專利名稱：用于檢測氣體放電燈的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測氣體放電燈的方法，該方法可以檢測一與燈壓相關的電測試值(M)；本發(fā)明還涉及一種用于檢測氣體放電燈的裝置，該裝置包括一個用于檢測與燈壓相關的電測試值的測試電路。
燈內(nèi)壓力超過200巴的高壓氣體放電燈(如一種超高功率(UHP)燈)，在其壽命終點時常常發(fā)生燈泡的爆炸。這樣的UHP燈，實質(zhì)上是在近似球形的石英燈泡內(nèi)設置鎢電極并橫向密封，以便使電極間具有1.0至1.3mm的間隙。在電極之間產(chǎn)生氣體放電，伴隨向上的對流，使燈泡上表面的溫度接近石英的熔點，而燈泡壁是由石英制成的。在電燈的使用壽命期間，由于鎢從電極尖端揮發(fā)，使得鎢電極之間的間隙增加。又由于電燈受恒定功率的控制，電燈的電壓點燃電壓會增加。當發(fā)生爆炸時，包圍燈泡的外罩部分會被玻璃碎片和燈泡內(nèi)的材料(如水銀和其它填充料)污損。這就是眾所周知的為什么燈泡被容置在封閉的反射體內(nèi)的原因。
由于熱因素的影響，在一個小的反射系統(tǒng)中，將被容置在封閉反射體內(nèi)的高功率電燈合并是很困難的。在反射體外部燈的自由端設置一帶有穿孔的前板，用以解決發(fā)熱的問題，然而，一些爆炸物容易殘留在反射體內(nèi)，造成外殼內(nèi)部的損壞(如放映機)。
德國專利DE 19715254公開了這樣的技術，設置一鎮(zhèn)流器用以控制氣體放電燈，以實現(xiàn)監(jiān)測燈壽命的目的。在使用高壓氣體放電燈的情況下，為了檢測燈使用性能的惡化，并及時將燈更換，所述鎮(zhèn)流器設置有一檢測電路，當電燈的點燃電壓長時間超過一極限值時，檢測電路檢測出電壓的升高值并在必要時切斷鎮(zhèn)流器。所述鎮(zhèn)流器能夠以公知的方式(如，提供負載功率和點燃裝置)實現(xiàn)對氣體放電燈的控制功能。另外，所述鎮(zhèn)流器還包括一檢測裝置(控制電路)和一定時電路，該檢測裝置帶有用于檢測點燃電壓的檢測電路。該檢測電路檢測氣體放電時的電壓或某些相關電壓。當點燃電壓超過一設定的極限值時，檢測電路在輸出端發(fā)出一信號。該信號并不立即用來阻礙或終止燈的電源供應，但是，首先通過定時電路來檢測其時間梯度。一旦信號持續(xù)了一給定的時間段后，電源被切斷。
按照上述的現(xiàn)有技術，用于檢測氣體放電燈的方法和裝置只是檢測燈的點燃電壓，直至它升至一極限值。這樣的方法，對于那些由于電極的惡化而導致點燃電壓升高的燈是適用的。極限值的超出可以作為一個切斷信號，以避免燈的損壞。通常，氣體放電燈不會達到其具有最大電壓的壽命極限，這是因為，由于其它原因燈早已被損壞了。在達到最大電壓之前，放電容器(燈泡)內(nèi)部發(fā)生變黑，尤其是當燈的填充有缺陷時更易變黑。這樣，導致燈泡的體積增加(連續(xù)膨脹)，因而壓力下降。由于點燃電壓沒有升高，更由于壓力的下降，盡管電極間的間隙增加了，但是，用公知的檢測裝置不能檢測到燈爆炸的危險。
本發(fā)明的一個目的是為了實現(xiàn)對氣體放電燈更好的檢測。尤其是，能可靠地預知燈的壽命和爆炸危險。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的當一與燈壓明顯減少相關的測試值被檢測到時，會產(chǎn)生一個警告信號。所述電測試值與燈壓(點燃電壓)既可以成正比(例如，在燈外用簡單的方法即可容易測到的并且最好與燈壓成正比的電壓)，也可以成反比(例如，供給燈的電流)。與公知的方法不同，所述方法不是檢測實質(zhì)上恒定的升量或梯度，而是檢測燈壓的具有負趨勢的時間梯度。特別是當燈壓具有負趨勢時，其明顯減少是可以被檢測到的。作為燈壓的時間梯度的一個附加特性，例如，經(jīng)過一段時間后發(fā)生了負比降，這時，可以利用一個給定的、可調(diào)的絕對值或者是兩者的結(jié)合。
