專利名稱：高壓放電燈在電子鎮(zhèn)流器上運(yùn)行時進(jìn)行故障檢測的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明從一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的、用于高壓放電燈在
EVG (尤其是具有集成的微處理器的EVG)上運(yùn)行時進(jìn)行故障檢測的方法 出發(fā)。在此，本發(fā)明尤其是涉及金屬卣化物燈，尤其4^I于通用照明的金 屬卣化物燈，或者還涉及高壓鈉燈。術(shù)語EVG表示電子鎮(zhèn)流器。
背景技術(shù)：
在EP-A 1 476 003中公開了一種用于驅(qū)動高壓放電燈的方法，其中 檢測裝置試圖防止故障。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的、用于驅(qū) 動高壓放電燈的方法，該方法保證了改進(jìn)的故障檢測并且尤其是避免了現(xiàn) 有技術(shù)中的不足。
該任務(wù)通過權(quán)利要求1的特征部分來解決。特別有利的擴(kuò)展方案在從 屬權(quán)利要求中說明。
卣素金屬蒸氣燈的運(yùn)行大致分為在時間上處于確定的過程中的不同 狀態(tài)。如果存在與該過程順序的偏差，則該燈有故障，并且對于EVG來說 不可能變換到隨后的邏輯正確的狀態(tài)中。這被稱作禁止?fàn)顟B(tài)，并且在該狀 態(tài)中EVG關(guān)斷該燈直至下一次電網(wǎng)復(fù)位。由此導(dǎo)致了，故障的燈和在使用 壽命盡頭的燈不被繼續(xù)驅(qū)動。由此，不會出現(xiàn)如下危險例如由于外燈泡 放電和"白熾模式"引起的對光源和對燈座的損壞的危險(火災(zāi))。這樣 的策略與在市場上的EVG中所使用的策略的差別是，不僅電壓界限或者時 間界限引起關(guān)斷，而且利用狀態(tài)自動機(jī)，該狀態(tài)自動機(jī)允許僅一個完整確 定的過程順序。盡管自動機(jī)的狀態(tài)的變換同樣由電壓^lt和時間^來控 制，但決定性的是狀態(tài)的順序。目前的EVG不能檢測所謂的"白熾模式"， 因為該情況在電氣方面正如高度燃燒的燈的放電。通過本策略，"白熾模 式"才能完全不出現(xiàn)，因為外燈泡放電導(dǎo)致立即的關(guān)斷。在此，還提供了
完好的燈不會被無意地關(guān)斷的安全性。前提M是，EVG擁有^t控制器。 在該微控制器中，可以實(shí)現(xiàn)狀態(tài)自動機(jī)。電珞技術(shù)(升壓調(diào)節(jié)器、降壓調(diào) 節(jié)器、半橋、全橋等等)不會由此受到影響。
第一狀態(tài)是開始階段，該開始階段包括點(diǎn)燃。在接通電網(wǎng)電壓之后， EVG處于該狀態(tài)中。在該狀態(tài)中，通過發(fā)送點(diǎn)燃電壓嘗試點(diǎn)燃燈。
在此，設(shè)備是否具有脈沖點(diǎn)燃裝置或者諧振點(diǎn)燃裝置是不重要的。只 能通過如下條件離開點(diǎn)燃狀態(tài)
-電網(wǎng)電壓關(guān)斷；
-點(diǎn)燃定時器到期(例如在18分鐘之后)；
-只有當(dāng)達(dá)到處于例如10V到35V之間的目標(biāo)窗中的燃燒電壓時，才轉(zhuǎn)變 到起動狀態(tài)。
第二狀態(tài)為起動，即設(shè)置起動電流。EVG僅在經(jīng)過第一狀態(tài)之后才達(dá) 到起動狀態(tài)中，即只從點(diǎn)燃狀態(tài)達(dá)到起動狀態(tài)中。在該狀態(tài)中，啟動起動 定時器并且將時間相關(guān)的電壓界限與燈電壓比較。如果侵犯(verletzt) 了時間相關(guān)的界限，則轉(zhuǎn)變到禁止?fàn)顟B(tài)中，該狀態(tài)導(dǎo)致EVG關(guān)斷。只能通 過如下M而離開起動狀態(tài)
-電網(wǎng)電壓關(guān)斷；
-必要時考慮內(nèi)部EVGM，如在EVG中所達(dá)到的溫度，
-在處于兩個時間值tl與t2之間的時間窗之后，尤其是最早在15s之后 并且最晚在160s之后，并且此外當(dāng)燃燒電壓超過閾值時，尤其是當(dāng)燃燒 電壓超過70V時，轉(zhuǎn)變到隨后的正常工作狀態(tài)。如果燃燒電壓已在時間窗 的開始之前(例如已在5s之后)超過閾值(在此為超過70V )，則自動機(jī) 轉(zhuǎn)變到禁止?fàn)顟B(tài)。該早期故障可以歸因于白熾模式.
