CN1166258C - 电路方案 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于操纵高压放电灯的电路方案，包括用于连接提供电源电压的输入端(K1，K2)，用于连接高压放电灯的输出端，以及用于向高压放电灯提供交流电流的与输入端相联接的装置。灯电流的每个周期的平均值为Im。根据本发明，灯电流在每周期中的起始点处比平均值Im值要低，以使其稳定扩散作用到阴极状态电极上。本电路方案特别适合于操纵光学投影系统中的灯。

Description

电路方案

技术领域

本发明涉及一种电路方案，用于在工作过程中操纵一个具有处于阴极状态的电极并且具有额定功率Pla的高压放电灯，包括：

-用于连接提供电源电压的输入端，

-用于连接所述高压放电灯的输出端，以及

-与该输入端连接的、用于向该高压放电灯提供一个具有相反极性的持续周期的交流的灯电流的装置，该灯电流每个周期具有一个对应于所述额定功率Pla的平均值Im。

背景技术

这样的一种电路方案可由美国专利US5608294得知。在已知的电路中，每个周期的灯电流均在其后一部分叠加一个电流脉冲。在高压放电灯工作在交流电流的情况下，各灯电极在持续的灯电流周期中交变地起到阴极和阳极的作用。在这些持续周期中，发射的灯电流的电极为阴极状态，另一个电极则处于阳极状态。因为通过灯的电流总量在每个周期的末端由于电流脉冲而增加，使得电极的温度升得足够高，从而增加了放电电弧的稳定性。由此，高压放电灯的闪烁现象可以充分地被抑制。由于其闪烁抑制特性，这种电路方案特别适用于如投影电视装置的投影系统中的高压放电灯。

利用已知的电路方案进行操纵的灯表现出在超过数百小时的工作时间内具有连续升高的电弧电压，该电压的增加将会持续到灯试验工作数千个小时后。由于灯在其寿命期间具有十分稳定的光照输出对投射系统是至关重要的，因此，持续的电弧电压增高对达到长的灯寿命造成严重的不利影响。

发明内容

一个周期的电流平均值Im对应灯的功率Pla遵循关系式Pla＝Im*Vla的，其中Vla为灯电压。在已知的灯中，在周期的第一部分的电流平均值Ie小于Im值，而在周期的第二部分，电流平均值I2大于Im。

本发明的目的在于提供一种用于操纵可以消弱上述不利影响的高压放电灯的电路方案。

根据本发明，一种用于此目的的、如上述首段所述的电路方案，其特征在于，电流Ie与Im的值应该满足这样的关系式，即：0.3≤Ie/Im≤0.9，以使得稳定的扩散电弧作用于阴极状态的电极。该电路方案的优点在于，在灯工作过程中，由于是扩散地作用于两个电极，因此，每个周期的放电电弧都具有一个平缓的开始，因而得到较低的电极负载，使灯可以无闪烁工作较长时间并极大地减少了电弧电压升高的现象。

由于周期第二部分中的电流I2大于Im，周期结尾处附加一个电流脉冲的必要性进一步减小。对于电流值Ie＞0.9Im，没有发现可测量到的影响。如果Ie相对于Im变得过低，周期的第二部分的平均电流值I2就必须选择得足够高，使得在周期的第二部分存在出现导致灯闪烁的电弧的不稳定性的严重危险。

在根据本发明的方案的一个优选实施例中，周期具有一个时段tp，和周期的第一部分一个时段t1，它们满足这样的关系0.05≤t1/tp≤0.85。在比值t1/tp的一个值小于0.05的情况下，实验表明，相对于现有技术没有可测量到的改进。比值t1/tp的较高值取决于一种折衷方案。为了扩散的稳定作用，该比值应尽可能大。然而，由于在阴极状态阴极趋向冷却，使得具有扩散稳定作用的发射电流趋于降低，这就与要求灯保持在所要求的工作功率相矛盾。实验表明，对于在周期的第一部分的一个增加的电流波形来说，该比值最好最多为0.5。在t1期间电流减小的情况下，其最大比值可以是0.85。要不然，已经可以知道电流Ie与Im的值最好满足0.6≤Ie/Im≤0.8，这样就可以导致相对于现有技术的减小了的电极的超负荷。

