CN1209946C - 控制放电灯的方法和装置 - Google Patents

控制放电灯的方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1209946C
CN1209946C CNB981245390A CN98124539A CN1209946C CN 1209946 C CN1209946 C CN 1209946C CN B981245390 A CNB981245390 A CN B981245390A CN 98124539 A CN98124539 A CN 98124539A CN 1209946 C CN1209946 C CN 1209946C
Authority
CN
China
Prior art keywords
arc
tube
discharge
lamp
discharge lamp
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB981245390A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1219836A (zh
Inventor
小南智
宫崎光治
堀井滋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Publication of CN1219836A publication Critical patent/CN1219836A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1209946C publication Critical patent/CN1209946C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
    • H05B41/288—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps without preheating electrodes, e.g. for high-intensity discharge lamps, high-pressure mercury or sodium lamps or low-pressure sodium lamps
    • H05B41/292—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions
    • H05B41/2928—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the lamp against abnormal operating conditions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/30—Vessels; Containers
    • H01J61/32—Special longitudinal shape, e.g. for advertising purposes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Landscapes

  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

通过给水平设置之放电灯输入以预定频率变化的电功率从而产生弧光放电，以便控制放电灯，该预定频率是这样的频率，使得通过声共鸣基本上以线性形状激发出弧光放电；并且设定输入到放电灯的电功率值，使得放电灯弧光管每单位内部容积的输入功率值落在由弧光管形状确定的预定范围之内，由此抑制弧光管密封材料条形粘附在弧光管中心部分附近的管壁上。

Description

控制放电灯的方法和装置
技术领域
