專利名稱：放電燈的脈沖工作的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及放電燈技術(shù)領(lǐng)域，且更具體地涉及放電照明組件和使放電燈工作的方法。
背景技術(shù)：
在放電燈中，光由放電容器中兩個電極之間所點燃的電弧放電來生成。放電燈，特別是高壓氣體放電燈如今用在大量的照明應(yīng)用中，特別地用于汽車的前照明。對于高壓氣體(氙氣)放電燈，已知的是使該燈在放電照明組件中工作，所述放電 照明組件除了放電燈本身外包括用于供給高點燃電壓以啟動燈的點燃電路，用于向燈供給電功率的驅(qū)動器電路，以及控制驅(qū)動器電路工作的控制器。WO 95/35645 Al描述了一種用于使高壓放電燈工作的方法和電路布置。在利用交流電流工作的高壓放電燈中，為了避免由于不穩(wěn)定電弧而導(dǎo)致的閃爍，在燈電流的每半周期的末段生成電流脈沖。這增加了電極的溫度并且增大了放電電弧的穩(wěn)定性。電流脈沖的平均振幅和燈電流的平均振幅之間的比例在0. 6和2之間，并且電流脈沖的持續(xù)時間和燈電流的半周期之間的比例在0. 05和0. 15之間。本發(fā)明的目的是提出一種用于使放電燈工作的放電照明組件和方法，其中，以簡單的方式獲得有利的工作條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明已經(jīng)考慮了整流的詳細(xì)細(xì)節(jié)，S卩，在利用交變電流驅(qū)動的放電燈中的電流反轉(zhuǎn)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在許多放電照明組件中，特別是具有20-30W的減小的平均工作功率和不包括固態(tài)發(fā)射器的材料的比較厚的電極的放電燈的那些放電照明組件，整流可能是關(guān)鍵的。為了獲得穩(wěn)定的工作，驅(qū)動器電子器件因而必須被仔細(xì)地設(shè)計，來以可以獲得穩(wěn)定整流的方式提供電功率。然而，使尺寸足夠大以總是獲得成功整流的安全電氣設(shè)計可能在形成它們的部件的尺寸方面是夸大的。鑒于這些考慮，問題由根據(jù)權(quán)利要求I的放電照明組件和根據(jù)權(quán)利要求15的使放電燈工作的方法來解決。從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明的優(yōu)選實施例。根據(jù)本發(fā)明，電功率被供給燈作為交變電流和/或交變電壓，其中，整流在其正和負(fù)值之間。優(yōu)選的頻率范圍在大約100-800HZ。供給燈的電流和/或電壓的優(yōu)選波形基本上是矩形，即，除了在其中極性從負(fù)變到正以及反之亦然的很短的整流時間之外，對于每個半周期(half period)的最大部分(S卩，大于70%，優(yōu)選地大于80%)，電流和/或電壓保持基本上恒定(例如，其可以被限定為大小變化小于+/_10%，優(yōu)選地小于5%)。交變電流和/或電壓由在控制器的控制下的驅(qū)動器電路來供給。因而被控制的驅(qū)動器電路具有某些動態(tài)電壓傳遞能力，或者很短的動態(tài)能力，在本上下文中，其被限定為在整流后不久的預(yù)定傳遞時間處的可傳遞電壓等級。此處所關(guān)心的傳遞時間被選擇接近燈的電極之間電弧的再次點燃的理想時間。然而，正如將從優(yōu)選實施例的解釋中所理解的，實際的再次點燃可以發(fā)生在所選擇的固定傳遞時間之前或者之后不久。因而，傳遞時間在此處被提出主要作為估計驅(qū)動器電路動態(tài)能力的測量并且應(yīng)當(dāng)被選擇在整流后大約10-100微秒(Ii S)處。傳遞時間tD的優(yōu)選關(guān)心值是50 V- S。驅(qū)動器的動態(tài)電壓傳遞能力對應(yīng)于在傳遞時間處可以被最大地傳遞的驅(qū)動器電壓。正如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的，該最大的可以得到的電壓由驅(qū)動器電路的電子部件設(shè)計以及由其控制來限制。在放電照明組件的工作中，電壓將由驅(qū)動器來供給，以用于燈的工作，即，在整流之后的電弧的再次點燃。該再次點燃可能已經(jīng)在非常低的電壓值處發(fā)生，這意味著驅(qū)動器不必供給完全的可傳遞的電壓等級。然而，如果再次點燃需要較高的電壓等級，如由控制器所控制的驅(qū)動器電路的動態(tài)電壓傳遞能力確定再次點燃所要求的電壓等級是否可以在傳遞時間處被傳遞。如果足夠高的電壓等級未在傳遞時間處被傳遞，再次點燃可能被延遲或者完全失敗。根據(jù)本發(fā)明，驅(qū)動器的動態(tài)電壓傳遞能力(即，其是能夠在傳遞時間處傳遞的電壓等級)在燈壽命期間不完全恒定。這通過控制驅(qū)動器電路以在燈壽命的不同值(即，從燈的制造開始累積的燃燒時間的具體不同的值)處獲得不同的動態(tài)電壓傳遞能力來獲得?！け景l(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，所要求的燈再次點燃電壓可以在燈壽命期間改變。