CN108575041B - 用于检测电极状态的方法、装置和照明设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检测至少两个电极(2、4)的电极状态的方法，电极以预定的距离隔开地布置在气体放电灯(6)的由气体(7)填充的透明放电容器(1)中，其中给至少两个电极(2、4)加载交流电流，其中，对于交流电流的两个极性中的第一极性检测在至少两个电极(2、4)之间的至少一个第一电压，对于交流电流的两个极性中的第二极性检测在至少两个电极(2、4)之间的至少一个第二电压，将检测到的第一电压中的至少一个和检测到的第二电压中的至少一个相互关联以确定参考电压，以及由该参考电压确定电极状态。此外，本发明涉及另一种用于检测电极状态的方法。本发明还涉及用于检测电极状态的装置和具有该装置的照明设备。

Description

用于检测电极状态的方法、装置和照明设备

技术领域

本发明涉及一种用于检测在气体放电灯的由气体填充的透明放电容器中以预定的距离隔开地布置的至少两个电极的电极状态的方法，其中给至少两个电极加载交流电流。此外，本发明还涉及一种用于检测在气体放电灯的由气体填充的透明放电容器中以预定的距离隔开地布置的至少两个电极的电极状态的方法，其中给至少两个电极加载交流电流，并且气体放电灯与色轮一起运行。此外，本发明涉及一种用于检测在气体放电灯的由气体填充的透明放电容器中以预定的距离隔开地布置的至少两个电极的电极状态的装置，给电极加载交流电流。此外，本发明涉及一种用于检测在气体放电灯的由气体填充的透明放电容器中以预定的距离隔开地布置的至少两个电极的电极状态的装置，给电极加载交流电流，其中气体放电灯与具有至少两个色段的色轮一起运行。最后，本发明还涉及一种具有气体放电灯的照明设备，该气体放电灯具有在由气体填充的透明放电容器中以预定的距离隔开地布置的至少两个电极。

背景技术

用于检测电极状态的方法以及装置、还有具有这种装置的照明设备基本上是已知的，因此不需要特别的文件进行证明。在现有技术中，使用在电极之间的平均电压来检测电极的状态。此外，该平均电压大约与电极之间的实际距离相关。但是，该方法仅实现了关于两个电极的概括状态的说明。然而，由此不能对于单独的电极确定电极状态。

在现有技术中同样已知具有气体放电灯的照明设备、气体放电灯、用于气体放电灯的镇流器及其运行方法。通常类型的气体放电灯有时也被称为气体放电管、放电管、燃烧器或类似名称，气体放电灯基于供应的电能提供光。为此目的，气体放电灯至少具有在透明放电容器中以预定的距离隔开地布置的两个电极。放电容器通常密封地封闭并由气体填充。电极被加载交流电流，以便能够在气体放电的范围中在两个电极之间形成电弧。

为此，能够经由电线从外部给电极加载电势。通常，电极连接镇流器，镇流器给电极加载交流电流，从而能够发生期望的气体放电以产生光。

放电容器通常由诸如玻璃的材料、特别是石英玻璃、氧化铝陶瓷或类似物形成。

通常，放电容器内的气体在正常操作之外在室温时具有低的压力。气体能够由单一气态物质或者也由多种不同气态物质的气体混合物形成。此外，当然还能够提出，气体在较晚的运行时间点由于放电容器内的固体和/或液体的蒸发而产生气体期望的成分。气体不需要具有恒定的成分。气体成分能够取决于气体放电灯的相应运行情况。

通过气体的成分能够确定气体放电的特性。通过气体放电，而且还通过电极，热量被释放，这导致放电容器中的压力增加。例如根据金属卤化物灯或者类似物的种类，能够作为气体使用的有诸如钠、稀土金属、汞和/或类似物的金属蒸气、以及必要时还添加卤素的物质或物质的混合物。另外，特别为了促进气体放电灯的点燃，还能够在气体中提供惰性气体，例如氩气、氙气、氪气、氖气、以及卤素和其它金属和/或类似物的混合物。

为了产生高亮度，气体放电灯能以高压气体放电灯或还有超高压气体放电灯的方式设计。在此，气体放电发生在电极之间形成的电弧的区域中，以提供电弧放电。高压气体放电灯例如可用作汞蒸气灯、氙弧或氪弧灯或类似物。在正常运行时，该气体放电灯能被加压到约1MPa。在如超高压汞蒸气灯的、氙弧灯的或类似的超高压气体放电灯中，在正常运行期间气体中的压力甚至能高达约10MPa或更高，例如约20MPa或甚至30MPa。

特别在高压气体放电灯以及超高压气体放电灯中，电极通常由钨形成。相应的电极能够例如形成为笔或棒状并且必要时还包括线圈。在这些气体放电灯中，气体中的电流密度通常很高，以至于在启动期间低压放电能够立即变为电弧放电，从而使内部压力通过提高温度和可能的汽化填充成分而进一步增加。除了形成工作电极的电极之外，例如在汞蒸气灯或类似物中还能够附加地提供点火电极。

