CN102870500A

CN102870500A - 用于驱动气体放电灯的方法和气体放电灯系统

Info

Publication number: CN102870500A
Application number: CN2011800214984A
Authority: CN
Inventors: 迈克尔·伯尼克
Original assignee: Osram Co Ltd
Current assignee: Osram GmbH; Osram Co Ltd
Priority date: 2010-04-27
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2013-01-09
Also published as: WO2011134800A2; JP5627766B2; DE102010028222A1; EP2529597A2; EP2529597B1; JP2013525984A; WO2011134800A3

Abstract

本发明涉及用于驱动气体放电灯（1）的方法，其中所述气体放电灯（1）具有放电容器（2）以及至少一个电容型点燃辅助元件（5），两个电极（4a、4b）伸入到所述放电容器（2）的空腔（3）中，其中在点燃气体放电灯期间，在所述电极（4a、4b）上和/或在所述至少一个电容型点燃辅助元件（5）上施加与高频交流电压叠加的直流电压。气体放电灯系统装备有至少一个气体放电灯（1）以及用于控制所述至少一个气体放电灯（1）的控制设备（6），其中所述至少一个气体放电灯（1）具有放电容器（2）以及至少一个电容型点燃辅助元件（5），两个电极（4a、4b）伸入到所述放电容器（2）的空腔（3）中，并且所述控制设备（6）设计成，在相应的气体放电灯（1）的电极（4a、4b）上施加与高频交流电压叠加的直流电压。

Description

用于驱动气体放电灯的方法和气体放电灯系统

技术领域

本发明涉及用于驱动气体放电灯的方法，其中所述气体放电灯具有放电容器以及至少一个点燃辅助元件，两个电极伸入到所述放电容器的空腔中，其中在点燃期间在所述电极上施加高频交流电压。本发明也涉及气体放电灯系统，该气体放电灯系统带有至少一个气体放电灯以及用于控制所述至少一个气体放电灯的控制设备。

背景技术

对于无汞放电灯而言，通常借助于镇流器将带有dU/dt>70kV/μs的点燃参数以及大于20kV的电压的脉冲点燃用于点燃所述放电灯。带有电容型点燃辅助器的无汞放电灯在所述脉冲参数的情况下在大约为16kV的点燃电压下点燃，其中实际上不仅在灯之间而且在点燃各个灯时产生高偏差。因此，点燃电压能够远超过由镇流器所提供的点燃脉冲。这不仅能够导致在生产放电灯期间的提高的次品率，也能够导致由放电灯和镇流器组成的系统的差的点燃特性。点燃脉冲的高电压要求大的技术耗费进而用于所述系统的高成本。

同样已知的是，借助于连续的高频来点燃放电灯。因此，尤其当使用电容型点燃辅助器时，可实现点燃电压显著地降低到大约为10kV，这是因为所述点燃辅助器在较高的频率时是尤其有效的。在此，例如通过谐振电路来点燃的实际可实现性对所需的点燃电压而言是昂贵的和成本高的，尤其由于谐振电路中的高电流以及器件的与此相关联的高品质以及开关的高的电流负载。连续的高频高压也在使用的例如为电缆、灯座的安装组件的绝缘性和抗电强度上提出高要求。通过连续的高频高压进一步地出现所述组件的不期望的强烈电离。

WO 01/73817A1描述具有燃烧器的气体放电灯，所述燃烧器具有带有空腔的放电容器，在所述空腔中设置有具有气体和其他物质的填充物。两个电极伸入到所述空腔中，在所述两个电极之间在驱动气体放电灯时形成电弧。在放电容器的外侧上，在空腔的区域中彼此对置地设置两个相反极性的辅助电极。所述辅助电极通过用导电材料对放电容器的外侧部进行覆层而形成。在点燃气体放电灯之前、必要时也在点燃气体放电灯期间，在辅助电极上施加高频高压，由此使气体放电灯的点燃变得简单。

WO 2004/090934A1描述一种高压放电灯，所述高压放电灯具有白炽灯泡以及一对电极，所述白炽灯泡由在其中带有放电空间的发光单元的一个侧部以及一对通常安装在所述发光单元上的密封单元所组成，所述一对电极设置在发光单元的放电空间中，其中周围导体的一部分以近似于螺旋形的形式在电弧放电管的特定区域中卷绕在密封单元上，并且其中所述周围导体的剩余部分伸出超过电弧放电管的外部部分，所述电弧放电管与另一个密封单元侧部上的电极电连接。在放电开始之前，当高频电压在频率为1kHz至1MHz的情况下施加到如上构造的高压放电灯上时，击穿电压能够控制直到8kV。

WO 2006/064408A1描述用于气体放电灯的高频灯电路，其中所述灯电路具有交流电压电源的串联电路以用于供给交流电压，所述串联电路具有高的灯驱动频率、镇流器感应器、电容器以及用于与气体放电灯连接的端子以及与所述端子连接的、用于点燃灯的点燃电路。所述电容器具有对灯驱动频率表现出低阻抗的数值。所述点燃电路具有阻抗的串联布置和用于供给高直流电压的直流电压源。所述点燃电路的串联阻抗具有相对于灯在灯的启动期间和连续驱动期间的阻抗值的高的数值。