在本發(fā)明的一個實施例中，所述測試值要與一參考值比較，對應于每個測試值要根據(jù)測試值與參考值的偏差而得出一個差值，當與一可調(diào)的最大差值相對應的測試值被檢測到時產(chǎn)生一警告信號。所述參考值依賴于時間，因為它與某一給定時刻相關燈的標準值相適應。所述參考值可根據(jù)對類似燈的測量而得出。更進一步的可能性是，警告信號是基于所檢測到的燈壓的最小值而產(chǎn)生的。該最小值也可以與具有時間依賴性的相關參考值相結(jié)合。基于安全因素，當燈壓處于最低時，燈必須被切斷和更換，上述最小值與該最低燈壓相關。
在本發(fā)明的一個首選實施例中，在用于控制氣體放電燈的鎮(zhèn)流器裝置中設有一微處理器，該微處理器接收上述測試值，實現(xiàn)對與燈壓明顯降低相適應的測試值的檢測，并產(chǎn)生一警告信號。在公知的用于控制氣體放電燈的電子鎮(zhèn)流器中，常常使用微處理器，以控制點燃電壓、頻率、脈沖幅度和功率，并且，當電源電壓很低時，將燈的功率切換為半功率。該微處理器應結(jié)構(gòu)簡單或者可以被修改，以便按照本發(fā)明可以實現(xiàn)檢測氣體放電燈的其它功能。
在本發(fā)明所述方法的一個優(yōu)選實施例中，該微處理器按照一有規(guī)律的時間間隔接收測試值，在氣體放電燈的一可調(diào)的燃燒階段并不處理接收到的測試值以根據(jù)燈壓的明顯減少來決定測試值，每次從五個連續(xù)的測試值中確定該測試值的升量，當測試值的一個負梯度被檢測到時產(chǎn)生一警告信號。這些功能通過一常用的微處理器即可實現(xiàn)。在通過電源頻率和計數(shù)器來設置測試值的瞬間，該微處理器接收到該測試值，并把它存放在存儲器(如寄存器)中。燈的燃燒階段的時間可以按照類似的方式來設定。在氣體放電燈的燃燒階段的第一階段，電壓可能發(fā)生波動，但無須考慮，直到一個周期(比如2000小時)才將一第一測試值儲存。一旦五個測試值都被儲存在存儲器中，微處理器通過常規(guī)的數(shù)學處理以確定測試值的梯度。這些測試值的數(shù)值和它們的相應頻率顯然依賴于所需的精確度以及所使用的微處理器的功率。當檢測到一負梯度時，微處理器的輸出被激活，隨之產(chǎn)生一警告信號。
此外，本發(fā)明的目的還通過一檢測裝置來實現(xiàn)，在該裝置中設有一控制電路，當與燈壓相關的測試值發(fā)生明顯減少而被檢測到時，該控制電路產(chǎn)生一警告信號?？刂齐娐?，比如可以通過一個合適的經(jīng)過調(diào)整過的微處理器，一個帶有固定布線的邏輯電路，或者在一模擬電路中而得以實現(xiàn)。按照本發(fā)明所述裝置的優(yōu)選實施例，將在從屬權(quán)利要求中加以闡述。
按照本發(fā)明所述的用于檢測氣體放電燈的方法和裝置，可以對燈的爆炸進行高可靠性地預測，進而及時地切斷放電燈。因燈內(nèi)加工處理(比如因變黑造成的再結(jié)晶)或者因局部外部載荷(比如器具冷卻的故障)而產(chǎn)生的熱應力，都是非實質(zhì)性的。
本發(fā)明的實施例將通過結(jié)合下面的附圖來作進一步說明。