用于在视频投影应用或娱乐应用中使用的气体放电灯通常被设计为以交流电流运行的所谓的短弧灯，短弧灯为了实现高的光学成像质量而提供约1mm、必要时甚至更小的弧长，由此对电极的稳定性及其在放电容器中的布置提出特别的要求。例如，视频投影应用是在数字视频投影仪中使用气体放电灯的应用。在娱乐应用中，照明设备例如用于舞台技术、效果照明技术或类似技术。这种能以高度动态方式操作的照明设备被称为移动头或类似物，以例如能够产生某些照明效果和照明场景。根据制造商，用于该目的的气体放电灯例如被称为

等。

由于放电电弧中的高电流密度，电极的相对置的尖端在正常运行时承受高热负荷，高热负荷能引起至少两个电极的相应电极状态的变化。电极状态的该变化例如能够涉及至少两个电极的相应电极几何形状的变化，特别关于电极的回火(Rueckbrand)、至少两个电极的相应尖端的轮廓变化、相应电极的或电极尖端的长度变化、至少两个电极中的相应电极尖端处的直径变化、尖峰移位和/或类似变化。这能够影响电弧，例如影响电弧长度、电弧位置和/或类似量，由此能产生光投影应用的有效光输出以及气体放电灯的一般老化特性，例如是透明消失(Entglasung)、发黑和/或类似形式。

现有技术中已知的是，为了有利地影响气体放电灯的老化特性并提供尽可能恒定的光产生质量，特别关于电弧的稳定性，能选择尽可能有利的运行方式，例如使用对交流电流的频率的匹配，使用不同频率的交替操作间隔或设置所谓的直流相位。这种干预能根据电极处的测量电压进行。

在此例如US 8436545公开了一种光源设备，其提出气体放电灯的交流电流运行，以根据电极在空间中关于重力作用确定的取向能够提供用于交流电流的正和负的极性的不同幅值。在此，通过照明设备具有的传感器检测取向。照明设备还能包括色轮。由US8436545还已知的是，提出还通过对交流电流的正和负的幅值的匹配和/或通过对正极性和负极性的相应频率的匹配来补充地影响色轮。在此，在任何情况下都需要特别的传感器装置，以便能关于电极在空间中的取向来检测相应的运行状态以及色轮的相应运行状态，并能利用镇流器为交流电流提供相应合适的控制功能。

虽然该理论已经证明其自身有效，因为其改善了气体放电灯的非校正运行，然而其已经表明了传感器的使用不仅昂贵而且容易发生故障。此外，基于该理论的控制的准确性是有限的，特别因为该控制是间接实现的。

发明内容

因此，本发明的目的在于改进气体放电灯的电极的状态检测。

关于根据第一方面的第一类型方法特别提出：对于交流电流的两个极性中的第一极性检测至少两个电极之间的至少一个第一电压，对于交流电流的两个极性中的第二极性检测至少两个电极之间的至少一个第二电压，将检测到的第一电压中的至少一个和检测到的第二电压中的至少一个相互关联以确定参考电压，以及由该参考电压确定电极状态。

在结合色轮的根据第二方面的这种方法中特别提出：对于色轮的至少两个色段中的第一色段，在交流电流的两个极性中的第一极性的情况下检测在至少两个电极之间的至少一个第一电压；对于色轮的第二色段，在交流电流的第一极性的情况下检测在至少两个电极之间的至少一个第二电压；将检测到的第一电压中的至少一个和检测到的第二电压中的至少一个相互关联以确定参考电压；以及由该参考电压确定电极状态。

关于根据第一方面的第一类型装置特别提出：该装置设计用于，检测对应于交流电流的电流信号，对于交流电流的两个极性中的第一极性检测在至少两个电极之间的至少一个第一电压，对于交流电流的两个极性中的第二极性检测在至少两个电极之间的至少一个第二电压，将检测到的第一电压中的至少一个和检测到的第二电压中的至少一个相互关联以确定参考电压，以及由该参考电压确定电极状态。

关于根据第二方面的装置，其中气体放电灯与具有至少两个色段的色轮一起运行，该装置特别提出：该装置设计用于，检测对应于交流电流的电流信号，确定色轮的位置，对于色轮的至少两个色段中的第一色段，在交流电流的两个极性的第一极性的情况下检测在至少两个电极之间的至少一个第一电压，对于色轮的至少两个色段中的第二色段，在交流电流的第一极性的情况下检测在至少两个电极之间的至少一个第二电压，将检测到第一电压中的至少一个和检测到的第二电压中的至少一个相互关联以确定参考电压，以及由该参考电压确定电极状态。

就该照明设备而言，特别提出该照明设备具有根据本发明的装置。

本发明基于在电极之间的电压的不对称的使用，也就是说，取决于时间的和/或取决于极性的部分的使用，从而能够以选择电极的方式由此确定至少两个电极中的一个相应电极的相应电极状态。利用本发明，因此可以不仅概括地确定电极的整体状态，如在现有技术中利用电极之间的平均电压所实现的那样，而且本发明能为至少两个电极中的每一个确定电极状态，特别是电极状态变化，特别是相对的电极状态变化和/或特别是一个电极相对于另一个电极的状态变化。为了清楚起见，在本专利申请的范畴中，这些变量分别应该由术语“电极状态”或“电极状态的确定”概括。

由此，不仅能够更精确地检测电极状态，而且还能够通过采取适当的控制措施给电极加载交流电流，以抵消各个电极的不利的状态发展。因此，基于使用本发明所检测到的电极状态能够用于控制气体放电灯。