第三狀態(tài)是正常工作。只有在經(jīng)it^動狀態(tài)之后EVG才到達(dá)正常工作 狀態(tài)。在正常工作時，燈的燃燒電壓被持續(xù)地控制。如果超過最大允許的 值，則尤其是啟動定時器，該定時器在時間窗之后(例如在18分鐘之后) 關(guān)斷該燈。如果低于最小允許值，則燈被立即關(guān)斷。這防止了外燈泡放電 的運(yùn)行。
只有當(dāng)以下條件中的至少一個被滿足時，才可以離開正常工作狀態(tài)。
-電網(wǎng)電壓關(guān)斷；
一必要時考慮內(nèi)部EVG參數(shù)，例如在EVG中所達(dá)到的溫度，
-侵犯電壓界限超過最大允許值(例如120V的電壓界限)導(dǎo)致定時器 關(guān)斷，例如在18分鐘之后關(guān)斷。低于最小允許值(例如70V的電壓界限) 導(dǎo)致立即轉(zhuǎn)變到禁止?fàn)顟B(tài)并且由此導(dǎo)致關(guān)斷。
相應(yīng)地，EVG識別第四狀態(tài)，所謂的禁止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)如上所描述的那樣 未滿足狀態(tài)變換的條件時，EVGii^禁止?fàn)顟B(tài)。這或者侵犯電壓界限或者 是時間界限與電壓界限組合。在禁止?fàn)顟B(tài)中EVG被關(guān)斷。在斷開和接通電 網(wǎng)之后，才可以到達(dá)另一狀態(tài)。
只能以順序1-3經(jīng)itit些狀態(tài)，這是針對正常的、沒有故障的燈的 情況。1到3 (與白熾模式的出現(xiàn)同義)或者3到2 (與外燈泡放電同義) 的變換是不允許的，并且不可避免地導(dǎo)向禁止?fàn)顟B(tài)。
詳細(xì)地，用于驅(qū)動高壓放電燈的新方法使用如下分成多個狀態(tài)的步
驟
-在開始階段點(diǎn)燃燈；
-在起動時設(shè)置起動電流，該起動電流被選擇得如此小，使得所連接的燈 的電極不被損壞；
-正常工作，其中為此^:置的額定功率應(yīng)導(dǎo)致對此所允^^的額定電壓的范 圍寬度(Bandbreite)。
在此，檢測裝置確定，所設(shè)置的起動電流是否將燈置于如下的狀態(tài)中 在該狀態(tài)中燈到達(dá)所允許的額定電壓的范圍，其中狀態(tài)自動機(jī)監(jiān)視工作， 4吏得必須在預(yù)先給定的時間窗內(nèi)經(jīng)歷it^動狀態(tài)。
狀態(tài)自動機(jī)是具有存儲器的自動機(jī)，該自動初4艮據(jù)存儲器的內(nèi)部狀態(tài) 能夠不同地響應(yīng)相同的輸入量。對此的一個例子是觸發(fā)器(Flipflop)。
優(yōu)選地，狀態(tài)自動機(jī)識別至少三種不同的狀態(tài)開始、起動以及正常 工作。特別優(yōu)選地，起動狀態(tài)可被分為多個分狀態(tài)。有利的是，這些分狀 態(tài)在時間上唯一;hM^此跟隨。
在用于通用照明的放電燈中存在一種稱作"白熾模式"的燈故障。當(dāng) 放電容器變得不密封并且填充物和填充氣體^外燈泡中時，出現(xiàn)白熾模 式。在這種燈啟動時，尤其是當(dāng)在一側(cè)密封的外燈泡中形成填料組分的池
沼(Su卿f)時，會產(chǎn)生外燈泡放電。通it^L電，在外燈泡中的饋電裝置 的材料被蒸發(fā)，該材料沉淀到外燈泡的內(nèi)壁上。在那里形成導(dǎo)電的覆層。 如果這些導(dǎo)電的覆層被布置為使得它們連接到饋電裝置，則導(dǎo)致"白熾模 式"。"白熾模式"是這些覆層通過電流而熾熱。該模式通常不能借助電參 數(shù)與處于高度燃燒的正常模式的燈區(qū)分，因為該模式?jīng)]有不同于正常工作 的燃燒電壓和非對稱性。