通常，對于最新制造的燈，燈再次點燃發(fā)生在低電壓處。雖然單個的再次點燃電壓值可能不同，但是平均的再次點燃電壓值通常在燈壽命期間増大。因而，具有固定動態(tài)電壓傳遞能力的驅(qū)動器電路可以能夠安全地驅(qū)動燈僅僅直到某一燈壽命。如果所要求的燈的再次點燃電壓達(dá)到驅(qū)動器電路最大地可傳遞的電壓等級，再次點燃可能失敗。根據(jù)本發(fā)明的解決方案(其中，驅(qū)動器電路的動態(tài)電壓傳遞能力在燈壽命期間不恒定，但是可以經(jīng)由控制驅(qū)動器電路來變化)允許驅(qū)動器電路的適當(dāng)?shù)睾线m設(shè)計。用于獲得驅(qū)動器電路的高動態(tài)能力的測量將具有不利之處，例如，驅(qū)動器電路的部件的高電氣費用，可能増大的電損耗，等等。因為本發(fā)明提出了一種可變的方法，這種不利之處不必貫穿燈的整個壽命而完全存在。因而，可以足以獲得僅僅朝向較高燈齡的較高的動態(tài)能力。在本上下文中，對于燈壽命的不同值，驅(qū)動器電路的變化的動態(tài)能力可以例如通過確定自從制造開始燈工作的小時數(shù)和通過直接根據(jù)因而確定的燈壽命不同地控制驅(qū)動器電路(例如，通過使用燈壽命值和適合的控制參數(shù)的查找表)來直接獲得。然而，可替代地，還可以間接獲得可變的行為，即，通過根據(jù)可以在燈壽命期間本身變化的另ー個參數(shù)(諸如例如，燈電流或者燈電壓)來控制驅(qū)動器電路。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，驅(qū)動器電路由控制器來控制，優(yōu)選地以閉合的控制環(huán)方式來工作，從而根據(jù)設(shè)定值來傳遞燈電流或者電壓?？刂破饕蚨鴮⑹跪?qū)動器電路工作，以傳遞燈電流和/或電壓，從而最小化設(shè)定值和實際傳遞的電流/電壓值之間的控制偏差。優(yōu)選的是，控制燈電流而不是電壓。在優(yōu)選的實施例中，設(shè)定值包括疊加的脈沖，以獲得較高的動態(tài)電壓傳遞能力。與基本的波形相比，脈沖可以被限定為設(shè)定值大小的明顯上升以及隨后減小，例如，設(shè)定值的優(yōu)選的矩形波形。本發(fā)明人已經(jīng)考慮利用脈沖控制驅(qū)動器電路有不利之處，例如，驅(qū)動器中増大的功率損耗，板網(wǎng)負(fù)載上的電的相互作用以及在放電燈內(nèi)部工作時的可能的作用，例如，增大的電極燒損(burn-back)。然而，驅(qū)動器電路的動態(tài)能力可以明顯地由這種脈沖來影響。為了獲得動態(tài)電壓傳遞能力的理想變化，根據(jù)優(yōu)選實施例的脈沖高度(其也可以相對于基本波形來限定)在貫穿燈工作期間不恒定，而是根據(jù)燈的壽命變化。通過根據(jù)壽命選擇脈沖高度，提出了一種簡單的解決方案，其允許根據(jù)燈的特定工作情形來調(diào)節(jié)驅(qū)動器電路的動態(tài)電壓傳遞能力。這允許將動態(tài)能力調(diào)節(jié)為隨壽命改變的燈工作條件。因而，以非常簡單和靈活的方法，可以在每個工作情形中選擇和獲得穩(wěn)定工作所必要的一祥高的脈沖高度，但是仍然足夠小以避免過度的不利之處。特別地，在驅(qū)動器電路的動態(tài)能力已經(jīng)足夠的許多情況下，沒有脈沖的工作是安全地可能的。所使用的脈沖適時地位于整流之后，優(yōu)選地在整流之后不久，S卩，在極性改變后至多30%的半周期的時間間隔內(nèi)，優(yōu)選地在低于20%之內(nèi)。附加地，在整流之前的脈沖可以被提供。通常，脈沖可以在每個半周期中被限定，雖然，應(yīng)當(dāng)理解，正如從優(yōu)選實施例的描 述中可以清楚的，脈沖高度可以被選擇，以使得在一些間隔沒有施加任何脈沖，例如，在燈的最初燃燒間隔中。在優(yōu)選的實施例中，驅(qū)動器電路的動態(tài)電壓傳遞能力可以被更特別地影響，以使得在后期壽命獲得更高的動態(tài)能力。另外優(yōu)選的，動態(tài)能力至少在燈壽命的間隔中(另外優(yōu)選地在整個壽命期間)單調(diào)増大。對于通過提供不同高度的脈沖來影響動態(tài)能力的優(yōu)選方法，這意味著在燈的全部壽命中，至少存在第一、早期時間和第二后期時間，其中，脈沖高度在第一、早期時間處比在第二、后期時間處更低。例如，優(yōu)選的是，在2500h的燈壽命處，脈沖高度比在壽命開始時更高。還優(yōu)選的是，脈沖高度在第一和第二時間之間的間隔中增大，或者甚至在整個壽命期間單調(diào)増大，即，脈沖高度從不低于先前的值。特別優(yōu)選地，在燈的壽命期間，存在至少ー個間隔，其中，脈沖高度值在燈壽命期間強(qiáng)烈地單調(diào)増大，該增大可以具有變化的或者恒定的(線性)斜率。根據(jù)本發(fā)明的另ー個實施例，燈可以利用至少在壽命間隔內(nèi)逐漸增加的脈沖高度或者寬度的脈沖來驅(qū)動，以獲得較高的光通量。在許多燈中，燈效率和因而從恒定電功率得到的光通量將在燈壽命期間，至少在其間隔內(nèi)降低。例如，對于燈壽命的500 h的間隔，如果燈利用恒定的電工作條件來驅(qū)動，就可以觀察到例如ー些每瓦特2-10流明的燈效率的損耗。