因此，例如与现有技术相比，不再需要在照明设备的区域中设置附加的传感器，以便能确定电极的状态。更确切地说，根据本发明检测和评估电极之间的电压足以能够确定各个电极的单独状态。特别地，照明设备不需要包括提供关于气体放电灯的电极在空间中取向的信息的位置传感器。与现有技术相比，由此不仅能实现显著的简化，而且还开辟了多种应用可能性，从而能提高气体放电灯的可靠性并能减少气体放电灯的老化。

在此，本发明使用如下的理念，即电极之间的电压基本上由三个不同的部分组成。在此，主要部分是实际电弧处的欧姆上的电压降。该电压降与交流电流的电流方向无关。然而，该电压降能够取决于例如由于回反射的光辐射或类似原因从外部进入放电容器中的光。

另一部分在阳极区域中给出。该部分在量值上通常很小。另外，由于在电荷载流子转移到相应电极中时的扩散的电流分布，该部分只能很少地取决于其几何特性。一般来说，该部分能够忽略不计。

相反，能配属于阴极区域的第三部分是有意义的。在阴极区域中，由交流电流引起的电流基本由通过电极的热离子发射提供的电子来承载。在稳态放电的情况下建立电压，以便阴极上的足够区域(焦点)达到足够的温度以承载电流。因此电压的相关部分直接取决于电极的局部特性，例如电极的几何形状、通过对流或回反射输入的附加能量、几何形状和/或类似量。例如细长的电极尖端比短厚的电极尖端需要更少的功率来维持温度。

高性能视频投影(PVIP)灯是用于交流电流运行的气体放电灯，也就是说，该灯的电极在气体放电灯正常运行时在阳极和阴极运行之间周期性地变化。另外，当在数字光处理(DLP)投影仪中运行时，具有尤其不同的二向色滤波区段的旋转色轮通常能够布置在该灯下游。在此，气体放电灯的运行能够与色轮同步进行。

本发明的第一方面提出，在交流电流的不同相位或极性期间分开检测在电极之间的电压，并将由此检测到的电压相互关联。电压的检测能够通过连接到电极的电压传感器实现。

检测到的电压的相互关联能够以不同方式实现。优选提出形成差值，其中确定第一电压中的至少一个与第二电压中的至少一个之间的差值。此外，当然能将第一电压中的至少一个与第二电压中的至少一个的商用于检测到的电压的相互关联。当然还能提出通过术语参考电压在本专利申请的范畴中检测的其他关联，以便根据需要设置相互关联来匹配特定的应用。

由此能够确定关于电极、尤其是其电极尖端的不同电极状态的信息，或能够确定一般的运行不对称，运行不对称例如能在放电灯运行的范畴中在竖直取向的电极的情况中引起。这能够通过适当的评估提供控制信号，利用该控制信号例如能够控制镇流器，以便能够通过适当设置交流电流来至少部分地补偿电极的不同负载状态。为此目的例如能够提出，直流电压脉冲补充性地叠加于交流电流，以便能够抵消两个电极中的一个相对于另一个的不期望的变化，或在需要时能够补偿一般的运行不对称，如在US8436545中说明的那样。本发明的优点在于，本发明不依赖于气体放电灯的老化状态确定电极状态。通过本发明，至少两个电极的电极状态或电极状态的变化能够在共同的运行中被确定，基于参考电压的以及相对参量的评估，结果就并不需要取决于灯刚好以什么灯电流或什么灯电压运行。

根据本发明的第二方面考虑的是，由于气体放电灯与色轮一起运行而产生的影响。在此，本发明使用的作用为：取决于相应色段的颜色，色轮的使用反映了由气体放电灯在色轮的方向上发射的光的不同光谱分量。已经显示的是，气体放电灯受到这种回反射的影响，这能够通过电极之间的电压检测到。因此，不同排列的滤波区段处检测到的电压之间的差异能用作确定回反射的程度或强度的尺度。必要时，能够考虑针对不同色段中的不同电流进行校正。然而，在此优选在交流电流的相同极性期间总是能够检测到被检测的电压。因此，在该方面，不需要在交流电流的不同极性的情况下强制检测第一和第二电压。然而，能够提出与第一方面进行组合。

特别地，电极状态表示电极的物理的、优选机械的参数，例如电极的尺寸、电极尖端的形状、表面特性、材料组成和/或类似量。因此，电极状态优选给出了电极适用于气体放电灯中的正常运行的程度的量度。通过第一电极与第二电极的比较，能够优选地确定两个电极的相应电极状态的差异。尤其是，通过检测到的实际电极状态与期望的电极状态的比较，能够确定气体放电灯的可靠运行准备情况的程度。优选地，能够检测各个电极相互比较的相对变化。具体而言，能够确定几何形状的相对变化，例如电极的成形。这能够足以为气体放电灯的运行提供校正措施。因此，不需要确定物理量的具体值。因此，至少两个电极中的一个的电极状态也能够特别是相对尺寸，其中该尺寸例如能够取决于相应的至少一个另外的电极。

关于第一方面，在该范畴还特别提出，在考虑到色轮的反作用的情况下确定电极状态。由此，能够将由于气体放电灯与色轮结合的运行而可能出现的附加效果补充地进行考虑并考虑用于确定电极状态。