本发明涉及控制放电灯的方法和装置。尤其是本发明涉及通过利用声共鸣在金属卤化物灯中产生基本上线性的弧光放电的控制方法和控制装置。确切地说，本发明涉及能够防止弧光管透明性损坏，由此实现放电灯的长寿命的控制放电灯的方法和装置，该损坏是由弧光管与弧光管内集中成条形的填充材料反应引起的，结果使得弧光基本上被包围在弧光管的中心部分。
背景技术
金属卤化物灯由于其高亮度、高效率、优良的传色性、长寿命等，其作为外部照明或内部照明的光源，尤其作为商店照明的光源已经引起注意。近来，消耗较低功率的较小金属卤化物灯作为成像装置的光源或作为汽车前灯的光源更引起极大的注意。
通常，当这种放电灯水平配置工作时，由于在弧光管中产生的温度分布导致的对流影响，弧光向上弯曲。当弧光弯曲时，大约5000K的高温弧光位于靠近弧光管的上侧。结果，弧光管上侧的温度要高于弧光管下侧的温度。因此，弧光管上侧的透明性要比弧光管下侧透明性的损坏快(即失去透明性)，由此不利地影响着放电灯的寿命。尤其是对小的低功率的金属卤化物灯，因弧光和弧光管之间距离变得较短，因而上述提及的弧光弯曲对放电灯寿命的冲击更大。
而且，当弧光弯曲时，在其上侧和下侧之间弧光的形状变得不对称。结果，在金属卤化物灯与反射镜结合使用的情况下，在光学设计方面必须考虑这种弧光弯曲。结果光学设计变得极其复杂和耗时。
作为用于消除这种弧光弯曲的方法，在日本公开的待审专利No.7-14684中已经提出了利用声共鸣的控制方法。
确切地说，No.7-14684公开了如下能够消除因对流影响引起的弧光弯曲的方法。交流电流加在放电灯上，该交流电流具有一种频率和一种波形以致于在弧光管径向激发出大约10KHz至100KHz范围的声共鸣。选择该交流电流的频率Fv，使得在交流电流频率Fv和径向声波频率FR之间满足下列关系：
n×2Fv＝m×FR；和
FR＝3.83C/(2πR)；
其中n和m为整数；C是弧光管径向声速；R是弧光管内径。其表明按照上面的方案能够消除因对流影响引起的弧光弯曲。
当放电灯固有频率基本上等于输入给放电灯电功率的周期变化之频率时，声共鸣是一种由弧光管中压缩波之驻波的产生引起的现象，该固有频率的确定依赖于弧光管内的填充材料及弧光管的形状。通常，这种声共鸣可以引起弧光的不稳定或者弧光的熄灭，弧光管的爆裂等。因此，按照惯例，一般要避免声共鸣的产生。
通常，声共鸣有三种模式，即径向模式，轴向模式和周界方向模式。No.7-14684中公开的方法是利用上述三种模式中的径向模式的声共鸣。
然而，根据本申请发明人所做的研究，证明即使在采用No.7-14684公开的利用声共鸣的控制方法时，仍然不会总能实现放电灯的令人满意的控制条件。
发明内容
本发明的一种用于控制放电灯的方法，包括步骤：通过把以预定频率变化的电功率输入到水平放置的放电灯而产生弧光放电以便控制放电灯，其特征在于，该预定频率是这样的一种频率，使得通过声共鸣基本上以线性形状激发出弧光放电。且设定输入到放电灯的电功率的值，使得放电灯弧光管的每单位内部容积的输入功率值落在根据弧光管形状确定的预定范围之内，由此抑制弧光管的填充材料条形粘附在弧光管中心部分附近的管壁上。该预定范围可以是由p/v≤1.4(w/mm3)表示的范围，其由在弧光管的内部容器V(mm3)和在额定工作期间输入到放电灯的电功率P(W)表示的一坐标平面上通过p＝v＝0的原点的一直线所定义。
本发明放电灯的控制装置使得放电灯通过将以预定频率变化的电功率输入到水平设置的放电灯而产生弧光放电来工作。预定频率为这样的一种频率使得通过声共鸣而基本上以线性形状激发出弧光放电。并且设定输入到放电灯的电功率的值使得放电灯弧光管每单位内部容积的输入功率值落在根据弧光管形状确定的一预定范围之内，由此抑制弧光管的填充材料条形粘附在弧光管中心部分附近的管壁上。
弧光管形状可以基本上为旋转椭球形，其纵向轴基本上平行于电极轴；并且弧光管填充材料可以至少包含金属卤化物。
控制装置还可包括镇流器电路，该镇流器电路可以包括：直流电源电路；用于将直流电源电路的直流输出变换成交流输出的逆变器电路；连接到逆变器电路以接收交流输出并限制加到放电灯的交流电流的电抗器元件；以及连接在电抗器元件和放电灯之间用于给放电灯提供启动脉冲的高压脉冲发生电路。