目前不可能阻止這樣的狀態(tài)，因為用于驅(qū)動這種燈的已知方法僅測量 瞬時的電壓值和電流值，并且按照特征曲線的斜率和邊界值來響應(yīng)這些 值。然而借助狀態(tài)自動機(jī)可能阻止這種不希望的狀態(tài)。
在此，狀態(tài)自動機(jī)必須利用如在現(xiàn)有技術(shù)中所描述的相同的方法，以 便確定其狀態(tài)。通過確定經(jīng)過這些狀態(tài)的完全確定的順序，可以首先阻止 白熾模式或者阻止其出現(xiàn)。也就《j兌，出現(xiàn)與正常工作中相同的輸入量(例 如燃燒電壓)，但出現(xiàn)自動機(jī)的、不允許"高度燃燒的燈"的隨后狀態(tài)的 瞬時內(nèi)部狀態(tài)，在這種情況下導(dǎo)致斷開。
由于"白熾模式"的狀態(tài)迄今不能被識別，所以尤其是出于這樣的原 因而向發(fā)光器制造商建議不將塑料燈座用于放電燈，因為塑料燈座在"白 熾模式"時會熔融或者甚至?xí)紵，F(xiàn)在消除了這些限制，由此能夠使用 廉價的燈座。
作為應(yīng)用領(lǐng)域尤其是考慮在外燈泡中具有放電容器的金屬卣化物燈 和高壓鈉燈。
狀態(tài)自動機(jī)可以劃分三個狀態(tài)。尤其是，該狀態(tài)自動機(jī)保證了從狀態(tài) l向狀態(tài)3的轉(zhuǎn)變被排除。尤其是，該狀態(tài)自動機(jī)也保證了從狀態(tài)3向狀 態(tài)2的轉(zhuǎn)變被排除。
本發(fā)明也包括一種用于驅(qū)動高壓放電燈的驅(qū)動裝置，其中該驅(qū)動裝置 尤其是借助微處理器來驅(qū)動的EVG，該EVG具有如下特征
—設(shè)置起動電流的設(shè)置裝置；
-檢測裝置；
-必要時尤其是有調(diào)節(jié)裝置； -必要時的控制裝置，
其中驅(qū)動裝置附加地包括如下的狀態(tài)自動機(jī)該狀態(tài)自動機(jī)優(yōu)選是檢測裝
置的組成部分，或者與檢測裝置共同起作用。狀態(tài)自動機(jī)優(yōu)選可以集成在 微控制器中。在此，微控制器的程序可以同時覆蓋狀態(tài)自動機(jī)。該狀態(tài)自
動機(jī)尤其是可以例如作為ASIC或者控制IC安裝在控制設(shè)備中。
調(diào)節(jié)裝置適于將所連接的燈的功率調(diào)節(jié)到額定功率。設(shè)置裝置適于將 燈的燈電流限制到邊^(qū)Hi上。檢測裝置^L設(shè)計為如果邊^(qū)Hii殳置太小時， 檢測裝置向控制裝置提供信號，以便將所連接的燈置于其中燈具有額定功 率的狀態(tài)中。控制裝置為設(shè)置裝置預(yù)先給定邊界值，并且如果檢測裝置向 控制裝置發(fā)送信號，則必要時控制裝置提高邊界值。詳細(xì)內(nèi)容例如在EP-A 1 476 003中可得到。
當(dāng)高壓放電燈在微處理器所驅(qū)動的EVG上這樣工作時，使用狀態(tài)自動 機(jī)以便排除確定的故障。
無故障的燈(無白熾模式或者其他故障)的特色在于，燃燒電壓在燈 起動時表現(xiàn)為穩(wěn)定地上升，并且在確定的范圍中甚至單調(diào)地上升。在起動 期間，燈電流由EVG來預(yù)先給定，該燈電流被稱作起動電流。通常，燈電 流被近似穩(wěn)定地預(yù)先給定。在此，燈的燃燒電壓變化緩慢，使得燃燒電壓 的時間曲線可以由微處理器毫無技術(shù)困難地測量。在小于0.2ms至小于 20ms的時間范圍內(nèi)出現(xiàn)的燃燒電壓的短的時間變化在測量時通過時間平 均或者通過低通濾波來抑制。平均或者低通濾波在此可以模擬地或者數(shù)字 地進(jìn)行。
作為對識別無故障的燈的必要^H爭，考慮以下三個準(zhǔn)則中的一個或者 更多個