优选地，对于色轮的至少一个色段进行至少一次对参考电压的确定。由此，在相对于色轮的相同条件下能够确定第一电压中的至少一个和第二电压中的至少一个。

在检测至少一个第一电压和至少一个第二电压时，不需要在交流电流的直接跟随的不同极性中检测第一和第二电压。为此也能考虑交流电流的时间上彼此隔开的极性。因此，该方式能够更好地匹配相应应用的特点。

根据一个改进方案提出，对于第一电压和第二电压特别在能预设的时间点分别检测多个电压值，其中，将针对第一电压检测到的电压值和针对第二电压检测到的电压值分别平均，以确定第一电压或第二电压。该方案特别适合改进根据本发明的方式的准确度。因此，例如随机偏差的相关性能够被降低，从而总体上使参考电压的确定更准确。在此，不必为第一电压和第二电压提供相同数量的检测电压值。它们能够根据需要彼此不同。

另外，能够提供相同或不同的时间段以检测第一和第二电压。关于第一和第二电压的彼此的时间关联和/或时间延长，也能够选择不同的时间段。能够在相应时间段中为第一和第二电压中的每一个提供单独数量个时间点以检测相应电压值。总体上，本发明的方法因此能够以几乎任何方式有利地适用于不同应用，从而能够以小的耗费实现第一和第二电压的尽量可靠和准确的检测。

进一步提出，电压值的平均包括算术平均和随后的滑动平均。该改进方案能够进一步提高本发明的准确性和可靠性。首先，优选设置算术平均。在这种情况下，尤其能够考虑的是，电压的检测通常在不同的电流水平下进行，例如在色轮的一个区段内进行，并且必要时交流电流的两个极性不在每个区段中进行有意义的评估。然后才对这样产生的两个电压、即第一和第二电压进行滑动平均。

在滑动平均的情况下，关于第一和第二电压，连续对不同数量的分别检测到的电压值进行多次平均。取决于可用电压值的相应数量，其中部分数量能够用于相应的平均。由此，例如能够确定优选多个连续的相应电压值的算术平均值序列。通过该措施，能够改善对参考电压的确定。

此外提出，电压值的平均包括对中值的确定。优选根据电压值确定的中值是当电压值根据其值的大小排序时处于中间位置的值。由此，能够实现电压值的平均，该平均很大程度上不受散射或噪声的影响。这改善了对参考电压的确定，由此能够以更高的可靠性确定电极状态。中值证明对确定参考电压也有利，因为中值对测量值中的异常值不敏感。此外，由此也能够更好地控制可能的校正措施，其例如能够通过镇流器实现。例如，校正措施能够是补充阶段，在该阶段中除交流电流之外还叠加直流电流，或者交流电流上可选地加载直流电流。

进一步提出，取决于确定的参考电压，给至少两个电极至少暂时地附加于或者替代交流电流地加载直流电流。由此，可以实施可能的校正措施，以至少部分平衡电极上的负荷。使用本发明，能提供实现减少电极的不同负载状况的控制。也就是说，通过附加或替代的直流电流，电极中的至少一个的相应实际负荷能够被匹配或改变，其中优选在正常功率范围内，直流电流分量的影响主要作用于位于阳极相位的电极。由此，通过加载直流电流能以合适的方式至少部分地补偿不均匀的负载，不均匀的负载例如能由于电极在空间中彼此垂直的取向或者还有由于回反射或类似作用引起。

优选的是，取决于中值，设置直流电流。这考虑到利用本发明要检测的相关电极状态通常在时间上变化缓慢。因此，中值特别适合于实现通过参考电压设置直流电流的频率或分量。

一个有利的改进方案提出，对于预定的时间段提供直流电流。该设计方案考虑到由直流电流引起的、加载到电极的不均匀电流不会过大。由此，能够在很大程度上避免由于长时间的加载直流电流而对电极产生负面影响。预定的时段能够例如是几十毫秒、一秒或多秒、一分钟或多分钟等。预定的时间段优选是可调节的而且还能取决于气体放电灯的老化状态，特别是至少两个电极的老化状态。例如能够借助至少两个电极之间的平均电压来确定老化状态。为此目的能够提出，本发明的装置具有相应的评估单元，该评估单元能够根据电极之间连续检测到的电压确定平均电压。

根据一个改进方案提出，由参考电压确定至少两个电极的空间取向。这能够通过根据本发明的装置的合适的评估单元实现。在此能提出，将参考电压与可预先确定的比较值比较，并且能基于该比较确定空间中的电极取向。因此不需要现有技术中的照明设备中的斜度传感器确定空间中的电极取向。由此能提高可靠性，并且能降低照明设备或镇流器的成本和费用。

该装置能够优选地检测对应于交流电流的电流信号。为此目的，装置本身能够包括合适的电流传感器，通过该电流传感器能够检测交流电流。但是，电流传感器也能够是单独的构件，其仅连接到该装置上并且给该装置提供相应的电流信号。

该装置此外优选地包括评估单元，该评估单元检测第一和第二电压，将它们相互关联并且能够由此确定参考电压。借助于评估单元还能够由参考电压确定电极状态。评估单元也能够与电流传感器一体形成。总体而言，该装置也能够仅由评估单元组成。评估单元本身能够设计为包括电子部件的电子硬件电路，以便能够实现根据本发明的方式。另外，评估单元当然能够包括由适当的计算机程序控制的计算单元，该计算单元至少部分地实现根据本发明的方式。当然也能够提出，该装置集成在控制器中，通过该控制器提供用于气体放电灯的交流电流。该装置能够以这种方式例如集成在镇流器中。如果镇流器例如已经包括计算单元，那么能够提出给镇流器的计算机程序添加实现根据本发明的方式的计算机程序。