損耗在早期的燈壽命或者后期壽命中的間隔之間可以變化。根據(jù)優(yōu)選的實施例，該影響可以通過至少在例如大于300 h (優(yōu)選地，900 h或者更大)的壽命間隔內(nèi)提供逐漸增大的脈沖高度或者寬度的脈沖來抵銷。這些脈沖可以是在整流之后所提供的相同脈沖，以確保如上所討論的燈的穩(wěn)定的再次點燃。可替代地或者附加于此地，逐漸增大的脈沖可以在各自壽命間隔的每個半周期期間的其它時間處被提供。提供更長的和/或更高的電流脈沖增大燈的效率。通過提供逐漸増大的脈沖，在燈的壽命期間的效率損耗可以被減小，以使得在各自間隔結(jié)束時，利用逐漸增加的脈沖得到的燈效率將比在利用無脈沖或者恒定脈沖工作的可比較的實例中更高。特別優(yōu)選的，在各個間隔中燈效率的損耗的影響可以通過根據(jù)確定的效率損耗來特別地選擇脈沖高度的増大而補(bǔ)償，以使得至少基本上恒定的效率可以在間隔內(nèi)部獲得。在本上下文中，如果對于500 h的壽命間隔，每瓦特流明中的流明效率變化不大于4 lm/W，進(jìn)ー步優(yōu)選地不大于2 lm/W，就假定是基本上恒定的效率。根據(jù)另ー個優(yōu)選實施例，在燈壽命的最初間隔中不提供脈沖。在最初間隔結(jié)束之后，然后提供可以具有固定的或者可變的脈沖高度的脈沖。以此方式，避免了不必要的脈沖工作。在其中不提供脈沖的最初間隔可以具有例如300 h或者更長的短持續(xù)時間，然而，還可以具有1000 h或者更長、或者甚至2000 h或者更長的長得多的無脈沖的最初間隔。正如將從優(yōu)選實施例的討論中變得明顯的，在優(yōu)選的應(yīng)用中，在燈壽命期間的脈沖高度PH的曲線可以限定在最小值和最大值曲線之間。此外，可以限定優(yōu)選值的曲線。例如，對于燈的500 h的壽命，脈沖高度可以以100%-210%來選擇，優(yōu)選地以所提出的最優(yōu)值的120%的+/-20%來選擇。在2250 h時，脈沖高度優(yōu)選地是110%-225%，進(jìn)ー步優(yōu)選的是160%+/-20%。根據(jù)優(yōu)選實施例的放電燈是具有低于40W的額定功率，特別優(yōu)選的，20-30W的放電燈。燈由驅(qū)動器電路以其額定功率來驅(qū)動，本發(fā)明特別地應(yīng)用到放電燈，其具有30 Ul或者更小(特別優(yōu)選地12-25 yl)的小容積的放電容器。優(yōu)選的燈具有10-20bar冷壓的稀有氣體(例如，侃)和金屬齒化物(其可以以100_400ii g的優(yōu)選的量來設(shè)置并且可以優(yōu)選地包括NaI和ScI3)的填充。燈優(yōu)選地?zé)o汞。此外，本發(fā)明優(yōu)選地應(yīng)用到具有150-400 u m直徑的圓柱形電極的燈，優(yōu)選地用沒有釷的鎢材料。 所提供的脈沖寬度可以是例如半周期持續(xù)時間的1%_25%。優(yōu)選的值小于20%,優(yōu)選地小于15%。


參考以下所描述的實施例，本發(fā)明的這些和其它方面將是顯然的并且將被闡述，其中
圖I示出了放電燈的示意性側(cè)視 圖2示出了包括燈和驅(qū)動器電路的放電照明布置的電路 圖3a、3b不出了說明1ぃUlj和Ud的不意 圖4a、4b不出了具有不同整流脈沖的設(shè)定電流值的時序 圖5示出了在壽命L期間所要求的再次點燃電壓的 圖6示出了示出了在壽命L期間的脈沖高度PH的 圖7示出了根據(jù)脈沖高度的動態(tài)電壓傳遞能力的 圖8示出了根據(jù)脈沖寬度的動態(tài)電壓傳遞能力的 圖9示出了在壽命L期間燈效率損耗的圖。
具體實施例方式本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動放電燈的方法和裝置，以及涉及包括燈和驅(qū)動器的對應(yīng)的組件。以下，將針對在交通工具頭燈中的汽車應(yīng)用來描述這種組件和對應(yīng)的工作方法的實施例。然而，將理解的是，本發(fā)明不限于此，并且其不意在排除用于非汽車應(yīng)用的燈。圖I示出了高壓氣體放電燈10的側(cè)視圖。燈包括具有兩個電接觸14的基座12，所述電接觸14與燈頭16在內(nèi)部連接。燈頭16由放電容器20周圍的石英玻璃的外燈泡18組成。放電容器20也由石英玻璃制成，并且限定具有突起、圓柱形(桿形)電極24的內(nèi)部放電空間22。來自放電容器的玻璃材料還在燈10的縱向方向延伸，以密封與包括扁平鑰箔26的電極24的電連接。外燈泡18在其中心部分具有圓柱形形狀并且被布置在放電容器20周圍一段距離，由此限定外燈泡空間28。外燈泡空間28被密封。通常，放電容器22包括稀有氣體和金屬鹵化物的填充。外燈泡空間28具有優(yōu)選減少的壓カ(在1000 mbar以下)的氣體填充，從而獲得被限定的、有限的熱傳導(dǎo)。正如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的，不同形狀、尺寸和瓦數(shù)的所示類型的高壓氣體放電燈本身是已知的。本發(fā)明主要集中于低于40W額定功率，優(yōu)選地在20和30瓦額定功率之間的低功率汽車燈。燈在放電容器20中具有無汞的填充。具體地，本發(fā)明的實施例將鑒于樣品25W燈來描述，其可以由以下參數(shù)來表征 放電容器具有內(nèi)徑2. 2_和外徑5. 5mm的橢圓形或者圓柱形的內(nèi)部和外部形狀，放
