2是與供壓源連接的輸入端直流(DC)供給電流發(fā)生裝置I與K1和K2連接。裝置I的輸出端分別與整流器II的輸入端連接。整流器II的輸出端與高壓放電燈La連接。裝置I和II一起構(gòu)成給高壓放電燈供給交流燈電流的裝置A。裝置III在燈電流的每個(gè)半周期中產(chǎn)生電流脈沖。為此，裝置III與圖1中虛線標(biāo)示的裝置A連接。
圖1所示電路的工作說明如下。
輸入端K1和K2連到供壓源的輸出端時(shí)，裝置I用供壓源供給的電壓產(chǎn)生DC供給電流。整流器II將該DC供給電流轉(zhuǎn)換成交流燈電流。燈電流的每半個(gè)周期中，裝置III產(chǎn)生其極性與燈電流極性相同的電流脈沖，并在每半個(gè)周期的后面部分迭加到燈電流上。燈電流和迭加到燈電流上的電流脈沖均加到燈La上。
橋式整流器RB、電容器C1和C2、驅(qū)動(dòng)電路DC1、轉(zhuǎn)換元件S1、二極管D1和電感器L構(gòu)成圖2中的DC供給電流發(fā)生裝置I，本例中的開關(guān)元件S2、S3、S4和S5和驅(qū)動(dòng)電路DC2、DC3和電阻器R1構(gòu)成整流器II。電路部件CPI、CPII、比較器COMP、轉(zhuǎn)換元件S6、引入端K3、電位計(jì)R2、電阻器R3和燈工作期間在引出端K3產(chǎn)生基本恒定電壓的附加電路構(gòu)成裝置III。所述附加電路圖中未畫。
K1和K2表示連接到低頻AC供壓源的輸入端。K1和K2分別與橋式整流器RB的輸入端相連。橋式整流器RB的第1輸出端與電容器C1的第1邊連接，電容器C1的另一邊連到橋式整流器RB的第2輸出端。電容器C1的第1邊還與轉(zhuǎn)換元件S1的第1主電極連接。轉(zhuǎn)換元件S1的控制電極與驅(qū)動(dòng)電路DC1的輸出端連接。轉(zhuǎn)換元件S1的另一主電極與二極管D1的陰極連接，并連接到驅(qū)動(dòng)電路DC1的輸入端。二極管D1的陽極連到電容器C1的另一邊。二極管D1的陰極還與電感元件L的第1邊連接。電感元件L的另一邊與轉(zhuǎn)換元件S2和S4的第1主電極連接。電感元件L的另一邊還連接電容器C2的第1邊。電容器C2的另一邊連接到電容器C1的另一邊。轉(zhuǎn)換元件S2的另一主電極連接到轉(zhuǎn)換元件S3的第1主電極，轉(zhuǎn)換元件S4的另一主電極連到轉(zhuǎn)換元件S5的第1主電極。轉(zhuǎn)換元件S3和S5的另一主電極連到電阻器R1的第1邊。電阻器R1的另一邊連到電容器C1的另一邊。轉(zhuǎn)換元件S2和S4的另一主電極由高壓放電燈La連接(在工作狀態(tài)下)。轉(zhuǎn)換元件S2和S3的控制電極連到驅(qū)動(dòng)電路DC2的各輸出端。轉(zhuǎn)換元件S4和S5的控制電極連到驅(qū)動(dòng)電路DC3的各輸出端。電阻器R1的第1邊和電感元件L的另一邊連到電路部件CPI的各輸入端。電路部件CPI的輸出端連到比較器COMP的第1輸入端。比較器COMP的另一輸入端連到電阻器R3和電位計(jì)R2的第1邊。電位計(jì)R2的另一邊連到輸出端K3。電阻器R3的另一邊連到電容器C1的另一邊。電阻器R3由轉(zhuǎn)換元件S6旁路。比較器COMP的輸出端連到驅(qū)動(dòng)電路DC1的輸入端。電路部件CPII的第1輸出端連到轉(zhuǎn)換元件S6的控制電極。電路部件CPII的另外兩個(gè)輸出端D和E連到驅(qū)動(dòng)電路DC2和IC3的各輸入端。
以下說明圖2所示電路的工作。
輸入端K1和K2與低頻AC供壓源的電極連接時(shí)，橋式整流器RB對(duì)該低頻AC供給電壓整流并轉(zhuǎn)換成DC電壓，加于電容器C1上。驅(qū)動(dòng)電路DC1、轉(zhuǎn)換元件S1、二極管D1和電感元件L一起構(gòu)成DC-DC轉(zhuǎn)換器，特別是構(gòu)成下轉(zhuǎn)換器。該下轉(zhuǎn)換器將電容器C1上的DC-電壓轉(zhuǎn)換成DC供給電流。電容器C2作為緩沖電容器。轉(zhuǎn)換元件S2和S5為一邊，S3和S4為另一邊，由驅(qū)動(dòng)電路DC2和DC3交替地使其導(dǎo)通和不導(dǎo)通。結(jié)果，DC供給電流轉(zhuǎn)換成交流燈電流。電路部件CP2的輸入端電壓分別測(cè)試流過燈的電流幅度和整流器的供給電壓。