针对根据本发明的方法所述的优点和效果同样适用于根据本发明的装置以及配备有根据本发明的装置的照明设备，并且反之亦然。因此，设备特征也能够针对方法特征进行配置，并且反之亦然。

附图说明

通过参照附图对实施例的描述给出另外的优点和特征。在实施例的附图中，相同的附图标记表示相同的特征和功能。图中示出：

图1以示意性截面图示出了具有两个布置在放电容器中的电极的高压气体放电灯；

图2以另一示意性截面图示出了具有根据图1的气体放电灯的、连接色轮的照明设备；

图3示出了如图1那样的示意性截面图，其中气体放电灯的电极水平布置并在放电容器中示出气流；

图4示出了沿线IV-IV的、根据图3的气体放电灯的示意性截面图；

图5示出了如图3那样的示意性截面图，但与图3不同，其中电极竖直地取向；

图6示出了作为参考电压的差异电压相对于根据图1的气体放电灯的工作时间的示意图，没有关于给电极加载交流电流的校正措施；

图7示出了如图6那样的示意图，其中在考虑校正措施的情况下将交流电流加载到气体放电灯上；

图8示出了关于确定差异电压的电压-时间图的示意图；

图9示出了差异电压相对于时间的示意图，其中空间中的电极取向多次改变；

图10示出了一个示意图，其中通过色轮的色段配属的曲线示出了色段特定的相对的反射分量；

图11示出了一个示意图，其中通过第一曲线示出色轮对交流电流的影响，并且以第二曲线示出电极之间的电压；以及

图12示出了没有色轮的如图11那样的示意图。

具体实施方式

图1示出了气体放电灯6的示意性截面图，该气体放电灯在当前情况下被设计为高压汞灯，例如Osram(欧司朗)

Osram

等。气体放电灯6包括由石英玻璃制成的透明放电容器1，在当前情况下，两个电极2、4以约1.3mm的预定的距离布置。电极间距基本上也能是大约0.8mm至大约1.5mm。电极间距的这些值特别用于在气体放电灯正常运行开始时的气体放电灯6。在正常运行期间或在气体放电灯正常运行结束时，电极间距能够更大。附图标记3、5表示电极尖端，电极尖端在当前情况下在其轴向延伸方面形成不同的长度。由于没有校正措施，气体放电灯6的运行导致电极尖端3、5具有不同长度。

在当前情况下，电极2、4分别由在放电容器1内部在端侧附加地包括钨绕组的钨针形成。这里仅仅示意性地示出了导线13、14，电极2、4从放电容器1中引出并且能够经由未进一步示出的导线连接到也未示出的镇流器，通过该镇流器能够在正常运行时给电极加载预定的交流电流。

图2以另一示意性截面图示出了照明设备12，该照明设备在当前情况下是按照视频投影仪的方式设置的投影设备。照明设备12包括具有焦点的反射器8，根据图1的气体放电灯6大致位于该焦点中。在开口侧，首先在反射器下游布置有紫外(UV)-红外(IR)滤波器9、色轮10和集成器11。在集成器11下游能够布置透镜装置，透镜装置涉及常规的光学组件，通过光学组件，由气体放电灯6输出的光能够在照明设备12中进一步处理并最终输送到光出射口，以便提供由照明设备12输出的光。在当前情况下，照明设备12包括未示出的壳体，镇流器同样布置在该壳体中。

色轮10(图10)在当前情况下被设计为圆盘，该圆盘可旋转地在圆盘的中心区域中被支承并且也能够被可旋转地驱动。在当前情况下提出，色轮10包括六个大致相等的色段，色段在圆周方向上彼此相邻布置。每个色段都分配给一种颜色。在周向方向中获得以下颜色顺序：R G B R GB。在此R代表红色，G代表绿色，B代表蓝色。在替代设计方案中，色轮也能够包括比例如如图10所示的色轮10更多或更少的区段。另外，颜色顺序以及颜色数量当然能够变化。此外，取决于相应的期望应用，也能够提供不同尺寸的区段。

可选地或附加地，照明设备12也能够是万向安装的，以使得其光出射口能够以几乎任何期望的方式取向，以便能够提供多种照明效果和照明场景或光分布。在此，照明设备12在舞台技术中设置用于照明目的。对于这些应用目的，不一定需要强制提供上述集成器11。

图3示出了如图1那样的示意性截面图，但其中电极尖端3、5大致相等地形成。在图3中，电极2、4布置成水平的。箭头15示意性地示出了在气体放电灯6的正常运行中的气流。能够看出，由于气流，电极2、4、特别是电极的电极尖端3、5被近似对称地损耗。箭头15说明了这一点。图4示出了沿线IV-IV的、根据图3的气体放电灯6的示意性截面图。

图5以另一示意性截面图示出了根据图3的气体放电灯6，其中，现在与根据图3的取向不同，电极2、4是竖直取向的。对应于竖直取向，现在设置有变化的气流，气流在图5中由箭头16示出。能够看出，由于存在于放电容器1中的气流，电极2承受比电极4更高的热负荷。