電容器容積19. 5 ill
放電容器填充14 bar冷壓カ的氙，包括NaI、ScI3和可選的其它鹵化物的200 y g鹵·化物
電極桿形，直徑250 ii m、光學(xué)的電極距離3. 9mm 電極材料鎢，無釷
外燈泡密封并以減少的壓力填充有氣體。圖2示出了放電照明組件30，其包括驅(qū)動器電路12、控制器40、點燃電路14和燈10。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的是，通過將高壓施加到用于生成電弧放電的電極24之間而將在圖I中所示出類型的放電燈10點燃。在點燃之后，燈10利用高電流以增高的序列來驅(qū)動。在完成大約60秒的增高序列之后，燈10以具有至少基本上矩形波形的交變燈電流ん的穩(wěn)定狀態(tài)來驅(qū)動。燈電流し的大小通過閉環(huán)反饋控制來調(diào)節(jié)，以調(diào)整時間平均的電功率到(在優(yōu)選的實例中)25W的額定值。燈的壽命L在從制造以來的工作小時中被測量。正如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所已知的，針對放電燈壽命L的測試的標(biāo)準(zhǔn)序列包括在冷卻之后連續(xù)不斷地關(guān)燈和再返回開燈，以模擬真實的工作循環(huán)。正如由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的，組件30的部件以簡化的方式來示出，其中，一些元件已經(jīng)被省略。因而，完整的點燃電路包括高壓變壓器用來生成點燃電壓。因為點燃電路本身對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是在先已知的，并且因為本發(fā)明處理燈10的穩(wěn)態(tài)行為，所以點燃電路14在圖2中被示出僅僅包括與點燃電路14的高壓變壓器(未示出)的次級側(cè)對應(yīng)的電感レ。因為點燃電路的剰余部件在穩(wěn)態(tài)中是不工作的，所以在此處僅僅電感L1是相關(guān)的。燈10處的電壓Ul由驅(qū)動器電路12來供給，作為施加到點燃電路14的電感L1和燈10的串聯(lián)連接上的驅(qū)動器電壓Ud。正如圖2中所示出的，驅(qū)動器電路12在優(yōu)選的實例中包括DC/DC轉(zhuǎn)換器15和具有開關(guān)S1-S4的全橋開關(guān)配置。例如12V的輸入直流板電壓Ub在DC/DC轉(zhuǎn)換器15中被轉(zhuǎn)換成大約400V開路電壓的受控直流電壓U0。DC/DC轉(zhuǎn)換器15的工作被控制，優(yōu)選地通過由控制器40控制其中的至少ー個開關(guān)元件。正如將由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的，不同類型的DC/DC開關(guān)轉(zhuǎn)換器電路是已知的，其可以用來獲得受控的輸出電壓U0。由電容C濾波的受控直流電壓U0被全橋配置中的開關(guān)S1-S4轉(zhuǎn)換成基本上矩形波形的理想交變電壓UD。開關(guān)S1-S4可以是半導(dǎo)體開關(guān)元件，例如，F(xiàn)ET0驅(qū)動器電路12由控制器電路40來控制，以使得燈電流ら根據(jù)設(shè)定的電流值Iset來獲得。設(shè)定的電流值Isrt是由外控制環(huán)(未示出)來供給，從而以在本實例中為25W的恒定電功率來驅(qū)動燈10。控制器電路40接收燈電流し的度量，并且驅(qū)動DC/DC轉(zhuǎn)換器15和開關(guān)S1-S4，從而最小化控制偏差I(lǐng)^IS6t?？刂破?0在閉環(huán)控制中起作用，以連續(xù)不斷地調(diào)節(jié)電壓U0,以及打開和閉合用于正極的開關(guān)SpS4和用于負(fù)極驅(qū)動器輸出電壓Ud的開關(guān)S2、S30正如本身為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在先已知的，控制器40由此根據(jù)設(shè)定值Iset控制燈電流Il。圖4a、4b示出了用于本發(fā)明不同實施例的設(shè)定電流值Iset的時間變化。通常，設(shè)定電流Isrt的波形是如點線所示出的矩形，即，其在本實例中利用400Hz的整流頻率來整流，其中，在每半周期中，電流值Isrt仍然基本上恒定在值Iplat_，其具有相同的大小，但是具有對于鄰近的半周期相反的極性。圖3a示出了 對于相應(yīng)地受控的驅(qū)動器電路12，在燈10的穩(wěn)態(tài)工作的時間內(nèi)驅(qū) 動器電壓UD、以及因而得到的燈處的電流込和電壓Ul的變化。驅(qū)動器電壓Ud以點線、燈電壓Ulj以虛線、以及燈電流]^以削減虛線(slash dotted line)線來示出。