在一个实施例中，镇流器电路具有一探测部分，用于探测在放电灯工作的同时，填充材料条形粘附在弧光管管壁；并且镇流器电路根据探测部分的输出，控制加在放电灯上的电功率。
镇流器电路可以限定加在放电灯上之电功率的上限。
探测部分可以是一光接收部分，设置在弧光管中心部分管壁的附近。
弧光管的形状可以满足关系D/L≤约0.5，其中D为其内径，L为其长度。
弧光管内部容积V可以为50mm3或更小。
弧光管形状可以具有大约6mm至大约9mm范围的长度L及大约2mm至大约4mm范围内的内径D。确切地说，弧光管形状可以具有大约3mm的内径D和大约6mm至大约9mm范围内的长度L。可选择地，弧光管形状可以具有大约7.5mm的长度L和大约2mm至大约4mm范围内的内径D。
预定频率可在大约100KHz至大约200KHz的范围内。
本发明的一种通过以输入的电功率产生弧光放电来控制放电灯的放电灯控制装置，该输入的电功率输入给水平放置的放电灯上并以预定频率变化，其特征在于：该预定频率是这样的频率，使得通过声共鸣以线性形状激发出弧光放电；以及设定输入到放电灯的电功率值，使得放电灯弧光管每单位内部容积的输入功率值落在根据弧光管形状确定的预定范围之内，由此抑制弧光管填充材料条形粘附在弧光管中心部分附近的管壁上其中该预定范围是由p/v≤1.4(w/mm3)表示的范围，其定义成由弧光管内部容积V(mm3)和在额定工作期间输入到放电灯的电功率P(W)表示的坐标平面上通过p＝V＝0原点的直线。
因此，这里说明的发明可具有优点：提供一种用于控制放电灯的方法和装置，能够产生线性的弧光放电，并且防止弧光管内填充材料以条形粘附到弧光管中心部分从而引起弧光管部分透明性的损失，由此实现放电灯的较长寿命。
参考附图并阅读理解下面详细说明的后，本领域技术人员将极易明白本发明以上优点和其它优点。
附图说明
图1是在放电灯工作时密封碘的状态与灯功率P和弧光管内部容积V之间的关系；
图2图解表示根据本发明例1用于控制放电灯的装置结构；
图3是图解表示从包含在图2所示控制装置中的镇流器电路输出的电流波形图；
图4图解表示根据本发明例2用于控制放电灯的装置结构；
图5图解表示包含在图4所示控制装置中的光接收部分的结构。
图6图解表示在水平设置的弧光管供给有大约75KHz正弦交流电流和大约400Hz矩形波交流电流的情况下工作时所产生弧光40的形状及密封碘的状态。
具体实施方式
下面说明本申请发明所做的控制实验的结果，目的是确认和讨论通过利用径向声共鸣产生线性弧光放电的控制方法的问题。
注意的是在本说明书中，术语“启动灯”意指开始灯的工作(即点亮灯)。
图6图解表示当金属卤化物灯水平放置，其中在基本上呈旋转椭球形的内径约2.7mm、长度约7.4mm的弧光管20中密封有水银、氙和Sc-Na型碘时产生的弧光40的形状及在弧光管20内部保持未蒸发的液态碘50的存在条件。金属卤化物灯工作在大约75KHz正弦交流电流或大约400Hz矩形波交流电流加在电极30之间并提供大约35W输出的时。用大约75KHz正弦波的控制使35W的金属卤化物灯中的弧光40变成基本上为线性。用大约400Hz矩形波进行控制是弧光40弯曲之常规控制方法的一个例子。
正如图6所示，根据本申请发明人的研究，证明用大约400Hz矩形波的控制在以上述方式产生的弧光40的形状和其中保持未蒸发的液态碘50粘附到弧光管20的情况方面与用大约75KHz正弦波的控制是不同的。
确切地说，按照用大约400Hz矩形波的控制，因重力影响，碘50集中在弧光管20的下部。在这种情况下，弧光40向上弯曲，因此，就光利用效率而言，集中在弧光管20下部的碘50不会引起明显的冲击。
另一方面，按照用大约75KHz正弦波的控制，碘50基本上以条形粘附，以包围弧光管20中心部分的弧光40。根据本申请发明人的研究，产生这种现象的原因如下。因径向声共鸣弧光40为线性形状，而由于轴向另一声共鸣模式的声共鸣使弧光管20中心部分的碘密度变得较大。结果，碘50在温度低于弧光管内气体之温度的弧光管内表面上液化。结果碘50条形粘附在弧光管20的管壁。