利用箭头15、16示出了在气体放电灯6的水平或竖直运行中的对流的形成。在水平运行中(图3、4)，气体7的对流流动、以及两个电极尖端3、5处的热传递的对流部分大致相等。另一方面，在竖直运行(图5)中形成竖直流动。气体7在放电电弧或电弧中受热上升。因此，冷却的气体7沿放电容器1的外壁向下流动。在该构造中，上电极2与下电极4相比得到附加的热负荷。

如根据图1所示，该负荷在经过足够长的运行时间后导致不同地形成的电极尖端3、5。由于电极2、4的负荷不均匀，如果没有提供校正措施，可能发生气体放电灯6的过早老化。

利用本发明，能够减少这种不希望的运行。如参照图1至图5所述，本发明涉及一种气体放电灯6。该气体放电灯6在正常运行时加载由未示出的镇流器提供的交流电流。由此，能够在电极2、4之间以可预先确定的方式形成电弧，从而使气体放电灯6相应地发光。

根据本发明，现在对于交流电流的两个极性中的第一极性检测在至少两个电极2、4之间的至少一个第一电压，并且对于交流电流的两个极性中的第二极性检测至少一个第二电压。交流电流的特性通常在于，交流电流的极性随时间变化。通常，时间变化以预定的频率进行。但是，也能够不同地进行设置，即正极性时间段与负极性时间段选择成彼此不同。通过形成差值的方式将第一电压和第二电压相互关联，以确定作为参考电压的差异电压。参考电压然后用于确定电极状态。为此，需要对参考电压进行合适的评估。由此，能够提供对应于相应电极状态的信号。

通过这种方法，可以在一开始就检测到电极2、4的非对称变化，并采取适当的对策或校正措施。由此，能够实现减少老化以及减少由周期性交替和不对称的放电方法引起的不期望的影响，例如闪烁、闪动和/或类似影响。由此，在交流电流的不同极性的情况下检测第一和第二电压，可实现的是，能够确定多个电极相关的信息，特别是关于电极状态的信息。

图6示出了示意性的电压-时间图，其中横坐标被分配给以小时(h)为单位的时间(t)，而纵坐标被分配给以伏特(V)为单位的电压。图6以曲线17示出的是，在没有关于电极尖端几何形状的校正措施的运行期间，根据图1的气体放电灯6上的差异电压随时间的发展。能够看出，即使在短时间的运行之后，差异电压也显著偏离0V的值。在图6所示的实施例中，在100个工作小时到600个工作小时之间的范围内，偏差特别大。水平取向中的波动是由于电极2、4随着时间推移能够通过材料重新布置过程而不同地发展，例如关于诸如尖端长度和尖端直径方面的几何特性。

图7现在示出了如图6那样的图，但是其中气体放电灯6已经在根据本发明的校正措施的作用下运行。校正措施由镇流器提供，根据本发明，该镇流器使用对应于未示出的装置的相应电极状态的信号进行控制。由此能够实现的是，在气体放电灯6的正常运行中，电极2、4的负荷的对称能够通过纯电的措施来实现。这根据图7中的曲线18来阐明。能够看出，与0V线的偏差显著小于图6中的情况。相应地，电极2、4也显著更对称地发展。由此减少了气体放电灯6的老化。

对于第一和第二电压分别在预定时间点检测多个电压值。针对第一电压检测的电压值和针对第二电压检测的电压值分别被平均，以确定第一电压或第二电压。

图8通过示意性的电压-时间图来说明这一点。时间再次分配给横坐标，现在时间以秒(s)为单位。左侧纵坐标被分配给以V表示的电压(U1、U2)，而右侧纵坐标被分配给以V表示的差异电压(Usym)。曲线19示出了在图8中的用于第一电压的电压值，并且曲线20示出了用于第二电压的电压值，针对交流电流的不同的极性检测这些电压值。这些值在评估过程中被相应地平均，其中电压值的平均包括算术平均和随后的滑动平均。平行于横坐标的虚线标记了由模拟数字转换器进行的初始测量的评定，这里基于10位(Bit)的分辨率。

基于进一步的评估，现在能够在气体放电灯6的正常运行中提供反映电极2、4的负荷的信号。这些信号可提供给镇流器，该镇流器然后根据检测到的差异电压除了加载交流电流之外还至少暂时地为电极2、4加载直流电流。由此可以至少部分地补偿不同的负荷，并且以这种方式减少电极的不对称老化。在目前情况下，给直流电流提供预定的时间段。该时间段在目前的情况是大约25毫秒。但是，该时间段能够进行不同的选择，或更大或更小。在同样可预定的时间段结束之后，能够再次执行该方式以重新确定电极的运行状态，并且必要时提供适当的校正措施。

图9示出了根据本发明的另一实施例的另一电压-时间图，其中横坐标再次被分配给以s为单位的时间，并且纵坐标被分配给以毫伏(mV)为单位的电压。图9示出的是，没有附加的斜度传感器，如何能够利用本发明的方法确定气体放电灯6的空间内的取向。在通过t<200s表征的、并且时间段结束由T1表示的时间段中，气体放电灯6由于照明设备12的当前运行位置定向为使得电极2、4水平取向。该时间段在时间点T1结束。在时间点T1，在该实例中为差异电压的参考电压大约为U1＝-85mV。