发明内容

本发明的目的在于，至少减轻现有技术的所述缺点中的至少一个，以及尤其地，提供用于点燃气体放电灯的能够尤其简单以及低成本实现的可能性。

所述目的根据独立权利要求的特征来实现。优选的实施形式能够从从属权利要求获知。

所述目的通过用于驱动气体放电灯的方法来实现，其中所述气体放电灯具有放电容器以及至少一个点燃辅助元件，两个电极伸入到所述放电容器的空腔中，其中在点燃气体放电灯期间在所述电极上施加与高频交流电压叠加的直流电压。

所述扩展形式与使用点燃脉冲相比可实现所需的点燃电压的显著降低。同时，由直流电压和高频交流电压组成的组合与仅为高频点燃的情况相比借助高频电压的更低的振幅来实现，因此，能够装入更简单的以及成本更低的镇流器、尤其是电子镇流器（EVG）。其他优点为，仅出现安装设备的带电压的部件（灯头、馈电线等）的更低的电离。因此与仅为高频点燃的情况相比，相应组件的抗电强度又能够选择成更小的。除需要的点燃电压的降低之外，附加地，还减少了灯的这些单次点燃的偏差以及也降低了灯彼此间的偏差。

电容型点燃辅助器对至少一个伸入到放电容器中的电极起作用。

也可仅在电极上施加或供给与高频交流电压叠加的直流电压。

一个扩展方案是，直流电压在其绝对值方面斜坡型地、尤其近似于线性地关于时间增加。

替选地，所述直流电压例如能够直接在期望的电压水平上施加。

另一个扩展方案是，所述直流电压斜坡在大约为1s之内、尤其在大约为500ms之内连续运行。

另一个扩展方案还是，将所述直流电压调节直到最大为8kV的、尤其最大为7kV的按照绝对值的电压水平上。

此外，一个扩展方案是，高频交流电压具有在3kV和6kV之间、尤其在4kV和5kV之间的峰值振幅。

此外，一个扩展方案是，高频交流电压具有在100kHz和4MHz之间的频率。因此，高频交流电压能够具有在100kHz和400kHz之间的、尤其在150kHz和300kHz之间的频率，这使高频组件的设计变得容易并且可实现更物美价廉的组件的使用。替选地，高频交流电压例如能够具有从大约1MHz起、尤其在大约1MHz和大约4MHz之间的频率，由此，能够提高能量输入的效率。

一个扩展方案也是，放电容器具有无汞的填充物（无汞放电灯）。

所述至少一个电容型点燃辅助器例如能够包括点燃辅助层、点燃辅助线、覆层的夹（Quetschung）、回线、包围所述放电容器的反射器等。

所述至少一个点燃辅助器能够流电地与两个灯接触部中的一个耦合或者在没有与两个灯接触部中的一个电流接触的情况下（根据电势自由悬浮地）设置。

一个改进形式还是，高频交流电压或高频交流电压的份额等于或大于对承担所述灯而言所需要的电压。

所述目的也通过气体放电灯系统来实现，所述气体放电灯系统带有至少一个气体放电灯和用于控制所述至少一个气体放电灯的控制设备，其中所述至少一个气体放电灯具有放电容器以及至少一个点燃辅助元件，两个电极伸入到所述放电容器的空腔中，并且所述控制设备设计成，在各个气体放电灯的电极上施加与高频交流电压叠加的直流电压。

附图说明

在以下附图中，根据实施例示意地更详细地描述本发明。在此，为了概览，相同的或起相同作用的元件能够设有相同的附图标记。

图1示出带有电容型点燃辅助器的放电灯；

图2示出纵坐标上的施加到图1中放电灯上的（负的）电压关于横坐标上的时间的图形；以及

图3分别对相同类型的放电灯的组示出在横坐标上的点燃放电灯所需要的以kV为单位的点燃电压的频率分布。

具体实施方式

图1示出带有放电容器2的气体放电灯1，两个电极4a、4b在所述放电容器的空腔3中，以及所述放电容器的空腔3由无汞的蒸汽填充物填充。此处，在放电容器2的外侧上存在电容型点燃辅助元件（“电容型点燃辅助器”）5。点燃辅助元件5在此朝向所述电极4a、4b中的每个形成电容，所述电容借助高频交流电压的每个半波充电或再充电。因此，在空腔3中构成交变电场，所述交变电场引起存在于空腔3中的气体原子或气体分子的介质阻挡放电。所述放电通过电极4a、4b产生载流子，以用于完全点燃气体放电灯1。

点燃辅助元件5能够包括至少一个点燃辅助层、点燃辅助线、覆层的夹、回线等。点燃辅助元件5能够原则上与两个电极4a、4b或者仅与所述电极4a、4b中一个形成电容。因此，两个点燃辅助元件5能够分别与一个电极4a、4b形成电容。