1) 在起動時的燃燒電壓的穩(wěn)定性。這表示，在該時間過程中不允許 出現(xiàn)大于確定數(shù)值的跳躍。短時跳躍視作不相關(guān)并且因此被濾除。
2) 替換地或者附加地，利用燈電壓的第一陡峭的上升，該上升在燈 啟動之后在10s至30s的范圍內(nèi)開始。該燈基本上基于Hg的蒸發(fā)。EVG,
尤其是在微控制器中的分析單元必須找到具有合適長度的時間段，在該時 間段中燈電壓^P格單調(diào)的，并且燈電壓在該時間上的斜率在確定的值域 內(nèi)。
對于35瓦燈的值域的一個具體實(shí)施例，時間窗為4s長。在該時間窗 中，燈電壓在該時間窗的整個持續(xù)時間中的斜率應(yīng)當(dāng)在1.5V/s至6V/s 的范圍中。
3)在起始時(即在燈啟動之后的確定時間范圍中)的燈電壓的正的 斜率。在此，優(yōu)選的是，實(shí)現(xiàn)在如下范圍上的合適的平均在這些范圍中 燈電壓的斜率短時為負(fù)的或者為零。最簡單的是，這些范圍被濾除。 一個 具體例子4J^定當(dāng)負(fù)的范圍小于時間窗的整個時間長度的10%時進(jìn)行濾 除。
以下將參照多個實(shí)施例更為詳細(xì)地闡述本發(fā)明。其中
圖1示出了在一組EVG和燈的系統(tǒng)起動時的燃燒電壓特性；
圖2示出了燈關(guān)于時間的起動特征；
圖3示出了具有所有狀態(tài)的流程圖4示出了具有狀態(tài)自動機(jī)的EVG的示意圖5示出了具有多個狀態(tài)的起動特性。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了在總共77個金屬卣化物燈的EVG上起動時的燃燒電壓(單
位為伏特)。其中代表了具有石英玻璃的放電容器以及具有圓柱形和球形 的陶瓷放電容器的35 - 150W的燈類型。所有燃燒狀況也都是變化的。由 于這些測量覆蓋了用于通用照明的金屬卣化物燈的整個光鐠，所以根據(jù)這 些曲線可以推斷出必須導(dǎo)致關(guān)斷的電壓界限和時間界限。無故障的燈，即
沒有白熾模式或者其他故障的燈的特色在于，燃燒電壓在燈起動時穩(wěn)定地 上升，并且在確定的范圍內(nèi)表現(xiàn)為甚至單調(diào)地上升
在圖2中示例性地示出了作為時間的函數(shù)的單個卣素金屬蒸氣燈的 點(diǎn)燃電壓的起動。曲線A限定"點(diǎn)燃"狀態(tài)，該狀態(tài)P艮制為最大18分鐘。 曲線B限定了第二狀態(tài)"起動"的時間窗，該時間窗為最小15s和最大 160s。在此，還繪出了對于"起動"狀態(tài)的、與時間有關(guān)的電壓上限B0 和電壓下限BU。之后是第三狀態(tài)，正常工作N。在此，上限NO和下限NU 都是與時間無關(guān)的。點(diǎn)燃本身和其時間邊界未被示出，僅用菱形表示時間 窗而用線Z表示其中進(jìn)行點(diǎn)燃的電壓范圍。燈的實(shí)際燃燒特性用LP表示。 該圖以金屬卣化物燈的例子表明了兩個所允許的、狀態(tài)1-〉2(線ZW 12)
和狀態(tài)2 - >3 (線ZW 23)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變。其他轉(zhuǎn)變不被允許。
對燈的時間有關(guān)的起動的下限BU的所有值被作為表存儲在微處理器 的存儲器中。上限BO和NO以及正常工作中的下限NU都是單值，這些單 值與時間無關(guān)。
圖3示出了具有所有狀態(tài)的流程圖，在接通電網(wǎng)電壓之后，針對點(diǎn)燃 定時器的時間窗開始。燈轉(zhuǎn)變到狀態(tài)l。在4f對起動定時器的時間窗開始 之后，當(dāng)所有準(zhǔn)則被滿足時，該燈轉(zhuǎn)變到狀態(tài)2。當(dāng)所有準(zhǔn)則被滿足時， 該燈轉(zhuǎn)變到狀態(tài)3，即正常工作。故障情況下的特性導(dǎo)致狀態(tài)4，禁止?fàn)?態(tài)，該狀態(tài)4導(dǎo)致該燈的關(guān)斷。