這兩個(gè)電壓通過電路部件CP2產(chǎn)生測(cè)試燈的功耗用信號(hào)。該信號(hào)加在比較器COMP的第1輸入端。燈工作時(shí)，輸出端K3的電壓基本不變。產(chǎn)生該電壓用的裝置圖2中未畫。電位計(jì)R2、電阻器R3和轉(zhuǎn)換元件S6產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)電壓加到比較器COMP的第2輸入端，并測(cè)試燈中消耗的規(guī)定功率量。按比較器COMP的輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路DC1控制由它產(chǎn)生的高頻脈沖寬度。該脈沖寬度又反過來控制流過燈的電流幅度。在燈電流每個(gè)半周期的第1部分轉(zhuǎn)換元件S6導(dǎo)通。結(jié)果，比較器COMP的第2輸入端的標(biāo)準(zhǔn)電壓較低。結(jié)果，驅(qū)動(dòng)電路DC1產(chǎn)生的高頻脈沖的脈沖寬度，流過燈的電流幅度和燈的消耗功率均較小。燈電流每個(gè)半周期的后面部分，電路部件CPII使轉(zhuǎn)換元件S6不導(dǎo)通。結(jié)果，使標(biāo)準(zhǔn)電壓升高，驅(qū)動(dòng)電路DC1產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的工作周期也增長(zhǎng)，電流脈沖迭加到燈電流上，燈的功耗增大。
圖3所示電路部件CPII由3個(gè)電路部件CPIII至CPII構(gòu)成。CPIII是有第1輸出端A和第2輸出端B的數(shù)字電路。燈工作時(shí)，其頻率與燈電流的頻率相同的第1數(shù)字信號(hào)加在第1輸出端A上。其頻率與燈電流的頻率相同的第2數(shù)字信號(hào)存在于電路部件CPIII的第2輸出端B。兩個(gè)信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系曲線示于圖4中，并分別用A和B表示?？煽吹剑沟?數(shù)字信號(hào)反向并使其相位位移過半周期可得到第2數(shù)字信號(hào)。輸出端A和B與電路部件CP IV的各輸入端連接。電路部件CP IV用作“或門”，所以，第1或第2數(shù)字信號(hào)中的任何一個(gè)是“高”電位，而另一信號(hào)是“低”電位時(shí)，其輸出端C存在的數(shù)字信號(hào)是“高”電位。其它的全部狀態(tài)下，輸出端C上的數(shù)字信號(hào)是“低”電位。輸出端C上的數(shù)字信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系由圖4中的曲線C示出。輸出端C連到電路部件CP V的輸入端。電路部件CP V是“雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器”或“雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器”。電路部件CP V的第1輸出D處的數(shù)字信號(hào)在輸出端C上的數(shù)字信號(hào)的連續(xù)傾斜間是“高”電位，此后，信號(hào)從“低”變到“高”。輸出端D上的數(shù)字信號(hào)分別為“低”和“高”電位時(shí)，電路部件CP VI的第2輸出端E的數(shù)字信號(hào)是“高”電位，電路部件CP V的輸出端D和E上的數(shù)字信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系分別由圖4中的曲線D和E表示。圖2中，輸出端C與轉(zhuǎn)換元件S6的控制電極連接，因此，輸出端D的數(shù)字信號(hào)是“高”電位時(shí)，轉(zhuǎn)換元件S6導(dǎo)通，電流脈沖的持續(xù)時(shí)間等于輸出端D的數(shù)字信號(hào)是“高”電位過程中的時(shí)間間隔。流過高壓放電燈的總電流幅度與時(shí)間的關(guān)系曲線示于圖4中，此時(shí)，按本發(fā)明的電路使燈工作。曲線I表示燈電流基本上是方波形的AC電流，電流脈沖也是矩形。應(yīng)注意，對(duì)本發(fā)明而言，燈電流和電流脈沖的這種形狀并不是實(shí)質(zhì)所在。電流脈沖的波形也可以是正弦波，三角波或指數(shù)式波。