通常，UD、^和込具有基本上矩形的波形，S卩，它們在整流(S卩，極性反轉(zhuǎn))之間保持基本上恒定。在優(yōu)選的實施例中，燈10以400Hz來工作，以使得每個半周期具有I. 25 ms的持續(xù)時間。在每個半周期的恒定部分，基本上恒定的電弧存在在燈10的電極24之間。一旦整流，電弧很快熄滅并且然后利用反轉(zhuǎn)的極性快速地被再次點燃。正如圖3a中所示出的，驅(qū)動器電壓Ud示出了直接在每次整流之后的小電壓峰32。如圖3a中所圖示出的，在整流周圍(即，在時段34內(nèi))的％、隊和込的時間變化在圖3b中用放大的時間比例來示出。正如此處可見的，一旦整流，驅(qū)動器電壓Ud快速地改變極性。然而，因為Ud被施加到電感L1和燈10的串聯(lián)連接上，電流込由于電感L1僅僅穩(wěn)定地改變。同樣，燈電壓Ul慢慢改變，直到電弧熄滅。此后，連續(xù)施加的驅(qū)動器電壓Ud獲得，以增加燈電壓隊直到整流后時間も處的再次點燃點36，在此處，反轉(zhuǎn)極性的電弧被再次點燃。在再次點燃之后，燈電流し快速升高，直到燈電壓Ul和燈電流し達(dá)到各自半周期的恒定部分，其中，燈電壓Ul等于驅(qū)動電壓UD。正如圖3a、3b中可見的，所傳遞的驅(qū)動器電壓Ud包括在毎次整流后不久被傳遞的峰或者脈沖32。因而，電壓Ud在整流后很短的時間間隔中比在剰余的半周期中更高。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如上所述的放電燈10的整流不總是成功的。在放電燈10的工作中，可能出現(xiàn)電弧未被成功再次點燃以使得燈可能熄滅的情形。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種整流問題可能源自由于燈10的老化而引起的改變。放電燈在幾百個小時的很長時段上的工作中，燈在壽命L期間改變其屬性。對燈10的改變包括在電極24處的可能燒損以及對放電容器20的機(jī)械改變和對其中所含有的填充的化學(xué)改變。本發(fā)明人在試驗中已經(jīng)確定放電燈中的整流問題更可能發(fā)生在燈壽命L的后期。本發(fā)明人已經(jīng)調(diào)查了在穩(wěn)態(tài)中整流后(圖3b中t=tK處的再次點燃點36)的燈的再次點燃。在點36處所要求的再次點燃電壓取決于燈參數(shù)，特別地取決于電極24的參數(shù)。特別地，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對于更厚的電極以及對于用不包括固態(tài)發(fā)射器的材料(例如，釷)的電極，所要求的再次點燃電壓更高。特別地，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)所要求的再次點燃電壓取決于燈壽命。對于上述的樣品燈，進(jìn)行了試驗來測量根據(jù)燈壽命L的所要求的再次點燃電壓。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)雖然在早期壽命中燈樣品可以顯示以低電壓(諸如例如，30 V)已經(jīng)成功點燃，但是所需要的電壓在燈壽命后期中可能明顯更高并且在大于2000 h時達(dá)到例如70-90 V的值。實際的再次點燃時間tK可以變化。然而，優(yōu)選地是，保持、很低，例如，在IOOy s以下。正如圖2中的電路圖中可見的，驅(qū)動器電壓Ud被施加到電感L1和燈10的串聯(lián)連接上。因而，驅(qū)動器15需要供給驅(qū)動器電壓UD，其至少等于電感L1上的壓降和燈10所要求的再次點燃電壓的和。電感L1上的壓降可以根據(jù)典型地在0.5和I. 5 mH之間的電感值、電流值ら和直到再次點燃的時間tK來變化。對于壓降的良好估計值可以是10-20 V。圖5示出了在燈壽命L期間所要求的驅(qū)動器電壓Ud的曲線。此處，實線示出了平均的所要求的再次點燃電壓。最大值曲線以點線來示出，最小值曲線以虛線來示出。圖5中的平均值曲線代表從試驗中發(fā)現(xiàn)的、根據(jù)燈壽命的樣品燈的再次點燃電壓，加上在電感L1上所估計的壓降。實際值被發(fā)現(xiàn)從在圖5中所示出的平均值開始統(tǒng)計地變化。與電感·L1上壓降的不同估計值一起，所示出的最小值和最大值曲線被確定。此外，驅(qū)動器電路12的動態(tài)行為被確定。正如圖3b中所示出的，驅(qū)動器電路的輸出電壓Ud快速地改變極性，并且然后増加，以便于獲得燈電流し的理想正值。但是，雖然圖3b示出了沒有問題的整流和再次點燃的實例，然而在燈壽命后期中的較高的所要求的再次點燃電壓(見圖5)可以防止電弧的成功再次點燃，如果驅(qū)動器電壓Ud不足夠高以傳遞必須的再次點燃電壓(以及附加的，在電感L1上的壓降)。驅(qū)動器電路12因而需要能夠供給足夠高的驅(qū)動器電壓UD，以保證再次點燃。驅(qū)動器電路12在整流后快速地供給某ー電壓級別Ud的能力是驅(qū)動器電路12的動態(tài)電壓傳遞能力。對于給定的驅(qū)動器電路12，該動態(tài)電壓傳遞能力可以被發(fā)現(xiàn)為能夠在整流后限定的傳遞時間tD處所傳遞的最大電壓。