如果碘50条形粘附在弧光管20中心部分以包围弧光40，构成弧光管20的石英玻璃和粘附部分处的粘附碘50之间的化学反应被加速。结果失去弧光管20条形部分处的透明性。因此光通量减小，由此放电灯寿命缩短。另外，由于放电灯通常与反射镜结合使用，如果失去透明性的区域以条形产生在弧光管20的中心部分，则与反射镜结合时的光利用效率降低。
本申请发明人实现了这种一种用于控制放电灯的方法和装置，使得不产生填充材料条形粘附在弧光管的中心部分。下面说明根据本发明用于控制放电灯的方法和装置为什么不产生填充材料条形粘附在弧光管中心部分。
正如上述，能够认为为什么填充材料以条形基本上粘附在弧光管中心部分的原因在于轴向声共鸣。因此，为了防止填充材料的条件粘附，有必要完全消除轴向声共鸣或者减弱这种声共鸣至足够低的水平以防止填充材料的条形粘附。
为了完全消除轴向声共鸣，可以改变弧光管的形状。然而通常金属卤化物灯的弧光管基本上呈旋转椭球形。具有这种形状，相对于被输入到灯的电功率之频率，在一较宽区域内不规则地观测到各径向、轴向和周界方向的声共鸣。因此，设计出能够消除轴向声共鸣的弧光管形状是极其困难的。
因此下面将说明将轴向声共鸣降低至足够低的水平以基本上防止填充材料条形粘附在弧光管中心部分的方法。
声共鸣移动填充材料的力正比于弧光管内部产生的压缩波强度。压缩波是有弧光温度周期变化引起的压力变化产生的，而弧光温度周期变化依次是由输入到放电灯的电功率(即灯功率)的周期变化导致的。换言之，由于声共鸣移动填充材料的力正比于灯功率，为了降低声共鸣移动填充材料的力，可以减小灯功率。
另一方面，使弧光成线性的力依赖于径向声共鸣。当降低灯功率时，使弧光线性的力也降低。
比较使气体弧光线性的力和使密封液体材料集中在弧光管中心部分的力，认为移动液体的力要大于使气体弧光成线性的力。换言之，可认为存在有灯功率的一个最佳折衷直，其能够使弧光线性而不会使填充材料成条形集中。
为了证明上述想法，制备了五个不同种类的金属卤化物灯，每个都具有基本上呈旋转椭球形的弧光管，如表1所示，并观测了灯工作时填充材料的状态。
表1
灯号  弧光管内径D(mm)  弧光管长度L(mm)  D/L  弧光管内容积(mm3)
1  2.0  7.4  0.27  13.7
2  2.7  6.4  0.42  20.7
3  2.7  7.4  0.36  25.0
4  2.7  8.4  0.32  29.3
5  3.4  7.4  0.46  39.6
本实验使用的各个灯具有基本上呈椭球形的弧光管，使得弧光管内径D与弧光管长度L的比值(即D/L)大约为0.5或小于0.5。确切地说，灯1和5相对灯3具有不同的弧光管内径。灯2和4相对灯3具有不同的弧光管长度。灯1至灯5中电极之间的距离是不变的。考虑这样的事实，即在较小的灯中，相对于弧光管整个内部表面面积，覆盖有填充材料的面积的百分数变得较大，灯1至灯5做成具有大约50mm3或小于50mm3的弧光管内部容积的小灯。
水银、氙和Sc-Na型碘密封在各个灯1至5的弧光管中。其各密封成分的量在每个灯1到5中是相同的。具有能产生线性弧光放电之频率的正弦交流电流分别加在灯1至灯5上，由此用几种不同的灯功率来控制灯1至灯5。在每种情况下填充材料粘附到弧光管的条件被用肉眼观测。在各灯1至5情况，要求产生基本上线性弧光放电的交流电源频率处于大约100KHz至大约200KHz的范围之内。
图1表示由本实验得到的工作期间碘状态与灯功率P及弧光管内部容积之间的关系。图1中，各符号×的点表示碘条形粘附到弧光管中心部分的情况，各符号○的点代表未发生条形粘附的情况。以相同椭圆线围着的符号表示相同灯的数据，并目这些灯号对应于表1所示的灯。
从图1能够看出，对于每个灯1至灯5，随着灯功率P变得较小，碘极少可能集中于条形，并且随着弧光管内部容积V变得较大，碘极少可能集中于条形。而且，随着弧光管内部容职V增大，尽管当较大功率P加在各个灯1至灯5上，碘仍极少可能集中于条形。换言之，通过设定弧光管每单位内部容积的灯功率P至预定值或小于该值，能够抑制靠近弧光管中心部分的条形碘的粘附。
