CN101978786B - 使高压放电灯系统的绝缘要求最小化的方法和驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于使高压放电灯系统的绝缘要求最小化的方法，该高压放电灯系统具有驱动装置，该驱动装置产生用于点燃高压放电灯的高电压，其中在灯启动时施加的点燃电压时间总和被最小化，点燃电压时间总和是所有时间段Z_i之和，在这些时间段期间点燃电压的数值超过点燃电压界限，并且点燃电压界限定义为所施加的高电压的根据数值的最大值的因子范围。本发明同样涉及一种驱动装置，其应用该方法。

Description

使高压放电灯系统的绝缘要求最小化的方法和驱动装置

技术领域

本发明涉及一种用于使点燃高压放电灯时的绝缘要求最小化的方法，该高压放电灯具有驱动装置，该驱动装置生成用于点燃高压放电灯的高电压，并且执行所述方法。

背景技术

本发明基于一种用于使点燃根据独立权利要求所述类型的高压放电灯时的绝缘要求最小化的方法。高压放电灯的传统的驱动装置通常使用相当简单的方法来点燃高压放电灯。高压放电灯(下面也称作灯)被施加以高电压脉冲，这些高电压脉冲具有足够的电压以便在放电灯中在灯电极之间产生介电击穿。因为并非每个灯都在第一点燃脉冲时马上点燃，所以该灯被施加以多个点燃脉冲，这些点燃脉冲概括为所谓的点燃脉冲群(Zuendpulspaketen)。多个这种点燃脉冲群以预先确定的间距发送给灯，如从图3中可以看到的那样。特别是在不允许高压放电灯的热复燃的驱动装置情况下，会出现如下情况：灯被关断，并且随后立即又被接通。然而灯于是过热以便能够又以该驱动装置点燃。因此，这些驱动装置设计为使得其在大约20min至25min的很长的时间上以短的间距始终不断地将点燃脉冲群(所谓的短脉冲群(Burst))发送给灯，以便能够将冷却状态中的灯尽可能快地再点燃(参见图3)。如果出现这种情况，则在灯系统的高电压范围中的整个绝缘承受数百至数千的不必要的高电压脉冲。这当然也适用于未被装配的灯的情况。在没有灯的情况下，整个绝缘受到特别的负荷。已表明的是，正是在多个设备中通常带有非常短地彼此相继的高电压脉冲的非常长的短脉冲群对于整个高压绝缘是非常有害的，并且在时间的过程中绝缘的故障的可能性越来越大。对于绝缘要求，在下文中表示：从产生高电压的电路装置至通常安装到外灯泡中的高压放电灯燃烧器将高电压脉冲施加到高压放电灯系统的整个绝缘。整个绝缘应当理解为从高电压源直到高压放电灯燃烧器的装置的所有绝缘部分，即例如线缆、插头、灯座和外灯泡绝缘。高电压源为了借助高电压来点燃灯的目的而产生的所有部分被称为高电压。在此，高电压是否通过脉冲点燃方法或者谐振点燃方法来产生是无关紧要的。任务

本发明的任务是，提出一种用于使点燃高压放电灯时的绝缘要求最小化的方法，该方法可以由驱动装置来执行，该驱动装置生成用于点燃高压放电灯的高电压。

同样，本发明的任务的是，提出一种驱动装置，使得执行所述方法。

发明内容

根据本发明，该任务的解决借助一种用于使高压放电灯系统的绝缘要求最小化的方法来实现，该高压放电灯系统具有驱动装置，该驱动装置生成用于点燃高压放电灯的高电压，其中在灯启动时所施加的点燃电压时间总和被最小化。点燃电压时间总和是所有时间段Zi之和，在这些时间段期间点燃电压的数值超过点燃电压界限。点燃电压界限定义为所施加的高电压的根据数值的最大值的因子范围。在此，根据数值的最大值是如下电压的数值的最大值：在点燃电压施加期间，其总计出现至少2μs。