圖1是用于檢測氣體放電燈的裝置的方框圖；圖2是按照本發(fā)明所述的用于檢測氣體放電燈的方法的流程圖，示出其流程次序；圖3是按照本發(fā)明所述的用于檢測氣體放電燈的方法的流程圖，示出其再一種流程次序。
圖1是按照本發(fā)明所述的用于檢測UHP氣體放電燈的裝置的方框圖。一電子鎮(zhèn)流器2以公知的方式為控制UHP放電燈1供應所需的所有電源電壓。一電壓測量裝置3測量供應給UHP燈1的電壓。微處理器4在某一可調(diào)的瞬間接收測量到的電壓值，此時通過一控制信號顯示給電壓測量裝置3。顯然，電壓測量裝置3和微處理器4可以制成一體或者和鎮(zhèn)流器2合并，與之相反，此處圖示只為簡單緣故而用分開的方框表示了。一顯示裝置5與微處理器4的輸出端相連接，當燈即將調(diào)換時通過光學方式發(fā)出信號。為此，微處理器4發(fā)出一個顯示信號。這樣，比如通過一種簡單的，彩色標記的發(fā)光二極管或者通過一種液晶顯示屏顯示器，便形成了顯示。特別地，顯示裝置5不必設置在UHP燈1的附近。也可以用一種聲學信號或其它信號來代替上述顯示信號。上述流程的執(zhí)行依賴于應用和需求。一切斷裝置6也與微處理器4的輸出端相連接。當微處理器4發(fā)出一個切斷信號時，切斷裝置6觸發(fā)鎮(zhèn)流器2實現(xiàn)對燈1的切斷。根據(jù)應用情況的不同，微處理器4可能發(fā)出兩種不同的信號，分別被顯示裝置5和切斷裝置6所處理，這時微處理器4有一輸出值。另外一種執(zhí)行流程的可能情形是，微處理器4輸出兩種獨立的值，每個輸出值各發(fā)出一個激活信號，分別通過單獨的連線傳輸給顯示裝置5和切斷裝置6。
在燈的壽命期間，隨著鎢在電極上的揮發(fā)，在UHP燈1內(nèi)氣體放電的弧長增加，與向上的對流有關的、并由氣體放電引起的、作用在燈泡上側(cè)的熱應力會增加。由于變黑(吸熱導致額外的熱量)的原因，和/或由于熱負載的結(jié)構(gòu)特性的原因，燈泡的上側(cè)開始變軟。當燈泡上側(cè)的溫度升高到接近石英的熔點時，石英要向一種趨勢發(fā)生流動，這種趨勢就是，變軟的石英的抗張強度變得與下降的內(nèi)壓相等。與此同時，UHP燈1的燈壓也發(fā)生下降，不再與正常燈的標準值相適應，因而可以被用來檢測UHP燈1的膨脹。之后，UHP燈1被切斷，以避免發(fā)生爆炸。這種結(jié)果發(fā)生的時刻依賴于燈的不同參數(shù)和電極產(chǎn)品，依賴于功率和操作的方式，還依賴于UHP燈1與光學系統(tǒng)結(jié)合的情況。這就意味著每個UHP燈1必須被單獨檢測。
除去第一個約2000小時之后，UHP燈1的瞬時電壓梯度的特性是電壓穩(wěn)定地升高。鎢從熔化的電極尖端不斷揮發(fā)，其速度依賴于操作的方式。這樣又導致電極間的間隙增加以及電壓值升高。瞬時電壓梯度的升高依賴于對燈的操作方式。比如，對以不同方式操作的燈A和燈B進行測量直至約6000小時，在電壓有一明顯的下降后，顯示出一基本恒定的電壓梯度。這就是一個表示燈壓已經(jīng)下降的信號，它緣自燈泡的膨脹。上述兩燈在7000小時之后確實毫無損壞，但是，它們分別有0.9mm和1.0mm的變形。與之相比，兩個燈C和D分別經(jīng)過4000小時和5000小時的測量，其電壓均顯示為恒定地升高，然后，電壓明顯降低。燈C經(jīng)過約6600小時后爆炸，燈D經(jīng)過約7000小時后發(fā)生0.8mm的變形。盡管燈還在使用著，但是，伴隨著電壓下降，在光學系統(tǒng)中將被利用的光通量也下降到UHP燈1因此而需要更換的程度。按照本發(fā)明，如上所述的電壓下降會被鎮(zhèn)流器2檢測到，該鎮(zhèn)流器包括一微處理器4，該微處理器則控制點燃電壓、頻率、脈沖幅度和功率，當電源電壓較低時，該微處理器還將UHP燈1的功率切換至半功率。
