專利名稱：具有間斷周期的燈啟動序列的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于點亮和向高壓氣體放電燈饋電的鎮流器，該鎮流器包括在點亮周期(ti)向燈提供點亮頻率(fi)的AC電壓的裝置，在點亮周期(ti)之后的發光周期(tg)向燈提供處于發光頻率(fg)的AC電壓，用于至少重復點亮和發光周期(ti，tg)的啟動序列的裝置，以及用于在最后一個啟動序列之后的運行周期(tb)里向燈饋電的裝置。在這里對點亮周期(ti)和后續的發光周期(tg)進行了描述，然而需要對其進行分析，這樣在實踐中，并不總是能對這兩個周期進行清楚的區分，由此點亮頻率(fI)和發光頻率(fg)可以不同，并且通常相互混合，甚至它們可以是相等的。
本發明還涉及一種裝備有這種鎮流器的投影裝置。
這種鎮流器在國際專利申請WO-99/35890中被描述，并可以被用于啟動或點亮，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。它包括一個充當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實心鐵心，其末端部分纏繞著線。放電容器包含一些汞。在點亮周期(ti)中，由高頻電壓源產生一個高電壓，導致電極間放電。在后續的發光周期(tg)中，頻率降低，這樣電路的阻抗降低，流過燈的電流提高。結果，電極更快加熱。溫度的增長導致汞蒸發，由此形成必要的汞蒸汽壓力。如果電極處于足夠高的溫度，鎮流器將轉向穩定的運行周期(tb)，該周期就當前已知的鎮流器來說，具有相對較低的運行頻率(fb)。然而如果通過測量檢測到在這個啟動序列之后，燈沒有發光，則啟動序列(ti，tg)被自動重復，直到燈開始發光。如果燈在啟動序列被重復了許多次以后，仍沒有發光，則啟動循環被中斷。
對放電電弧來說，沿著兩個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。而與這種燈啟動相關的一個問題是放電電弧通常最初是在兩個電極的后側展開的，在這里沒有纏繞線，這樣電極的橫截面在所述位置會更小。水銀趨于在這個部分沉淀，導致更好的電傳導，由此增強從該位置產生的放電電弧。更進一步，電極可以被鹽覆蓋，這可以消除理想放電電弧的展開。結果可以在電極后側之間形成一個細長彎曲的放電電弧，它也可以在穩定運行周期中存在，因為電極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，所以它不會導致最優結果。燈在啟動時間里會自發的熄滅，這是因為放電電弧太長，電極溫度太低，在這種情況下燈必須通過手動來運作，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，具有相對較寬的電極，這樣更可能出現上述問題。然而，需要具有這種高功率的投影燈，用于環境光條件下的投影顯示。
本發明的一個目的是提供一種對鎮流器的測量，它可以被用于點亮和向高壓氣體放電燈饋電，這種測量消除了上述缺點和問題。
為了實現這個目標，在開始段落中所提及類型的鎮流器另外包括啟動序列中，在發光周期(tg)之后的中斷周期(td)里中斷對燈的電源供應的裝置，其中該序列不是最后一個啟動序列。因此本發明在較短的時間里包括一個有意的電源供應中斷。優選的，中斷期間足夠長，以能夠充分的將燈中所包含的氣體去電離。
優選的，中斷周期(td)范圍在50ms到500ms之間，更為優選的是在250ms到350ms之間，最優的大約是300ms。通過中斷較短時間的燈的電源供應，燈中的氣體將不再被電離，并且已形成的、次最佳細長彎曲的放電電弧將會消失。然而在前面的啟動序列中，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。這為后續的啟動序列中，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造了更好的條件。通常，這能使燈在第二個啟動序列之后更好的發光。