这种关系能够更准确地表示如下。如果灯功率P和弧光管内部容积V之间关系被定义成通过原点的直线，则能够理解碘在P＝大约1.4×Vmm3)或更小的范围内(即图1中阴影区)并未发生条形粘附。
当弧光管内部容积V大或者功率P小以致于弧光管每单位内部容陕的灯功率等于或小于预定值时，作为碘为什么极少可能集中在条形区的原因，能够考虑到压缩波的衰减。确切地说，随着弧光管内部容积变得较大、弧光和弧光管之间的距离变得较大。由于弧光是产生压缩波的根源，弧光和弧光管之间较大的距离使得压缩波在到达弧光管管壁的前被衰减。结果使碘条形集中的力变小。
从上述实验结果可知，通过设定弧光管内部容积V和灯功率P之间的最佳关系，确切地说，通过设定加在放电灯单位容积(即弧光管单位内部容积)的电功率(即灯功率P)，使之落在由弧光管形状确定的预定函数定义的预定区域之内，则使得在允许发生线性弧光放电的同时，防止填充材料条形粘附在弧光管中心部分成为可能。
根据本申请发明人所做的进一步研究，前述区中弧光管每单位内部容积的供给电功率值并不依赖于弧光管电极之间的距离。而且，本发明人已经证明，只要弧光管形状为具有约3mm内径D，且长度L在大约6mm至大约9mm范围内，或者大约7.5mm的长度L和内径D在大约2mm至大约4mm的范围内，通过使弧光管每单位内部容积供给的电功率值满足P等于或小于大约1.4×V(W/mm3)的条件(即落在图1阴影区域之内)，则在允许发生线性弧光放电的同时，使得防止填充材料条形粘附到弧光管中心部分成为可能。
下面参考附图说明根据上述由本申请发明人所得原理获得的本发明的若干特例，但不限于这些特例。
[例1]
图2图解表示根据本发明例1用于控制放电灯的装置结构。
图2中，标记1代表用作为放电灯的金属卤化物灯，标记2代表用于启动和控制金属卤化物灯1的镇流器电路。
金属卤化物灯1具有弧光管，该弧光管的内部容积约为25mm3，基本上呈旋转椭球型，其长轴基本上平行于电极轴。水银、氙及Sc-Na型碘作为金属卤化物被密封在弧光管中。当该金属卤化物灯1水平放置工作时，用于产生基本上为线性弧光放电的交流电源频率约是150KHz。
镇流器电路2包括：通过在整流和平滑电路9整流和平滑工业交流电源8用于将交流电变换成直流电的直流电源电路3；包括FET10和11及电容器12，用于将直流电源电路3的输出变换成交流形式的串联逆变器电路4；用于以75KHz频率交替接通和关断FET10和11的驱动电路5；用于限制灯电流的电抗器元件扼流圈6；以及用于产生启动金属卤化物灯1的高压脉冲的高压脉冲发生电路7。镇流器电路2使金属卤化物灯1以大约30W的恒定功率工作。30W的功率值落在满足上述参考图1关于弧光管内部容积V(mm3)和灯功率的P≤1.4×V(w/mm3)关系的范围之内。
下面说明用于控制根据本发明例1放电灯的装置的工作。
金属卤化物灯1通过从高压脉冲发生电路7接收高压脉冲启动工作。当金属卤化物灯启动工作时高压脉冲发生电路7停止产生高压脉冲。
当金属卤化物灯1启动工作时，从串联逆变器电路4输出的大约75KHz的矩形波交流加在扼流圈6和金属卤化物灯1的串联电路上。这种矩形波交流电流须经扼流圈的限流，由此金属卤化物灯才能继续工作。尽管串联逆变器电路4的输出是大约75KHz的矩形波，但加在金属卤化物灯上的电流波形因扼流圈6变成如图3所示的基本上为大约75KHz的正弦波形。
当金属卤化物灯1通过这种正弦波形的灯电流控制时，灯功率P在一频率将电流波形改变两次，即75KHz×2＝150KHz。正如上述，当使用图1结构的金属卤化物灯由具有这种大约150KHz频率的灯功率控制时，其弧光基本上变为线性。加在金属卤化物灯1上的弧光管每单位内部容积的电功率是30w/25mm3＝1.2w/mm3，该值落在图1所示可抑制填充材料条形粘附的范围之内。