如圖2所示，為本發(fā)明所述檢測方法的一個實施例的流程圖。電壓測量裝置3提供一個測試值M，微處理器4接收該測試值M。微處理器4包括一可調(diào)的時間回路，通過一可調(diào)的燃燒階段T0延遲對測試值M的賦值。在燃燒階段T0之后，測試值M與一可選擇的參考值R進行比較，該參考值R取決于根據(jù)測量而確定的燈1的標準值，在微處理器4中預設該參考值R。測試值M和參考值R表示一與燈1的點燃電壓成比例的電壓，而該點燃電壓很容易在鎮(zhèn)流器2中測量到。為了避免因電壓的變化而造成燈在燃燒階段T0的第一階段過早地被切斷，直到約2000小時之后，才以一有規(guī)律的時間間隔如100小時，通過一定時器對電壓進行測量。當測試值M小于參考值R時，燈壓(UHP燈的點燃電壓)會明顯減少。經(jīng)過如此比較會導致測試值M低于參考值R，這時，延遲時間T預設為0。延遲時間T與一可調(diào)的等待時間T1比較。一直對實際測試值M是否低于參考值R進行測試，直到等待時間T1結(jié)束，此間，延遲時間T是增加的。當?shù)却龝r間T1已經(jīng)結(jié)束時，也就是，在等待時間T1期間測試值保持低于預設的參考值R，產(chǎn)生一個警告信號。在一選定的時間周期內(nèi)，與選定的參考值R相比較，測試值M保持不變的較低值，致使UHP燈1的燈壓有一明顯降低。
圖3為本發(fā)明所述檢測方法的另一個實施例的流程圖。在一可調(diào)的燃燒階段T0延遲對測試值M賦值的循環(huán)，在圖3中未示出，但是，仍然以前面所述的方式在微處理器4中設置該循環(huán)。測試值Mi的一可循環(huán)的數(shù)字i0(這里，i0=5)被設置且被儲存。一旦得到五個測試值M1，…，M5，電壓升量λ便根據(jù)最近的五個測試值M1，…，M5計算出。只要升量λ為正值，就刪除最前的測試值Mi，得到一個最新的測試值Mi，再一次計算梯度λ。當梯度λ被檢測為負值時，產(chǎn)生一警告信號。最近的連續(xù)五個測試值M1，…，M5每次抑制了測試值Mi的波動和短周期的電壓變化，而該電壓變化可以通過電極上的材料轉(zhuǎn)送而升高。特別地，為了方便地計算瞬時電壓的梯度λ值，可采用一種第一序列衰降的方法，因為，用這種方法計算，短周期的電壓變化和界外值不會導致燈的過早切斷。直到計算出的梯度λ變?yōu)樨撝?，才顯示出燈泡發(fā)生了膨脹。這樣，既可以用于對更換燈1發(fā)出警告，也可以用于切斷燈以避免燈1發(fā)生爆炸。
權(quán)利要求
1．一種檢測氣體放電燈(1)的方法，在該方法中，一與燈壓相關的電測試值(M)被檢測，其特征在于當與燈壓明顯減少相關的上述測試值(M)被檢測到時，產(chǎn)生一警告信號。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于上述測試值(M)與一參考值(R)相比較；根據(jù)上述測試值(M)和上述參考值(R)的偏差得出一個差值，該差值對應于每個測試值(M)；當與一可調(diào)的最大差值相對應的測試值被檢測到時，產(chǎn)生所述警告信號。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于當與燈壓的一可調(diào)的最小值相對應的測試值(M)被檢測到時，產(chǎn)生所述警告信號。