優選的，發光頻率(fg)要小于點亮頻率(fi)。低頻率導致電路中的阻抗更低，由此得到較高的電流強度，并且電極更快被加熱。
點亮頻率(fi)的范圍優選的是30kHz到120kHz之間，點亮周期(ti)的范圍優選的是在0.25和5秒之間。更為優選的，點亮頻率大約是62.5kHz，點亮周期大約持續0.5秒。
發光頻率(fg)的范圍是在10kHz和40kHz之間，發光期間(tg)的范圍優選的是在0.4s和1.7s之間。更為優選的，發光頻率(fg)大約是20kHz，發光周期大約持續0.85s。
優選的，鎮流器還包括，在末端發光周期(tg)中的最后啟動序列之后，能夠以末端發光頻率(fge)向燈饋電的裝置，該頻率小于發光頻率(fg)。這個末端發光周期通過進一步降低電極的阻抗，進一步提高電流強度。末端發光頻率(fge)的范圍優選的是在8kHz和30kHz之間，并且末端發光周期(fge)的范圍優選的是在0.25和1s之間。更為優選的，末端發光頻率大約是15.5kHz，末端發光周期持續大約0.5s。
運行頻率的范圍優選的是在50Hz和200Hz之間，更為優選的，運行頻率大約是90Hz。
本發明的這些和其他方面將通過參考在下面所描述實施例而被說明，并更為清楚。
在附圖中，
圖1概略示出了根據本發明，用于點亮和向氣體放電燈饋電的鎮流器；圖2分別概略示出了功率相對較低的高壓汞蒸汽放電燈的電極，和功率相對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本發明的燈的作為時間函數的電流強度的圖表。
圖1示出了向高壓放電燈3饋電并將其點亮的鎮流器1，基于這個目的，該鎮流器被連接到一個例如電格的AC電壓源2。鎮流器包括點亮根據本發明的燈，之后向燈饋電的裝置。舉例來說，被連接的燈可以是一個高壓汞蒸汽放電燈。鎮流器1的輸出終端被連接到燈3的電極4上。
根據圖2，非常適用于投影的高壓汞蒸汽放電燈的電極4、4’包括一個中心傳導的實心鐵心5，在其末端螺旋纏繞著導電金屬線6。鐵心5和線6優選的都是由鎢制成的。在圖中左側，示出了一個電極4’，該電極適用于功率范圍在100W和150W之間的燈，而圖中右側示出了一個電極4，相同比例下它可以適用于功率為200W或是更高的燈。在以這種高功率運行的時候，為了優化溫度，鐵心5和線6的橫截面區域都被增加，而且在鐵心上還纏了更多層線6。結果，用在高功率燈中的電極4實際上比傳統燈中的電極4具有更大的尺寸，另外它們還附加具有一個相對較寬的末端部分。
根據圖3和4，高壓汞蒸汽放電燈包括一個不透氣管狀的石英玻璃燈泡，用作放電容器，其中電極4在兩個末端被熔合。電極4寬的末端部分彼此相對，從燈泡7伸出的部分被連接到向燈饋電的鎮流器1的頂點上。工作中，提供所設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，當燈冷卻下來的時候，水銀通常容易沉積在電極4更窄的后部。
圖3示出了一個放電電弧9，它通常在燈開啟時被展開。電極4中電流所流經的路徑以及由此電極被強烈加熱的地方被概略的以黑色顯示。水銀在電極4的后部沉淀的結果是選擇最小阻抗線路的放電將會離開區域10，并延伸到一個次最佳的，朝向相對電極4的彎曲路徑上。與寬的前側相比相對較窄的電極4的后部更為快速加熱，使所述位置出現改進的狀態，而使得這種效果進一步增強。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，由此增強了所示的次最優放電電弧9的形成。