所述点燃通过电子镇流器6来控制，所述电子镇流器6在此在两个电极4a、4b上施加由直流电压和高频交流电压（“高频电压”）组成的组合，以用于点燃气体放电灯1，如在图2中详细阐明。

图2示出在纵坐标上或者说y轴上的借助于电子镇流器6而施加到放电灯1的电极4a、4b上的以由（在此负地施加的）直流电压和高频交流电压的组合的形式的以kV为单位的电压U关于横坐标上或者说x轴上的以ms为单位的时间的图形。

直到将近t=100ms时，电子镇流器6产生纯粹的高频交流电压，所述高频交流电压在大约为180kHz的频率时具有大约为4.5kV的峰值振幅或峰值电压（峰值对峰值）Us。从将近t=100ms起，所述高频交流电压叠加直流电压（或反之）。在此，直流电压升高，直到大约t=500ms时为大约-6.5kV。这对应于斜率的绝对值大约为16V/ms的大致线性的斜坡。

令人意外地示出，由直流电压和高频交流电压组成的叠加能够显著地降低点燃电压Uz，这是因为在此通过电容型点燃辅助器5也能够将可观的能量引入到放电容器2中的气体中，即使与借助于纯粹的高频交流电压进行的点燃相比，通过直流电压时需要高频交流电压的更低的振幅时也如此。

图3示出分布在纵坐标上的相同类型的放电灯的数量N关于在横坐标上的以kV为单位的点燃相应放电灯所需的点燃电压Uz的频率分布，更确切的说，不仅对于借助于点燃脉冲P的点燃，而且替选地，也对于借助于由直流电压和高频交流电压组成的组合K的点燃。在脉冲点燃的情况下，放电灯在点燃时的击穿电压或点燃电压在点燃脉冲P的第一个上升沿上得出。在点燃脉冲P的第一个上升沿之外的点燃（例如，在下降沿上或者在下一个半波期间）通过在大约18.5kV时由点示出的分布中断来表示。

对于大多数放电灯1，直至在脉冲式的点燃脉冲P的情况下进行承担的点燃电压大约在15kV时示出分布最大值，而对于由直流电压和高频交流电压组成的组合K，所述分布最大值仅位于大约9kV和10kV之间。此外，组合K的分布的偏差或标准差与脉冲式点燃的偏差或标准差相比更窄，这可实现镇流器的更简单的设计和/或更少的次品。

当然，本发明不局限于示出的实施例。

附图标记列表

1 气体放电灯

2 放电容器

3 空腔

4a 电极

4b 电极

5 点燃辅助元件

6 镇流器

K 由直流电压和高频交流电压组成的组合

P 点燃脉冲

N 放电灯的数量

t 时间

U 电压

Us 峰值电压

Uz 点燃电压

Claims

1.用于驱动气体放电灯（1）的方法，其中所述气体放电灯（1）具有放电容器（2）以及至少一个电容型点燃辅助元件（5），两个电极（4a、4b）伸入到所述放电容器（2）的空腔（3）中，其中在点燃所述气体放电灯期间在所述电极（4a、4b）上施加与高频交流电压叠加的直流电压。

2.根据权利要求1所述的方法，其中将与所述高频交流电压叠加的所述直流电压施加到所述至少一个电容型点燃辅助元件（5）上，并且将所述高频交流电压的基准点与两个所述电极（4a、4b）中的一个连接。

3.根据上述权利要求之一所述的方法，其中所述直流电压的绝对值关于时间斜坡式地增大。

4.根据权利要求3所述的方法，其中直流电压斜坡在最大大约为1s之内、尤其在最大大约为500ms之内连续运行。

5.根据上述权利要求之一所述的方法，其中将所述直流电压调节直到最大为8kV的、尤其最大为7kV的按照绝对值的电压水平上。

6.根据上述权利要求之一所述的方法，其中所述高频交流电压具有在3kV和6kV之间、尤其在4kV和5kV之间的峰值振幅。

7.根据上述权利要求之一所述的方法，其中所述高频交流电压具有在大约100kHz和大约4MHz之间、尤其在大约150kHz和大约400kHz或在大约1MHz和大约4MHz之间的频率。

8.根据上述权利要求之一所述的方法，其中所述放电容器（2）具有无汞填充物。

9.根据上述权利要求之一所述的方法，其中所述高频交流电压的份额等于或大于承担所述气体放电灯（1）所需的点燃电压。

10.气体放电灯系统，所述气体放电灯系统具有至少一个气体放电灯（1）和用于控制所述至少一个气体放电灯（1）的控制设备（6），其中所述至少一个气体放电灯（1）具有放电容器（2）以及至少一个电容型点燃辅助元件（5），两个电极（4a、4b）伸入到所述放电容器的空腔（3）中，并且所述控制设备（6）设计成，在相应的气体放电灯（1）的所述电极（4a、4b）上施加与高频交流电压叠加的直流电压。