在时间点T1，气体放电灯6从水平取向偏转到竖直取向。在时间点T2，电极2、4现在是竖直取向的，并且电极2、4之间的差异电压U2确定电压U1。在该实施例中提出，电压值的平均包括对中值的确定。该实施例因此基于中值算法。能够看出，从时间点T1到时间点T2，差异电压以相对较快的变化速率增加，直到在时间点T2达到60mV的新值U2。该取向被保持直到时间点T3。

在时间点T3，气体放电灯6再次在其取向上移动，其中，气体放电灯现在在相反的竖直取向中进行枢转。从根据图9的曲线能够看出，对称电压再次改变。在此也再次实现延迟的电压序列，电压序列在时间点T4达到U3＝-220mV。该取向被保持直到时间点T5。在时刻点T5，气体放电灯再次向回转到竖直方向中。在时间点T6，差异电压相应变为电压U4。时刻点T6的新电压值U4比时间点T2的更高。然而能看出，差异电压缓慢回落直到时间点T7退并且接近电压U2。这显然与气体放电灯6中的热补偿过程相关。在时间点T7，气体放电灯6再次回转到如最初的水平定向中。因此，在时间点T8的差异电压再次回到初始值U1。

因此从该实施例明显看出，借助于本发明，不使用位置传感器，气体放电灯的、尤其是气体放电灯的电极2、4的定向能够在空间中被确定。在此，只需要评估根据曲线22的差异电压。

根据图10至图12的另外的实施例涉及连接色轮10的气体放电灯6的使用。图10以示意图示出由色轮10取决于色轮相应的色段R、G、B引起的、关于波长的标准化的反射。横坐标在此与以纳米(nm)为单位的波长相关联。纵坐标与反射辐射(Ir)相关联。

由根据图10的图能够看出，在色段的透明区域之外的色段R、G、B对辐射具有部分高反射率。这在小的波长处明显示出，特别是在小于约400nm的范围内，而在大的波长处反射特性不太明显，如从根据图10的图中大于约680nm处能够看出。该图是在使用与气体放电灯6对应的、如这些实施例所基于的光源那样的光源时确定的。

在照明设备12的情况中由色轮10的运行引起的回反射对被检测的第一和第二电压产生影响。如果检测到这种回反射，校正措施、例如功率调制或不同地施加的直流电压相位能由镇流器的适当控制在该情况下提供。

图11以电压/电流-时间图示出了影响。横坐标被分配给以ms为单位的时间，而左纵坐标被分配给气体放电灯6的电极2、4之间的电压(U)，右纵坐标被分配给穿过电极2、4流动的电流(I)。示出在交流电流周期期间的极性的电流。电流用曲线23示出，而电压用曲线24示出。该图在时间上如此地选择，即示出一帧，该帧在当前的情况下对应于色轮10的两圈旋转。色轮10的区段过渡部由平行于纵坐标的线表征。

从曲线24能看出，由色轮10引起的回反射对电极2、4处的电压具有显著影响。在区段G中电压最高，其中电压在色段B中平均约为130mV，在区段R中甚至减小约720mV。电压变化几乎立即跟随区段变化。

在区段过渡部处也能够分别识别出交流电流的短时电流变化，如从表示交流电流的曲线23示出的那样。在当前情况下，该曲线是作为输出电路对电极2、4处的电压变化的反应被观察到的。示出镇流器的特性，该镇流器包括使用降压滤波电容器和点火扼流圈的输出电路。

图12示出如图11那样的图，其中，在此气体放电灯6的电流再次借助曲线25示出，并且电极2、4处的电压用曲线26示出。在图12中，色轮10从光路中移除。能够看出，交流电流25和电压26时间上基本恒定。

该实施例实现了由气体放电灯6的电极2、4处的电压确定色轮10的影响，并借助镇流器进行适当的校正措施。为此，能够在根据本发明的装置的范围内提供未示出的评估单元，该评估单元执行相应的评估并且为镇流器提供合适的控制信号。由此，能够提供相应的校正措施，借助于该校正措施能够降低由色轮10反射引起的影响。

总体而言，通过本发明能够以简单的方式实现气体放电灯的改进的运行。由于气体放电灯6的电极状态能够很容易被检测到，所以能够提供适当的校正措施，例如使用镇流器，以便减少对气体放电灯6的可靠性和老化的影响。在这种情况下，能够为根据本发明的方式提供单独的装置，该装置具有相应的电子单元，例如具有评估单元，评估单元能够执行相应的方法步骤。然而也能够提出，该装置包括借助于计算机程序来实现根据本发明的方法的计算单元。最后，该装置也能够设计为集成到镇流器中。特别地，本发明不需要位置传感器。

这些实施例仅仅是对本发明的说明，而不应限制本发明。

参考标号列表

1 放电容器

2 电极

3 电极尖端

4 电极

5 电极尖端

6 气体放电灯

7 气体

8 反射器

9 UV-IR滤波器

10 色轮

11 集成器

12 照明设备

13 电导线

14 电导线

15 箭头

16 箭头

17 曲线

18 曲线

19 曲线

20 曲线

22 曲线

23 曲线

24 曲线

25 曲线

26 曲线

T1-T8 时间点

U1-U4 电压。

Claims (17)

1.一种用于检测至少两个电极(2、4)的电极状态的方法，所述电极以预定的距离隔开地布置在气体放电灯(6)的由气体(7)填充的透明放电容器(1)中，其中给至少两个所述电极(2、4)加载交流电流，其特征在于，