在本上下文中，如圖3b中所示出的，將考慮50 y s的固定的傳遞時間tD。固定的傳遞時間tD可以基本上對應(yīng)于所希望的再次點燃時間tK，但是因為tK的實際值可以變化，所以tD和、將肯定不總是相同的。正如所討論的，驅(qū)動器電路12根據(jù)燈電流込和此處用的設(shè)定值Iset來控制。對于根據(jù)如圖4a、4b中點線所示出的矩形設(shè)定值Is6t的控制，驅(qū)動器電路12具有固定的動態(tài)電壓傳遞能力，即，可以在被考慮的傳遞時間tD處傳遞的恒定最大電壓。在本實例中，該電壓級別對應(yīng)于如圖5中水平線所示出的90 V。因而，對于圖2的照明布置，當(dāng)根據(jù)矩形Iset來控制時，驅(qū)動器電路12可以在整流之后的時間tD50 u m處僅僅供給直到90V的最大電壓。正如從圖5中可見的，對于平均的所要求的再次點燃電壓的測量曲線(實線)，這意味著對于大約450 h的最初時期，驅(qū)動器電路12將能夠向點燃電路14和燈10供給足夠高的驅(qū)動器電壓UD。因而，在該450 h的最初時期，將不預(yù)期任何整流問題。然而，在圖5中的點60處，燈10的所要求的再次點燃電壓超過可由驅(qū)動器12傳遞的90 V。因而，從點60開始，驅(qū)動器12可能在及時地再次點燃燈10方面不成功，以使得燈可能熄滅。在圖4a、4b中所示出的實線中，示出了可替代的設(shè)定電流值Iset，其中，在設(shè)定電流Iset的矩形波形上，脈沖50被疊加，其在圖4a的第一實例中在整流后不久被施加。脈沖50可以由它們的脈沖寬度PW、它們的脈沖高度PH以及相對于整流時間的適時位置來限定。此處，將使用以下限定
脈沖寬度將相對于電流Isrt的半周期持續(xù)時間以百分比來限定。雖然脈沖寬度的度量在如圖4a、4b中所示出的全矩形脈沖的情況中是清晰的，但是在其它形狀的情況下，脈沖寬度PW將在半最大值點(half maximum points)之間被測量。脈沖高度PH將在脈沖期間相對于穩(wěn)定狀態(tài)電流Iplateau以百分比限定為電流值Iset。在脈沖形狀不同于矩形脈沖的情況下，將考慮電流最大值。如圖4a中所示出的，對于第一實施例，脈沖50直接在整流之后被施加。這促使了圖2中的控制器40的閉環(huán)控制，以在整流之后快速地増加驅(qū)動器電壓UD。在圖4b的可替代的第二實施例中，脈沖在整流之前(脈沖52)和之后(脈沖50)被施加。 本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以選擇脈沖寬度PW和脈沖高度PH的不同值，以影響驅(qū)動器12的動態(tài)電壓傳遞能力。圖7示出了在整流之后50 y s的限定的傳遞時間tD之后可得到的最大電壓Ud依賴于脈沖高度PH的依賴性。如所示出的，驅(qū)動器12的動態(tài)能力可以因而由從控制器40所施加的控制來明顯影響，而不需要對驅(qū)動器電路12的任何其它的改變，因而，通過選擇合適的脈沖50，可以獲得驅(qū)動器電路12的理想的動態(tài)能力。然而，應(yīng)當(dāng)記住這些脈沖具有缺點，例如，對于電路30的元件的增加的損耗和較高的總體要求，以使得將避免脈沖的不必要施加以及不必要高的脈沖高度和寬度。特別地，脈沖工作對于供給用于放電照明組件工作的電功率的系統(tǒng)可以具有明顯的影響，即，在用于交通工具板網(wǎng)的汽車照明的情況中。在脈沖期間，所要求的電功率不是恒定的，而是增大。這些負(fù)載變化對于板網(wǎng)具有明顯的影響。因而，根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)導(dǎo)出在設(shè)定的電流值Iset中整流之后所供給的電流脈沖50的限定的極限。關(guān)于脈沖寬度PW，本發(fā)明人已經(jīng)考慮了不同的脈沖寬度。圖8示出了 對于半周期持續(xù)時間的0% (無脈沖)直到25%的脈沖，驅(qū)動器電路12的動態(tài)能力。對于在半周期的1%和25%之間、優(yōu)選地在2%-20%之間的脈沖寬度PW，已經(jīng)獲得了令人滿意的結(jié)果。在半周期的3-15%處已經(jīng)建立了大約最佳的電壓。為了獲得驅(qū)動器電路12的理想的可變動態(tài)能力，本發(fā)明人提出將根據(jù)燈壽命L施加脈沖高度PH。通常，施加到最新制造的燈上的脈沖高度PH應(yīng)小于施加到2500燃燒小時的燈壽命的燈上的脈沖高度PH。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在ー些放電組件設(shè)計中，對于工作的最初時期無需施加任何脈沖(PH=100%)。從這之后，脈沖高度PH應(yīng)增加以確保具有成功的再次點燃的整流。正如圖5中所示出的，對于最小值曲線(虛線)，由驅(qū)動器電路12可得到的90 V是足夠的，直到2000 h燈齡的點62處。在該最小值的方法中，僅僅在該最初時期之后利用脈沖50來啟動是足夠的。圖6示出了脈沖高度PH (在本實例中，對于10%的固定脈沖寬度PW)可以如何在燈壽命L中變化。