圖2示出的電路實(shí)施例用在高壓放電燈中的工作已由德國(guó)專利3813412公開。燈的正常功耗是100瓦，電極距離僅為1.4mm。當(dāng)平均幅度為0.9A的電流脈沖在每半個(gè)周期的后8％中迭加到平均電流幅度為1.1A和交變頻率為90Hz的燈電流上時(shí)，閃爍基本上被抑制。
權(quán)利要求
1.一種高壓放電燈的工作方法，其中交流燈電流加給高壓放電燈，其特征是，在燈電流的半周期的預(yù)定部分產(chǎn)生電流脈沖，所說電流脈沖有與燈電流的極性相同的極性，并迭加到在半周期后面部分產(chǎn)生的燈電流上。
2.按權(quán)利要求1的方法，其特征是，所述電流脈沖在燈電流每個(gè)半周期中產(chǎn)生。
3.一種高壓放電燈工作電路，包括輸入端(K1、K2)，與供電源連接；交流燈電流供給裝置，它連到輸入端，給高壓放電燈供給交流燈電流；其特征是，電路還包括裝置III，它在燈電流半周期的預(yù)定部分產(chǎn)生電流脈沖，所述電流脈沖的極性與燈電流的極性相同，并迭加到在半周期后面部分中產(chǎn)生的燈電流上。
4.按權(quán)利要求3的電路，其特征是，裝置III在燈電流每個(gè)半周期中產(chǎn)生電流脈沖。
5.按權(quán)利要求3或4的電路，其特征是，給高壓放電燈加交流燈電流的裝置，包括裝置I，它連到所述輸入端，用供壓源供給的電壓產(chǎn)生DC供電流；整流器II，用于將供給電流轉(zhuǎn)變成交流燈電流。
6.按權(quán)利要求5的電路，其特征是，產(chǎn)生DC供給電流的裝置I包括DC-DC轉(zhuǎn)換器和電流脈沖發(fā)生器，所述DC-DC轉(zhuǎn)換器裝有在燈工作期間高頻工作的轉(zhuǎn)換元件，所述電流脈沖發(fā)生裝置包括轉(zhuǎn)換元件工作周期的調(diào)節(jié)裝置。
7.按權(quán)利要求5或6的電路，其特征是，DC供給電流發(fā)生裝置包括DC-DC轉(zhuǎn)換器和電流脈沖發(fā)生裝置，所述DC-DC轉(zhuǎn)換器裝有在燈工作期間高頻工作的轉(zhuǎn)換元件，所述電流脈沖發(fā)生裝置包括轉(zhuǎn)換元件的轉(zhuǎn)換頻率調(diào)節(jié)裝置。
8.按上述1項(xiàng)或多項(xiàng)權(quán)利要求的電路，其特征是，燈電流頻率的選擇范圍是50-500Hz，電流脈沖的平均幅度與燈電流平均幅度之比在0.6與2之間，電流脈沖持續(xù)時(shí)間與燈電流的半周期之比在0.05與0.15之間。
9.按上述1項(xiàng)或多項(xiàng)權(quán)利要求的電路，其特征是，電流脈沖供給高壓放電燈的能量是一個(gè)半周期中燈電流供給高壓放電燈的能量的5至15％之間。
10.按上述1項(xiàng)或多項(xiàng)權(quán)利要求的電路，其特征是，電路包括功率控制回路和電流脈沖發(fā)生裝置，所述功率控制回路裝有信號(hào)發(fā)生裝置所產(chǎn)生的信號(hào)用于測(cè)試高壓放電燈規(guī)定的功耗量，所述電流脈沖發(fā)生裝置包括所述信號(hào)用調(diào)節(jié)裝置。
11.按權(quán)利要求5、6或7的電路，其特征是，整流器包括全橋式電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及高壓放電燈的工作電路，包括與供壓源連接的輸入端(K1、K2)，與輸入端連接并給高壓放電燈供給交流燈電流的裝置。按本發(fā)明，電路還包括在燈電流的每個(gè)半周期中產(chǎn)生電流脈沖的裝置III，電流脈沖與燈電流極性相同，并迭加到燈電流半周期預(yù)定部分的后面部分中的燈電流上。結(jié)果基本抑制了燈工作中的放電電弧閃爍。
文檔編號(hào)H05B41/24GK1155368SQ95194560
公開日1997年7月23日 申請(qǐng)日期1995年5月22日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月22日
發(fā)明者G·H·德爾雷, H·E·菲舍爾, H·G·根澤爾, H·門希 申請(qǐng)人:菲利浦電子有限公司