圖4示出了在電極4之間預期的最優放電電弧9，區域10位于寬的前側，在這里電流離開電極4，并且電弧9沿著兩個電極4之間的最短路徑。
圖1中所示的鎮流器1包括一個“開關方式”電壓生成器，其本身是已知的，它包括一個下變換器(也被稱作Buck變換器)，一個可以提供具有微處理器可調頻率的AC電壓的橋接電路，以及一個至少包括一個線圈L和一個電容器C的調諧電路，它用于增強并穩定通過燈的電流和電壓。在這種關系中，電壓高度以及由此的電流強度也取決于橋接電路的可調頻率值，所述相關性也受為調諧電路的成分所選大小控制。
依靠圖5所示的圖表，對圖4所示預期的最優放電電弧是怎樣得到的進行了說明。該圖表是實際測量的結果，并且示出了被標繪的、通過燈的變換的電流強度I對時間t的關系。在0.5s的第一點亮周期ti中，燈通過使“開關方式”供應工作在62.5kHz的相對較高頻率fi上而被點亮，產生大約25kV的高壓，使得電弧9產生。由于上述原因，有可能出現電弧采用圖3所示形狀的風險。接著，供應電源的頻率在0.85s的發光周期tg中被降低到20kHz的發光頻率，其結果是因為電路阻抗降低到一個更低的頻率，而使電流強度增加。在這個發光周期中，電極4被強烈加熱，并且汞從電極4中蒸發。同時在這個發光周期中，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變成圖4的形狀，電源供應被中斷一個300ms的中斷周期(或“停用”周期)td，這樣放電電弧9會在一段較短時間里完全消失，電極中的溫度被均衡。接著，啟動序列ti，tg被重復。現在隨著電極4從汞和鹽中釋放出來并處于一個均勻的較高溫度，形成了圖4中所示的最優放電電弧9。為了進一步提高通過燈的電流強度，并且獲得較高的燈的輸出，發光周期在0.5s的發光周期tge中被延長，其中末端發光頻率為15.5kHz，并且調諧電路的線圈L被短路。
在這個最終啟動序列之后，電源供應轉換到連續運行周期tb，其中電源功率的運行頻率fb是90Hz。在這個階段，燈需要大約30到60s才能被完全加熱，在這個周期中，燈亮度被進一步提高。
通過實驗，說明書中和權利要求中所提到的值使鎮流器和燈的恰當操作得以增強得到了確定，并且燈的運作將在大約3.5s之后穩定。
權利要求
1.一種用于點亮高壓氣體放電燈(3)并向其饋電的鎮流器(1)，該鎮流器包括用于與燈相連的輸出終端，用于在點亮周期(ti)向燈(3)提供點亮頻率(fi)的AC電壓的裝置，用于在點亮周期(ti)之后的發光周期(tg)向燈(3)提供發光頻率(fg)的AC電壓的裝置，用于至少重復點亮和發光周期的啟動序列(ti，tg)的裝置，用于在最后一個啟動序列之后的運行周期(tb)中向燈(3)饋電的裝置；其特征在于鎮流器(1)還包括在啟動序列中，在發光周期(tg)之后的中斷周期(td)中中斷對燈的電源供應的裝置，該啟動序列不是最后一個啟動序列。
2.如權利要求1所述的鎮流器(1)，其特征在于中斷周期(td)足夠長，以使得燈(3)中所包含的氣體能夠充分的去電離。
3.如權利要求1或2所述的鎮流器(1)，其特征在于中斷周期(td)的范圍是在50ms和500ms之間，優選的是在250ms和350ms之間。
4.如權利要求1或2所述的鎮流器(1)，其特征在于發光頻率(fg)小于點亮頻率(fi)。
5.如上述任一權利要求中所述的鎮流器(1)，其特征在于點亮頻率(fi)的范圍是在30kHz和120kHz之間，點亮周期(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流器,包括:用于在點亮周期(t
文檔編號H05B41/38GK1366794SQ01800997
公開日2002年8月28日 申請日期2001年4月9日 優先權日2000年4月20日
發明者H·C·M·范登紐溫惠岑, M·M·M·亨德里克斯, G·H·海尼 申請人:皇家菲利浦電子有限公司