圖4示出了金屬齒化物燈1的電路的示意圖。EVG2，如本身所已知的 那樣，包括整流器3和執(zhí)行器4。該EVG例如通過降壓調(diào)節(jié)器來實(shí)現(xiàn)。執(zhí) 行器4與檢測裝置5相連。該檢測裝置的主要組成部分是具有狀態(tài)自動機(jī) 7的微控制器6或者IC。
圖5示出了具有多個狀態(tài)的示意圖。在z處的開始階段之后，在陡峭 的上升區(qū)域中在Hg蒸發(fā)時，兩個時間窗被作為狀態(tài)B1和B2來監(jiān)視。附 加地，在起始點(diǎn)Bl與正常工作N的開始之間的起動過程中監(jiān)視正的斜率。 在此，凸起的區(qū)域BV減弱，該凸fel在Hg蒸發(fā)階段與金屬卣化物蒸發(fā)階 段之間的轉(zhuǎn)變。
權(quán)利要求
1.一種用于驅(qū)動高壓放電燈的方法，具有如下步驟-點(diǎn)燃燈；-設(shè)置起動電流，該起動電流被選擇得小到使所連接的燈的電極不被損壞；-正常工作，其中為此設(shè)置的額定功率應(yīng)導(dǎo)致對此所允許的額定電壓的范圍寬度；其特征在于，檢測裝置確定所設(shè)置的起動電流是否已將燈置于如下狀態(tài)在該狀態(tài)中燈達(dá)到所允許的額定電壓的范圍，其中狀態(tài)自動機(jī)監(jiān)視工作，使得必須在預(yù)先給定的時間窗內(nèi)經(jīng)過起動狀態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，狀態(tài)自動機(jī)能夠區(qū)分 至少三個狀態(tài)，其中第一狀態(tài)為開始階段，第二狀態(tài)為起動，以及第三狀 態(tài)為正常工作。
3. 根據(jù)權(quán)利2所述的方法，其特征在于，狀態(tài)自動機(jī)禁止從狀態(tài)1 到狀態(tài)3的直接轉(zhuǎn)變.
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法 態(tài)3到狀態(tài)2的直接轉(zhuǎn)變。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法 狀態(tài)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法 彼此跟隨。
7. —種用于驅(qū)動高壓放電燈的驅(qū)動裝置，具有如下特征 -設(shè)置裝置；-檢測裝置；其特征在于，所述驅(qū)動裝置還包括狀態(tài)自動機(jī)，所述狀態(tài)自動機(jī)優(yōu)選 是檢測裝置的組成部分。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的驅(qū)動裝置，其特征在于，驅(qū)動裝置還包括 調(diào)節(jié)裝置。，其特征在于，狀態(tài)自動機(jī)禁止從狀 ，其特征在于，起動狀態(tài)分成多個分 ，其特征在于，所述分狀態(tài)在時間上
全文摘要
高壓放電燈在用微處理器驅(qū)動的EVG上工作時，狀態(tài)自動機(jī)被用于排除確定的故障功能。
文檔編號H05B41/392GK101356860SQ200680050671
公開日2009年1月28日 申請日期2006年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月6日
發(fā)明者斯特凡·博爾特, 約阿希姆·米爾施勒格爾 申請人:奧斯蘭姆有限公司