正如上述，根据本发明例1，水银、氙及Sc-Na型碘被密封在基本上呈旋转椭球形内部容积约为25mm3的弧光管内。在具有这种弧光管的金属卤化物灯1中，当施加大约150KHz频率的交流电源时，其弧光基本上变成线性。通过供给大约75KHz的正弦交流电流，该金属卤化物灯1以大约30w的恒定功率工作。结果，供给金属卤化物灯1的弧光管每单位内部容积的灯功率变成等于或小于大约1.4w/mm3。结果在基本上发生线性弧光的同时，金属卤化物灯1能够工作，同时抑制了于弧光管中心部分条形粘附的碘。
因此，能够抑制由条形粘附碘导致的弧光管中心部分处条形部分透明性的损失，由此得到长寿命的放电灯。
[例2]
图4图解表示根据本发明例2用于控制放电灯的装置结构。
图4所示装置结构不同于图2所示例1的装置结构，其在于还包括用于控制来自直流电源电路的供给金属卤化物灯1电功率的降压斩波器电路13；以及放置在金属卤化物灯1弧光管中心部分附近用作为检测金属卤化物灯1工作时填充材料(即碘)之状态的检测部分的，用于接收光的部分14(此后称为“光接收部分)。图4所示其它元件基本上与图2的相同，对应图2的元件用与图2相同的标记表示。所以这里省略其说明。
降压斩波器电路13包括：晶体管15，扼流圈16，二极管17，电容器18和控制电路19。降压斩波器电路13利用控制电路19的输出信号，通过控制晶体管15接通和关断工作时的占空比，来控制直流电源电路3的输出电压。结果控制实际加在金属卤化物灯1上的电功率。
光接收部分14设置在弧光管附近以便接收局部地从金属卤化物灯1弧光管内碘条形粘附到弧光管之区域即弧光管中心部分所发出的光。控制电路19探测金属卤化物灯1弧光管内部的碘状态，即根据来自光接收部分14的信号，探测碘是否条形粘附到弧光管。控制电路19通过晶体管15的开/关占空比，以便设置灯功率(即弧光管每单位内部容积的灯功率)防止碘的条形粘附。
下面说明根据本发明例2用于控制放电灯的装置的工作。
但是请注意，这里省略了串联逆变器电路4，驱动电路5，扼流圈6及高压脉冲发生电路7的说明，因为它们的工作与例1控制装置的相同。下面将主要说明降压斩波器电路13和光接收部分14的工作及功能。
正如前面关于例1的说明，所设定的条件使得金属卤化物灯1工作在35w的功率，供给金属卤化物灯1的弧光管每单位内部容积的电功率变为35w/25mm3＝1.4w/mm3，其落在图1所示的密刻材料条形粘附被抑制的范围内。这意味着碘会条形粘附到弧光管。然而实际上，由于金属卤化物灯1弧光管内部容积因制造公差会发生改变，前述数字范围的条件不会满足，从而导致碘的条形粘附。
例如，如果弧光管实际内部容积约是23mm3，则供给金属卤化物灯1的弧光管每单位内部容积的电功率就变成35w/23mm3＝1.5w/mm3。因而就没有满足图1所示的用于抑制碘条形粘附的数值条件。
因此，根据本例，探测粘附到弧光管的条件碘粘附，并且降低灯功率的供给量以防止碘的这种粘附。
下面说明用于探测碘条形粘附的方法。
当从弧光发出的光穿出弧光管时，条形粘附在弧光管的碘使光反射并在粘附部分吸收。结果，光透射谱特征局部改变。换言之，对于具有确定波长的光，透射光量在光通过碘粘附弧光管区域和在光通过碘未粘附弧光管区域两种情况之间有明显变化。因此，通过配置光接收部分14以便能够探测这种具有确定波长的透射光量，能够探测碘的存在(即碘粘附到弧光管的状态)。
确切地说，光接收部分14是由图5所示的光电二极管101，滤色器102及透镜103构成。在由电极30之间弧光放电产生的光线中，穿过弧光管20碘条形粘附部分的局域光线被透镜103收集，并经滤色器102由光电二极管接收。密封在根据本发明例2金属卤化物灯1弧光管20中的碘发黄色光，并具有吸收蓝光的特性。因此，如果碘条形粘附到弧光管20，穿过粘附碘50的光线中的蓝光量显著减小。因而，通过测量穿过的蓝光量，有可能探测到碘50是否条形粘附在弧光管20上。基于这个原理，图5所示光接收部分14采用蓝色透射滤色器作为滤色器102。