在另一个最佳实施例中，在周期开始处的电流高于Ie。这样，需要以一种有益的方式考虑的是，在周期中阴极的温度下降，并由此相应地保持稳定扩散作用的电流值也下降。

通过如现有技术所示的向灯电流加入一个电流脉冲的方式，还可以进一步提高电弧的稳定性并同时降低灯闪烁。最好，在周期的末端向灯电流提供一个相同极性的脉冲I3，满足关系式I3≤2Im。

附图说明

本发明的上述及其它方面将通过以下参照附图进行详细说明。附图中：

图1示出根据本发明的电路方案的示意图；

图2示出按照图1的根据本发明的电路方案的实施例的控制装置；

图3是根据图1的电路方案提供的灯电流的图；

图4至6是根据电路方案的几个优选实施例的灯电流的图。

具体实施方式

图1的I是用于产生一个受控直流供电电流的装置，该装置具有用以连接提供电压的供电电压源的输入端K1，K2。装置I的输出端分别连接到换相器II的输入端。换相器II具有与高压放电灯La相连接的输出端L1，L2。III是控制装置，用于以装置I的控制方式控制提供给灯的电流值。装置I和换相器II一起构成了与输入端相连接以提供一个交流的具有相对极性的持续周期的灯电流的装置，该灯电流在每个周期具有平均值Im。

图1所示的电路方案的工作方式如下。

当输入端K1，K2连接到电压源时，装置I通过由电压源提供的供电电压产生一个直流供电电流。换相器II将该直流电流转换成具有相对极性的周期持续的交流电流。通过控制装置III，控制由此形成的提供给灯La的电流值，使灯电流在每个周期的开始处低于平均值Im，以使扩散稳定作用于阴极态的电极上。在所述实施例的实际应用中，装置I由桥式整流器接开关模式功率电路，如反向或降频变频器(Buck or down conver ter)而构成。换相器II最好由全桥式电路构成。灯的点燃电路最好也结合在换相器装置II中。

图2中，更详细地示出用于控制装置I的控制装置III。控制装置III包括一个输入端1，用于检测电弧电压，例如连接到灯的端点L1，L2上的电压，该电压构成了代表电弧电压的一个信号，并被进一步称作灯电压。代表灯电压的信号最好通过检测连接点L3上的电压获得，这是由于由此检测到的电压是直流电压，不会受到灯的点燃电路产生的点燃电压的干扰。控制装置III还包括一个输入端2，用于通过组成装置I的开关模式功率电路的转换器的电感装置L进行电流的检测，该转换器具有至少一个开关，以及一个输出端3，该输出端用于在导通和不导通状态之间周期性地转换开关模式功率电路的开关，以此控制通过转换器的电感装置L的电流。输入端1连接到微控制器MC的连接端子P1上。微控制器的连接端子P3连接到转换电路SC的输入端4上。输入端2连接到转换电路SC的输入端5上，其输出端0连接到输出端3。

如图2所示的带有降频变频器的电路方案的工作情况如下。微控制器MC设有包括标志着灯电压的电流峰值和时间组合的转换器矩阵的软件，其中时间从灯电流的每个周期开始时起算。这样得到的转换器峰值电流在输入端4送到转换电路SC，并用作与输入端2上检测到电流进行比较的参照，该电流同时通过输入端5送入转换电路SC。基于该电流值的比较，当检测到的电流等于峰值电流时，转换电路在输出端0产生一个关断信号，将降频变频器的开关转换到不导通状态。结果导致了通过电感装置的电流减少。转换器开关保持不导通状态直至通过电感装置L的电流成为零。在检测到转换器电流变为零时，转换电路SC在其输出端0产生一个打开信号，该信号将降频变频器开关还原为导通。通过电感装置L的电流现在开始增加，直至达到峰值。这样的转换电路SC可由例如WO97/14275得知。每次由控制装置III检测到灯电压，电流峰值都要重新设置。