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于需測量一與燈壓相關的電壓，所述相關電壓與燈壓的明顯減少相關，測量所述相關電壓的極限值，據(jù)此產(chǎn)生所述警告信號。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于需測量一與燈壓相關的電流，所述相關電流與燈壓的明顯減少相關，測量所述相關電流的極限值，據(jù)此產(chǎn)生所述警告信號。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于設置一用于控制氣體放電燈的鎮(zhèn)流器(2)，有一微處理器(4)與鎮(zhèn)流器相連，所述微處理器接收所述測試值(M)，實現(xiàn)對測試值(M)的檢測，而所述測試值(M)與燈壓的明顯減少相適應，當所述測試值(M)被檢測到時產(chǎn)生所述警告信號。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于微處理器(4)以有規(guī)律的時間間隔接收所述測試值(M)；在氣體放電燈(1)的一可調(diào)的燃燒階段，不利用所述測試值(M)，以確定與燈壓明顯減少相對應的所述測試值(M)；每次根據(jù)五個連續(xù)的測試值(M)計算出所述測試值(M)的梯度(λ)；當所述測試值(M)的一個負的梯度(λ)被檢測到時，產(chǎn)生所述警告信號。
8．一種用于檢測氣體放電燈的裝置，包括一用于檢測與燈壓相關的電測試值(M)的測試電路(4)，其特征在于測試電路(4)是這樣構(gòu)成的，當一與燈壓的明顯減少相對應的測試值(M)被檢測到時產(chǎn)生一種警告信號。
9．按照權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于設置一用于控制氣體放電燈(1)的鎮(zhèn)流器(2)，有一微處理器(4)與鎮(zhèn)流器相連，所述微處理器形成所述測試電路。
10．按照權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于所述微處理器(4)以有規(guī)律的時間間隔接收所述測試值(M)；在氣體放電燈(1)的一可調(diào)的燃燒階段，不利用接收到的所述測試值(M)來確定與燈壓明顯減少相對應的所述測試值(M)；每次根據(jù)五個連續(xù)的測試值(M)計算出所述測試值(M)的梯度(λ)；當所述測試值(M)的一個負的梯度(λ)被檢測到時，產(chǎn)生所述警告信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于檢測氣體放電燈的方法,該方法可以檢測一與燈壓相關的電測試值,還涉及一種用于檢測氣體放電燈的裝置,該裝置包括一個用于檢測與燈壓相關的電測試值的控制電路。為了能夠較好地預測放電燈的壽命和預防因放電燈爆炸引起的危險,當燈壓明顯降低時,所述測試值被測量并產(chǎn)生一警告信號。所述電測試值既可以與燈壓(點燃電壓)成正比(例如,在燈外即可容易測到的并且最好與燈壓成正比的電壓),也可以成反比(例如,供給燈的電流)。
文檔編號H01J9/44GK1284832SQ0012897
公開日2001年2月21日 申請日期2000年8月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月7日
發(fā)明者K·克林肯貝格 申請人:皇家菲利浦電子有限公司