在此，因子范围优选在0.6到0.95之间，特别优选在0.8到0.9之间。由此，对于根据本发明的方法仅仅计算了施加到高压放电灯上的电压，这些电压一方面也实际有助于点燃，然而另一方面也对绝缘显著地提出了要求。

如果第一时间间隔(t_a|n＝0…n1)的点燃电压时间总和与第二时间间隔(t_b|n＝n1+1…n2)的点燃电压时间总和的比值

大于1/4，则这提供了低的绝缘要求的优点。在第一时间间隔(t_a|n＝0…n1)的点燃电压时间总和与第二时间间隔(t_b|n＝n1+1…n2)的点燃电压时间总和的比值

大于1/2的情况下，低的绝缘要求的优点特别大。

第一时间间隔(t_a)的持续时间优选在1s到2min之间，特别优选在30s到1min之间。而第二时间间隔(t_b)的持续时间优选在15min到25min之间，特别优选为20min。

当第一时间间隔(t_a)中生成0.5s至1.5s的群持续时间的点燃脉冲群，其中两个点燃脉冲群之间的间距为7s至35s时，可以特别好地点燃冷的高压放电灯。在第二时间间隔(t_b)中生成的、群持续时间为0.05s至0.15s、两个点燃脉冲群之间的间距为30s至7min的点燃脉冲群针对热的高压放电灯的点燃而优化。当在第二时间间隔(t_b)中检测到灯击穿，则产生具有0.5s至1.5s的群持续时间的点燃脉冲群可以再更好地启动高压放电灯。借助该措施，可以由第一介电击穿来生成可靠的灯点燃。

当先前测量的高压放电灯的关断持续时间大于等于20min时，则对于第一时间间隔(t_a)优选产生0.5s至1.5s的群持续时间的点燃脉冲群，其具有两个点燃脉冲群之间的7s至35s的间距。由此，冷的高压放电灯可以最优地启动，无需另外的点燃脉冲。

在先前测量的小于20min的关断持续时间的情况下，对于第一时间间隔(t_a)生成群持续时间为0.5s至1.5s的点燃脉冲群，并且对于第二时间间隔(t_b)生成群持续时间为0.05s至0.15s的点燃脉冲群。对于第一时间间隔(t_a)在两个点燃脉冲群之间的间距在此为7s至35s，对于第二时间间隔(t_b)在两个点燃脉冲群之间的间隔在此为30s至7min。这些值提供的优点是，一方面热的灯可以在良好地考虑到绝缘的情况下被点燃，另一方面对于更换灯的情况，于是被识别为热的冷灯仍然被良好地启动。