借助这种结构，在碘50条形粘附在孤光管20的情况下，蓝光很难存在于由光接收部分14接收的光中。结果，光几乎没有进入光电二极管101，因此光接收部分14的输出几乎为零。因而控制电路19确认碘条形粘附，并改变晶体管15开和关操作的占空比，使得将较小的灯功率加在放电灯1上。例如，包含图4所示结构的金属卤化物灯1具有内部容积23mm3的弧光管，因此为了将弧光管每单位内部容积的灯功率设定成前述的等于或小于1.4w/mm3，供给的灯功率可以降至大约32W。借助这种控制，可以脱落曾经条形粘附在弧光管20的碘50，以便由重力影响放置在弧光管20的下部。
另一方面，在碘没有条形粘附到弧光管的情况下，输入到光接收部分14的光包含蓝。结果，穿过滤色器102的光输入到光电二极管101，并且光接收部分14给控制电路19输出一个正比于输入到光电二极管101的光量的信号。如果来自光接收部分14的信号等于或大于预定值，则控制电路19确认未发生碘的条形粘附。因此，在不改变供给的灯功率隋况下维持金属卤化物灯1的工作条件。
正如上述，根据本发明例2，光接收部分14在金属卤化物灯1工作的同时探测碘的状态。如果碘条形粘附到弧光管，利用降压斩波器13通过减小加在金属卤化物灯1上的电功率，来控制金属卤化物灯1的工作以便抑制碘的这种条形粘附。结果，能够减缓因金属卤化物灯1制造公差产生的变化影响。
尽管在前述的各例子中采用密封有水银、氙和Sc-Na型碘的金属卤化物灯1作为放电灯，但此处并不限该放电灯。例如，可以采用任何放电灯，只要其在灯1工作的同时至少包含填充材料，该填充材料在弧光管内部要以液态的形式存在。确切地说，当采用的放电灯之弧光管内密封3至少有金属卤化物时，能够获得本发明的优点。
在前述的各例中，通过镇流器电路2加在金属卤灯1的电流波形是正弦波。然而，只要能够通过电流加上周期性变化的电功率，就可以使用任何波形。例如可以使用三角波、锯齿波等。
尽管在上述诸例中逆变器电路4是包含有FET10和11及电容器12的串联逆变器电路，但仍可以使用具有能够实现直流到交流转换之结构的任何电路。例如可以使用全桥式逆变器电路，半桥式逆变器电路等。
尽管在前述例子中用扼流圈6作为电抗器元件，但该电抗器元件可以由电容器或者由扼流圈和电容器的组合电路构成。而且，只要具有能够施加用于启动金属卤化物灯1之高压脉冲的结构，就可以采用任何高压脉冲发生电路。例如，该高压脉冲发生电路可以具有这样的结构，使得通过变压器升压操作产生高压脉冲，或者具有这样的结构，使得通过电容和扼流圈的谐振电路产生高压脉冲。
尽管本发明例1中使用了包括工业交流电源8和整流及平滑电路9的直流电源电路3，只要具有能够提供直流输出的结构，就可以使用任何直流电源电路。例如，可以使用采用电池结构或者把开关电源与工业交流电源或直流电源结合之结构的直流电源电路。
作为在金属卤化物灯1工作时用于检测填充材料(即碘)之状态的检测部分，在本发明例2中使用了包含光电二极管101，滤色器102及透镜103的光接收部分14。然而，只要其具有在金属卤化物灯1工作时能够检测出填充材料是否条形粘附在弧光管上的结构，则可以采用任何其它的构形。例如，可以使用CCD摄像使等来观测金属卤化物灯1，经图像处理能够探测出填充材料的条形粘附。而且，尽管采用了蓝色透射滤色器作为滤色器102，但是只要碘粘附和碘未粘附两种情况下，其可能探测出使在上述两种情况下能观测到透射光量的巨大差别的这种波长的光，则可以采用透射另一种颜色的光的滤色器。例如，如果不同的材料密封在金属卤化物灯1的弧光管中，则必须改变滤色器102以透射出合适的不同波长的光。
在本发明例2中，直流电源电路3包括：工业交流电源8；整流和平滑电路9；包含有晶体管15，扼流圈16，二极管17及电容器18的降压斩波器电路13；以及控制电路19。然而，只要其具有能够改变加到金属卤化物灯1上的电功率的结构，就可以采用任何直流电源电路。例如其可能采用这样的结构，使得前述例2中的降压斩波器电路13被升至斩波器电路13被倒相斩波器电路等所代替。而且，包括有工业交流电源8和整流及平滑电路9的部分可以是诸如电池的直流电源。