对于所述交流电流的两个极性中的第一极性检测在至少两个所述电极(2、4)之间的至少一个第一电压，

对于所述交流电流的两个极性中的第二极性检测在至少两个所述电极(2、4)之间的至少一个第二电压，

将检测到的所述第一电压中的至少一个和检测到的所述第二电压中的至少一个相互关联以确定参考电压，为了所述关联而形成至少一个差值，其中确定至少一个所述第一电压与至少一个所述第二电压之间的差值，或者为了所述关联而形成至少一个商，其中确定至少一个所述第一电压与至少一个所述第二电压的商，以及

由所述参考电压确定所述电极状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在考虑色轮(10)的反作用的情况下确定所述电极状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对于所述色轮(10)的至少一个色段(R、G、B)进行至少一次对所述参考电压的确定。

4.一种用于检测至少两个电极(2、4)的电极状态的方法，所述电极以预定的距离隔开地布置在气体放电灯(6)的由气体(7)填充的透明放电容器(1)中，其中给至少两个所述电极(2、4)加载交流电流，并且所述气体放电灯(6)与色轮一起运行，其特征在于，

对于所述色轮(10)的至少两个色段(R、G、B)中的第一色段，在所述交流电流的两个极性中的第一极性的情况下检测在至少两个所述电极(2、4)之间的至少一个第一电压；

对于所述色轮(10)的第二色段，在所述交流电流的第一极性的情况下检测在至少两个所述电极(2、4)之间的至少一个第二电压；

将检测到的所述第一电压中的至少一个和检测到的所述第二电压中的至少一个相互关联以确定参考电压，为了所述关联而形成至少一个差值，其中确定至少一个所述第一电压与至少一个所述第二电压之间的差值，或者为了所述关联而形成至少一个商，其中确定至少一个所述第一电压与至少一个所述第二电压的商；以及

由所述参考电压确定所述电极状态。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，对于所述第一电压和所述第二电压分别检测多个电压值，其中，将针对所述第一电压检测到的电压值和针对所述第二电压检测到的电压值分别平均，以确定所述第一电压或所述第二电压。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，对于所述第一电压和所述第二电压在能预设的时间点分别检测多个电压值。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述电压值的所述平均包括算术平均和随后的滑动平均。

8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述电压值的所述平均包括对中值的确定。

9.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其特征在于，取决于确定的所述参考电压，给至少两个所述电极(2、4)至少暂时地附加于或者替代所述交流电流地加载直流电流。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，取决于确定的所述参考电压，给至少两个所述电极(2、4)至少暂时地附加于或者替代所述交流电流地加载直流电流。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，取决于所述中值，设置所述直流电流。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，对于预定的时间段提供所述直流电流。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述预定的时间段结束之后再次确定所述参考电压。

14.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其特征在于，由所述参考电压确定至少两个所述电极(2、4)的空间取向。

15.一种用于检测至少两个电极(2、4)的电极状态的装置，所述电极以预定的距离隔开地布置在气体放电灯(6)的由气体(7)填充的透明放电容器(1)中，给所述电极加载交流电流，其特征在于，

所述装置设计用于，

检测对应于所述交流电流的电流信号，

对于所述交流电流的两个极性中的第一极性检测在至少两个所述电极(2、4)之间的至少一个第一电压，

对于所述交流电流的两个极性中的第二极性检测在至少两个所述电极(2、4)之间的至少一个第二电压，

将检测到的所述第一电压中的至少一个和检测到的所述第二电压中的至少一个相互关联以确定参考电压，为了所述关联而形成至少一个差值，其中确定至少一个所述第一电压与至少一个所述第二电压之间的差值，或者为了所述关联而形成至少一个商，其中确定至少一个所述第一电压与至少一个所述第二电压的商，以及

由所述参考电压确定所述电极状态。

16.一种用于检测至少两个电极(2、4)的电极状态的装置，所述电极以预定的距离隔开地布置在气体放电灯(6)的由气体(7)填充的透明放电容器(1)中，给所述电极加载交流电流，其中所述气体放电灯(6)与具有至少两个色段(R、G、B)的色轮(10)一起运行，其特征在于，

所述装置设计用于，

检测对应于所述交流电流的电流信号，

确定所述色轮(10)的位置，

对于所述色轮(10)的至少两个所述色段(R、G、B)中的第一色段，在所述交流电流的两个极性中的第一极性的情况下检测在至少两个所述电极之间的至少一个第一电压，

对于所述色轮(10)的至少两个所述色段(R、G、B)中的第二色段，在所述交流电流的第一极性的情况下检测在至少两个所述电极之间的至少一个第二电压，

将检测到的所述第一电压中的至少一个和检测到的所述第二电压中的至少一个相互关联以确定参考电压，为了所述关联而形成至少一个差值，其中确定至少一个所述第一电压与至少一个所述第二电压之间的差值，或者为了所述关联而形成至少一个商，其中确定至少一个所述第一电压与至少一个所述第二电压的商，以及

由所述参考电压确定所述电极状态。

17.一种具有气体放电灯(6)的照明设备(12)，所述气体放电灯具有在由气体(7)填充的透明放电容器(1)中以预定的距离隔开地布置的至少两个电极(2、4)，其特征在于，所述照明设备具有根据权利要求15或16所述的装置。

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