在圖6中，實線說明被推薦的曲線，其中脈沖高度PH的值被選擇為高得足以保證成功整流，但是仍然相當(dāng)?shù)鸵韵拗飘a(chǎn)生的缺點。點線示出了被提出的最大值曲線，其說明了脈沖高度PH的最高值，就缺點而言，所述最高值提供高安全界限并且仍然被認(rèn)為是可忍受的。相似的，如虛線所示出的曲線是最小值曲線，其說明了整流脈沖高度PH的被推薦的最小值。然而，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)，對于圖5中的最小值曲線，僅僅存在非常有限的安全界限。因而，對于被選擇在圖5中的最小值和最大值曲線之間的脈沖，可以希望的是，燈的不利之處和故障率將仍然是可以忍受的。然而，可取的是，選擇脈沖高度PH更接近如圖6中實線所示出的最優(yōu)曲線。在圖6的最小值曲線中，在最初間隔時直到2000 h的燈齡L，沒有施加任何脈沖エ作(PH=100%)。在L=2000 h (點62)之后，脈沖高度PH隨著燈壽命L線性地增加，直到在燈壽命L=2500 h時PH=125%的值。對于工作超過L=2500 h，優(yōu)選地是，線性地使最小值曲線繼續(xù)。根據(jù)圖6的最大值曲線，對于最新制造的燈，脈沖高度PH以150%開始并且在工作的最初時期中已經(jīng)增加，直到在L=500 h處的PH=210%的值。從該時刻開始，脈沖高度PH 線性地增加，以使得在L=2000 h處達(dá)到脈沖高度PH=220%。對于工作超過L=2000 h，線性地繼續(xù)増大。圖6中所提出的最優(yōu)曲線示出了 對于最新制造的燈，在450 h的最初間隔直到圖5的點60，沒有脈沖工作(PH=100%)，其中，所要求的再次點燃電壓(加上電感LI上的壓降)取代從驅(qū)動器電路12可以得到的90 V，而沒有脈沖。因而，根據(jù)最優(yōu)曲線，超過燈壽命L的450 h提出了脈沖工作，而脈沖高度PH首先線性增加，直到L=500 h處的PH=120%。脈沖高度PH然后在燈壽命期間進(jìn)一歩増大，盡管具有較小的斜率，直到L=2000 h處的155%。對于超過L=2000 h的工作，曲線以相同的斜率繼續(xù)。如上所述的工作可以通過在由外部恒定功率控制環(huán)所供給的設(shè)定電流值Isrt上疊加脈沖而在照明組件30中實現(xiàn)。相應(yīng)的脈沖高度和寬度值可以存儲在查詢表中。微控制器連續(xù)不斷地確定燈的壽命し壽命L的值然后用在查詢表中，以確定脈沖的脈沖高度PH，所述脈沖疊加到設(shè)定的電流值Isrt的矩形波形上。因而已經(jīng)示出包括整流脈沖50 (其中，至少一部分脈沖50在整流之后被施加)的設(shè)定電流值Isrt可以用來調(diào)節(jié)動態(tài)電壓傳遞能力，以確保在燈10的整個壽命的良好整流屬性，同時避免不必要的不利之處。在燈壽命L期間施加大小増大的脈沖還對燈的工作(即，對燈的效率以及因而由燈10所生成的全部光通量)具有另外的影響。燈10利用恒定的工作功率來驅(qū)動。然而，由燈10所生成的光通量(其以流明(Im)來測量)以及燈效率(即，得到的光通量除以電功率，以每瓦特的流明(lm/W)來測量)通常在燈壽命L期間降低。這被已知為光通維持率(lumenmaintenance)0圖9示出了說明利用恒定的脈沖高度PH和脈沖寬度PW的脈沖來驅(qū)動本樣品25W燈的效率對壽命L的依賴性的圖。如所示出的，燈效率在壽命L期間從86 lm/W (對于樣品25W燈的2150 Im的光通量)的最初值在工作的3000 h內(nèi)減小大約15%。如果燈利用燈電流込上的脈沖來驅(qū)動，所獲得的效率可以増大。正如以下表I中所示出的，在脈沖工作中的燈效率在無脈沖(PH=100%，Pff=0%)情況下獲得的基礎(chǔ)效率上增大，并且利用更高的脈沖高度PH來進(jìn)ー步増大。表I :樣品25W燈的流明輸出的增大值
IPW=10% IPW=20% [pw=30% :
PH=I00% +/-01m +/-01m +/-01m ^
PH=120% l+/-01m 1+/-0Im [+251m :
權(quán)利要求
1.一種放電照明組件，具有 -放電燈(10)，包括具有用于形成電弧放電的兩個電極(24)的放電容器(20)， -驅(qū)動器電路(12)，向所述燈(10)供給電功率， -其中，所述電功率被供給為交變的燈電流(IJ和/或交變的燈電壓( )，在其正值和負(fù)值的半周期之間具有整流； -其中，所述驅(qū)動器電路被控制，從而能夠在整流之后10-100μ s的預(yù)定傳遞時間(tD)處以電壓等級(Ud)來傳遞所述電功率，所述電壓等級(Ud)在所述燈(10)的壽命(L)期間變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的組件,其中， -控制器(40)控制所述驅(qū)動器電路(12)，以根據(jù)設(shè)定值(Isrt)傳遞所述燈電流(IJ和/或燈電壓(隊)，其中，所述設(shè)定值(Iset)包括具有脈沖高度(PH)的脈沖(50)， -所述脈沖(50)適時地位于整流后， -其中，所述脈沖高度(PH)根據(jù)所述燈(10)的壽命(L)來變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的組件，其中， -所述電功率被供給為交變的燈電流(IJ， -以及其中，所述控制器(40)控制所述驅(qū)動器電路(12)，以根據(jù)設(shè)定電流值(Isrt)傳遞燈電流(IJ，其中，所述設(shè)定電流值(Iset)包括具有根據(jù)所述燈(10)的壽命(L)變化的脈沖高度(PH)的脈沖(50)。