根据本发明的用于使点燃高压放电灯时的绝缘要求最小化的方法的其他有利的扩展方案和改进方案由从属权利要求中以及由下面的描述中得到。

附图说明

下面借助实施例进一步阐述本发明。其中：

图1a示出了针对冷灯的情况用于使点燃高压放电灯时的绝缘要求最小化的根据本发明的第一方法的视图。

图1b示出了针对热灯的情况用于使点燃高压放电灯时的绝缘要求最小化的根据本发明的第一方法的视图。

图2a示出了在第一变形方案中的用于使点燃高压放电灯时的绝缘要求最小化的根据本发明的第二方法的视图。

图2b示出了在第二变形方案中的用于使点燃高压放电灯时的绝缘要求最小化的根据本发明的第二方法的视图。

图2c示出了在第三变形方案中的用于使点燃高压放电灯时的绝缘要求最小化的根据本发明的第二方法的视图。

图3示出了根据现有技术的用于点燃高压放电灯的方法的视图。

具体实施方式

图1a示出了针对冷灯的情况用于使点燃高压放电灯时的绝缘要求最小化的根据本发明的第一方法的图形视图。在竖轴上绘出了施加到灯上的点燃电压，在横轴上绘出了从第一点燃脉冲起所流逝的时间z。因为冷灯可以被立即点燃，所以仅仅需要将一些点燃脉冲群相继地施加到灯上。如果灯到那时还未点燃，则由此必然得出该灯有故障或者没有灯。在本实施例中有两个相继实施的点燃脉冲群，然而它们具有相当长的群持续时间，以便克服灯在冷状态中的差的离子化。总之可以表明的是，在预先确定的第一时间间隔上将具有第一强度IN_ta的点燃电压施加到灯上，以便将该灯启动。在该预先确定的第一时间之后，不再将点燃脉冲施加到灯上。强度在此情况下是在该时间间隔中每单位时间所有施加到灯上的点燃脉冲Z之和，或者是在第一时间间隔期间每单位时间施加到高压放电灯上的点燃电压的绝对持续时间。

图1b示出了针对热灯的情况用于使点燃高压放电灯时的绝缘要求最小化的根据本发明的第一方法的图形视图。在该状态中，灯必须首先冷却，以便能够进行点燃，因此如在现有技术中所描述的那样从开始就持续地对灯施加以点燃脉冲并不是最优的。因此，使用了一种优化的方法，其在点燃脉冲之间设置了较长的时间间隔。因为在驱动装置中实施的灯状态测量可能非常不准确，所以可能的是灯早已冷却，并且因此在短的时间之后可以点燃。因此，仍然从开始就生成点燃脉冲以覆盖这种情况。针对将燃烧的旧灯关断随后不久便通过新的冷灯来替换的情况，必须覆盖这种情况，因为驱动装置并不知道灯是否已被更换。因此，如在冷灯的情况中那样，将具有第一强度IN_ta的点燃电压在预先确定的第一时间间隔t_a上施加到灯上。随后，在预先确定的第二时间间隔t_b上将具有预先确定的第二强度IN_tb的点燃电压施加到灯上。预先确定的第二时间间隔t_b在此明显长于预先确定的第一时间间隔t_a。为此，点燃电压的预先确定的第二强度IN_tb小于预先确定的第一强度IN_ta。如果将点燃脉冲施加到灯上，则预先确定的第一强度IN_ta可以视为每个这种时间间隔所有在该时间间隔中施加的点燃电压的时间段之和(点燃电压时间总和)：

${\mathrm{IN}}_{\mathrm{ta}}=\frac{\underset{i=0}{\overset{n1}{\mathrm{\Σ}}}{Z}_i}{t_a}.$

Z在此如上面已经提及的那样是如下时间段：在该时间段期间点燃电压的数值超过点燃电压界限，并且点燃电压界限定义为所施加的高电压的根据数值的最大值的因子范围(Faktorbereich)。在该时期中各时间段的数目为n1。对于预先确定的第二时间间隔，于是类似地适用：

${\mathrm{IN}}_{\mathrm{tb}}=\frac{\underset{i=n1+1}{\overset{n2}{\mathrm{\Σ}}}{Z}_i}{t_b}.$

图2a示出了在第一变形方案中的用于使点燃高压放电灯时的绝缘要求最小化的根据本发明的第二方法的视图。根据本发明的第二方法是一种简化的变形方案，其中并未进行灯的状态测量。通过这种方式，该驱动装置可以明显更简单并且由此成本更为低廉地实施。然而，因为驱动装置现在并不知道灯的状态，所以该方法必须适于冷灯和热灯。因为已经表明冷灯由于其小的离子化倾向而需要具有较长的群持续时间的点燃脉冲群来最优点燃，所以在开头如在根据本发明的第一方法中那样在热灯的情况下针对时间间隔t_a生成一些长的点燃脉冲群。而如果灯尽管群是长的但未被点燃，则灯可能不冷，而是太热，因此根据本发明的方法更换策略并且延长在随后的时间间隔t_b中的点燃脉冲群之间的间歇。同样已表明的是，对于热灯而言由于其温度所以具有短的群持续时间的点燃脉冲群足以点燃灯。因此，不仅延长间歇，而且也强烈地减小群持续时间。这些措施保证了显著地减小施加到灯上的点燃电压时间总和：