灯电压的检测通过取决于最后通过灯的电流波形的各周期中的重复比率进行，并由微控制器MC内置的定时器控制。使灯电压作为灯的检测参数具有一个优点，即可以在微控制器软件中固化一个灯的瓦特数控制。在将灯电流本身作为检测参数的情况下，瓦特数的控制将不仅需要附加的灯电压检测，而且还需要微控制器中的附加的检测过程。在优选实施例中降频变频器在一个45至75kHz的频率范围内工作。

如上述根据本发明电路方案的实施例的实际应用中所形成的灯电流如图3所示，其中含有两个极性相对的持续周期。沿纵轴的相对刻度设为电流。时间沿横轴显示。对于时段tp中的时间周期B，灯电流具有平均值Im，而在时段t1的周期的第一部分则具有一个较低的平均值Ie，在该周期的第二部分具有大于Im的恒定电流平均值I2。该周期开始处的电流值I1使得电弧扩散稳定地作用，以及灯电极发射的热离子辐射。在所述实施例中，Ie/Im比值为0.9，而t1/tp比值为0.55。

图4表示了一种可替换的实施例中的灯电流，其中在周期第一部分的电流保持一个使得热离子发射在周期的开始处进行的恒定值。

根据另外一个优选实施例，所得到的电流如图5所示。这时在周期开始处的电流值I1高于Ie。

图6示出根据另一个优选实施例的电流波形，其中向灯电流提供了一个位于周期末端的具有I3值的同极性脉冲。在所述实施例实际使用中，I3值为1.6Im。

所述电路方案的一个实际的实施例，已应用于Philips制造的UHP类型的高压放电灯的操纵。这种灯具有100W的标称功耗，电极间距仅1.3mm，该种灯工作于图4所示的电流。电流值是Ie＝0.93A，Im＝1.25A，I2＝1.33A。所以Ie/Im比值为0.74。根据90Hz的换相器装置II的工作频率，时间周期tp为5.6ms，而比值t1/tp为0.2。作为微控制器MC，由Philips制造的P87C749EBP被认为是合适的，将其编程以使其在每个周期中检测两次灯电压。在另一个实际的实施例中，在每半个周期的后8％部分将根据图6的电流脉冲叠加在灯电流上，结果使1.4*Im闪烁的电流I3基本上被抑制。

该灯电压在100小时的灯寿命中为85V，并且在500小时后表现为增加到94V。作为比较，让同样的灯由现有技术中的电路方案进行操纵，这时，灯电压仅工作了300小时之后就从100小时时的85V增加到110V。

Claims (4)

1.一种电路方案，用于在工作过程中操纵一个具有处于阴极状态的电极并且具有功率P1la的高压放电灯，包括：

-用于连接提供电源电压的输入端，

-用于连接所述高压放电灯的输出端，以及

-与该输入端连接的、用于向该高压放电灯提供一个具有相反极性的持续周期的交流的灯电流的装置，该灯电流每个周期具有一个对应于所述功率Pla的平均值Im，并且其中在每个周期中所述灯电流具有一个平均值Im，在所述周期的第一部分具有一个较低的平均值Ie，并且在所述周期的第二部分具有一个大于Im的平均值I2，其特征在于，0.3≤Ie/Im≤0.9，以使得稳定的扩散电弧作用于所述阴极状态的电极。

2.根据权利要求1所述的电路方案，其特征在于，所述周期具有一个时段tp，和周期的第一部分一个时段t1，它们满足这样的关系0.05≤t1/tp≤0.85。

3.根据权利要求1所述的电路方案，其特征在于，在所述周期开始处的电流高于Ie。

4.根据前述权利要求的其中任一所述的电路方案，其特征在于，在所述周期的末端向灯电流提供一个相同极性的脉冲，其值为I3，满足关系式I3≤2Im。

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