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求2-3中一個的組件，其中， - 所述脈沖高度(PH)在所述燈(10)的所述壽命(L)的第一、早期時間所施加的第一脈沖高度值和在所述燈(10)的所述壽命(L)的第二、后期時間所施加的第二脈沖高度值之間增大。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的組件，其中， -所述脈沖高度(PH)在所述第一時間和所述第二時間之間單調(diào)增大。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求2-5中一個的組件，其中， -在最初時間間隔直到壽命值范圍內(nèi)不提供脈沖， -以及其中，在所述壽命值之后提供脈沖。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求2-6中一個的組件，其中， -在所述燈(10)的壽命的500h處的脈沖高度是100% - 210%， -以及其中，在所述燈(10)的壽命的2225h處的脈沖高度是110% - 225%。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求2-7中一個的組件，其中， -在所述燈(10)的壽命的500h處的脈沖高度(PH)是100% - 140%， -以及其中，在所述燈(10)的壽命的2000h處的脈沖高度(PH)是130% - 170%。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求2-8中一個的組件，其中， -所述脈沖具有半周期持續(xù)時間的1%_25%的脈沖寬度(PW)。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求中一個的組件，其中， -控制器(40)控制所述驅(qū)動器電路(12)，以根據(jù)設(shè)定值(Iset)傳遞所述燈電流(IJ， -其中，所述設(shè)定值(Iset)包括具有脈沖高度(PH)和脈沖寬度(PW)的脈沖(50，52)， -其中，所述脈沖高度(PH)和/或脈沖寬度(PW)至少在壽命間隔內(nèi)被確定，以根據(jù)所述燈(10)的壽命(L)來増大，從而與利用恒定脈沖工作相比獲得更高的光通量。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的組件，其中， -所述脈沖高度(PH)被選擇以根據(jù)所述壽命(L)増大，從而使得所述光通量在所述壽命間隔內(nèi)基本上恒定。
12.根據(jù)以上權(quán)利要求中一個的組件，其中， -所述放電燈(10)利用20-30W的時間平均的電功率來驅(qū)動。
13.根據(jù)以上權(quán)利要求中一個的組件，其中， -所述傳遞時間tD是50 y S。
14.根據(jù)以上權(quán)利要求中一個的組件，其中， -所述放電燈(10)具有30 ill或者更小容積的放電容器，其填充有10-20 bar冷壓カ的稀有氣體和金屬鹵化物，其中，所述填充無汞， -以及其中，所述電極(24)是具有150-400 iim直徑的圓柱形形狀。
15.ー種使放電燈(10)工作的方法，所述放電燈包括具有用于形成電弧放電的兩個電極(24)的放電容器(20)， -其中，驅(qū)動器電路(12)向所述燈(10)供給電功率作為交變的燈電流(し)和/或交變的燈電壓(隊)，在其正值和負(fù)值的半周期之間具有整流， -其中，所述驅(qū)動器電路被控制，從而能夠在整流之后IO-IOOil s的預(yù)定傳遞時間(tD)處以電壓等級(Ud)來傳遞所述電功率，所述電壓等級(Ud)根據(jù)所述燈(10)的壽命(L)來變化。
全文摘要
描述了放電照明組件和使放電燈10工作的方法。放電燈10包括具有用于形成電弧放電的兩個電極24的放電容器20。驅(qū)動器電路12向燈10供給電功率，作為交變的燈電流IL和/或交變的燈電壓UL，在正值和負(fù)值的半周期之間具有整流。驅(qū)動器電路12被控制，從而能夠在整流之后10-100μs的預(yù)定傳遞時間tD處傳遞根據(jù)燈10的壽命L而變化的電壓等級UD。
文檔編號H05B41/392GK102860136SQ201180019970
公開日2013年1月2日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月21日
發(fā)明者M.哈亞科, L.達(dá)布林格豪森, E.T.M.德科寧格, J.巴姆 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司