$\underset{i=0}{\overset{n2}{\mathrm{\Σ}}}{Z}_i,$

其中n2是第一时间间隔t_a中的脉冲与第二时间间隔t_b中的脉冲之和。

图2b示出了在第二变形方案中的用于使点燃高压放电灯时的绝缘要求最小化的根据本发明的第二方法的视图。第二变形方案类似于第一变形方案，仅仅是针对点燃热灯的策略不同。在该第二变形方案中，为了点燃热灯，在时间间隔t_b上以非常大的间距将点燃脉冲群施加到灯上，该点燃脉冲群等于用于冷点燃的点燃脉冲群。由于在点燃脉冲群之间的间距比第一变形方案中更大，所以在时间间隔t_b期间点燃电压时间总和相对于现有技术可以同样被明显减小。该变形方案适于高压放电灯，这些高压放电灯在热状态中也具有差的可燃性，因此该第二变形方案相对于第一变形方案也针对热点燃限定了带有较长的群持续时间的点燃脉冲群。

在图2c中示出的第三变形方案中，将根据第一变形方案和根据第二变形方案的方法组合。在此，也首先针对时间间隔t_a以一些长的点燃脉冲群来实施上面已经描述的冷点燃。随后，切换到如第一变形方案中的点燃策略。在时间间隔t_b上以较大的间距将点燃脉冲群施加到灯上。如果驱动装置在时刻t_i检测到在灯电极之间的击穿，则点燃脉冲群被明显延长，以便在进一步的过程中将灯可靠地点燃。借助该策略，实现了明显减小点燃电压时间总和，同时改进灯点燃。于是保护了在高电压范围中的整个绝缘、即还有灯座和在驱动装置中的爬电距离(Kriechstrecken)。

对于根据本发明的方法和变形方案二者都显示出，对于两个时间间隔t_a和t_b存在确定的最优值。第一时间段t_a的持续时间于是在1s到2min之间，特别有利地在30s到1min之间。第二时间段的持续时间于是在15min到25min，特别有利地为大约20min。

施加到灯上的高压还视为点燃电压脉冲z的界限定义为点燃脉冲界限。点燃脉冲界限为在时间段t_a和时间段t_b中施加到灯上的高电压的所有数值的根据数值的最大值的60％到95％的范围中，更为有利地在80％到90％的范围中。根据数值的最大值在此为电压的数值的最大值，在施加点燃电压期间该最大值总计出现至少2μs。

为了将灯的点燃电压特性优化，有利的是，第一时间段和第二时间段的点燃电压时间总和的比值

$\frac{\underset{i=0}{\overset{n1}{\mathrm{\Σ}}}{Z}_i}{\underset{i=n1+1}{\overset{n2}{\mathrm{\Σ}}}{Z}_i}$

在确定的范围中变动。1/4的比值是好的，其中1/2的比值是特别有利的。

根据现有技术的点燃电压时间总和的比值在1/10至1/40的范围中变动，这导致比根据本发明的方法明显更高的绝缘要求。

Claims (25)

1.一种用于使高压放电灯系统的绝缘要求最小化的方法，该高压放电灯系统具有驱动装置，该驱动装置产生用于点燃高压放电灯的高电压，其特征在于，在灯启动时所施加的点燃电压时间总和被最小化，点燃电压时间总和是所有时间段Z_i之和，在这些时间段期间点燃电压的数值超过点燃电压界限，并且点燃电压界限定义为所施加的高电压的根据数值的最大值的因子范围。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，因子范围在0.6到0.95之间。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，因子范围在0.8到0.9之间。

4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，第一时间间隔(t_a|n=0...n1)的点燃电压时间总和与第二时间间隔(t_b|n=n1+1...n2)的点燃电压时间总和的比值

$\frac{\underset{i=0}{\overset{n1}{\mathrm{\Σ}}}{Z}_i}{\underset{i=n1+1}{\overset{n2}{\mathrm{\Σ}}}{Z}_i}$ 大于1／4。

5.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，第一时间间隔(t_a|n=0...n1)的点燃电压时间总和与第二时间间隔(t_b|n=n1+1...n2)的点燃电压时间总和的比值

$\frac{\underset{i=0}{\overset{n1}{\mathrm{\Σ}}}{Z}_i}{\underset{i=n1+1}{\overset{n2}{\mathrm{\Σ}}}{Z}_i}$ 大于1／2。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，第一时间间隔(t_a)的持续时间在1s到2min之间。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，第一时间间隔(t_a)的持续时间在1s到2min之间。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，第一时间间隔(t_a)的持续时间在30s到1min之间。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，第二时间间隔(t_b)的持续时间在15min到25min之间。

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，第二时间间隔(t_b)的持续时间在15min到25min之间。

11.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，第二时间间隔(t_b)的持续时间在15min到25min之间。

12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，第二时间间隔(t_b)的持续时间在15min到25min之间。

13.根据权利要求9、10或12所述的方法，其特征在于，第二时间间隔(t_b)的持续时间为20min。

14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，第二时间间隔(t_b)的持续时间为20min。

15.根据权利要求9、10、12和14中之一所述的方法，其特征在于，在第一时间间隔(t_a)中生成的群持续时间为0.5s至1.5s的点燃脉冲群，其中两个点燃脉冲群之间的间距为7s至35s。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在第二时间间隔(t_b)中生成群持续时间为0.05s至0.15s的点燃脉冲群，其中两个点燃脉冲群之间的间距为30s至7min。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，当在第二时间间隔(t_b)中检测到灯击穿时，则生成具有0.5s至1.5s的群持续时间的点燃脉冲群。

18.根据权利要求9、10、12和14中之一所述的方法，其特征在于，在先前测量关断持续时间的情况下，先前所测量的关断持续时间越长，则点燃电压时间总和的比值

$\frac{\underset{i=0}{\overset{n1}{\mathrm{\Σ}}}{Z}_i}{\underset{i=n1+1}{\overset{n2}{\mathrm{\Σ}}}{Z}_i}$ 设置得越大。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，从15min到25min的范围中的确定的关断持续时间开始，点燃电压时间总和的比值

$\frac{\underset{i=0}{\overset{n1}{\mathrm{\Σ}}}{Z}_i}{\underset{i=n1+1}{\overset{n2}{\mathrm{\Σ}}}{Z}_i}$ 达到最大值。

20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，当先前测量的关断持续时间大于等于20min时，则对于第一时间间隔(t_a)生成群持续时间为0.5s至1.5s的点燃脉冲群。

21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，当先前测量的关断持续时间大于等于20min时，则对于第一时间间隔(t_a)生成群持续时间为0.5s至1.5s的点燃脉冲群。

22.根据权利要求20或21所述的方法，其特征在于，两个点燃脉冲群之间的间距为7s至35s。

23.根据权利要求9、10、12和14中之一所述的方法，其特征在于，在先前所测量的关断持续时间小于20min的情况下，对于第一时间间隔(t_a)生成群持续时间为0.5s至1.5s的点燃脉冲群，并且对于第二时间间隔(t_b)生成群持续时间为0.05s至0.15s的点燃脉冲群。

24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，对于第一时间间隔(t_a)在两个点燃脉冲群之间的间距为7s至35s，而对于第二时间间隔(t_b)在两个点燃脉冲群之间的间距为30s至7min。

25.一种高压放电灯系统，包括：

高压放电灯；以及

驱动装置，该驱动装置生成用于点燃所述高压放电灯的高电压，

其中，所述驱动装置执行根据权利要求1至22中的任意一项所述的方法，以使点燃所述高压放电灯时的绝缘要求最小化。

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