正如上述，根据本发明，在用于控制放电灯的方法和装置中，弧光放电是由输入到水平放置放电灯的以预定频率变化的电功率产生的，该预定频率因声共鸣引起基本上以线性形状激发起弧光放电，设定输入到放电灯的电功率值，使得放电灯弧光管每单位内部容积的输入功率值落在由弧光管开关确定的预定范围之内。因此，在防止灯工作期间弧光管填充材料条形粘附到弧光管中心部分的管壁上的同时，其有可能产生基本上线性的弧光放电。结果，防止了填充材料和弧光管之间化学反应导致的弧光管条形部分处透明性的损失，由此实现放电灯长的寿命。
在不悖离本发明范围及精神之下，对于本领域技术人员实现各种其它的修改是显而易见和极易做到的。因此，所附权利要求的范围并不限于这里所做的说明，相反，权利要求概括了较宽的范围。

Claims (20)

1、一种用于控制放电灯的方法，包括通过给水平设置之放电灯输入以预定频率变化之电功率而产生弧光放电，以便控制放电灯的步骤，其特征在于：
该预定频率是这样的频率，使得通过声共鸣以线性形状激发出弧光放电；和
设定输入到放电灯之电功率值，使得放电灯弧光管每单位内部容积的输入功率值落在根据弧光管形状确定的预定范围之内，由此抑制弧光管填充材料条形粘附到弧光管中心部分附近的管壁上，
其中该预定范围是由P/V≤1.4w/mm3表示的范围，其定义为在弧光管内部容积Vmm3和在额定工作期间输入给放电灯的电功率PW表示的坐标平面上，P＝V＝O之原点的直线。
2、根据权利要求1的方法，其中：弧光管的形状为旋转椭球形，其纵向轴平行于电极轴；并且弧光管填充材料至少包括金属卤化物。
3、根据权利要求1的方法，其中，弧光管形状满足关系D/L≤0.5，其中D是内径，L是长度。
4、根据权利要求1的方法，其中弧光管内部容积V为50mm3或更小。
5、根据权利要求1的方法，其中弧光管形状的长度L在6mm至9mm范围内，内径D在2mm至4mm范围内。
6、根据权利要求5的方法，其中弧光管形状具有3mm的内径D，以及6mm至9mm范围内的长度L。
7、根据权利要求5的方法，其中弧光管形状具有7.5mm的长度L和2mm至4mm范围内的内径D。
8、根据权利要求1的方法，其中该预定频率在100KHz至200KHz范围内。
9、一种通过以输入的电功率产生弧光放电来控制放电灯的放电灯控制装置，该输入的电功率输入给水平放置的放电灯上并以预定频率变化，其特征在于：
该预定频率是这样的频率，使得通过声共鸣以线性形状激发出弧光放电；以及
设定输入到放电灯的电功率值，使得放电灯弧光管每单位内部容积的输入功率值落在根据弧光管形状确定的预定范围之内，由此抑制弧光管填充材料条形粘附在弧光管中心部分附近的管壁上，
其中该预定范围是由P/V≤1.4w/mm3表示的范围，其定义成由弧光管内部容积Vmm3和在额定工作期间输入到放电灯的电功率PW表示的坐标平面上通过P＝V＝O原点的直线。
10、根据权利要求9的放电灯控制装置，其中，弧光管形状为旋转椭球形，其纵向轴平行于电极轴；并且弧光管填充材料至少包括金属卤化物。
11、根据权利要求9的放电灯控制装置，还包括镇流器电路，其中镇流器电路包括：
直流电源电路；
用于将直流电源电路的直流输出变换成交流输出的逆变器电路；
连接到逆变器电路以便接收交流输出的电抗器元件，限制加在放电灯上的交流电流；和
用于给放电灯提供启动脉冲的高压脉冲发生电路，其连接在电抗器元件和放电灯之间。
12、根据权利要求11的放电灯控制装置，其中：
镇流器电路具有用于在放电灯工作的同时，探测填充材料条形粘附到弧光管管壁的探测部分；和
镇流器电路根据探测部分的输出来控制加在放电灯上的电功率。
13、根据权利要求12的放电灯控制装置，其中镇流器电路限定了加在放电灯上的电功率的上限。
14、根据权利要求12的放电灯控制装置，其中该探测部分是一光接收部分，设置在弧光管中心部分管壁的附近。
15、根据权利要求9的放电灯控制装置，其中弧光管形状满足关系D/L≤0.5，其中D是其内径，L是其长度。
16、根据权利要求9的放电灯控制装置，其中弧光管内部容积V为50mm3或更小。
17、根据权利要求9的放电灯控制装置，其中弧光管形状的长度L在6mm至9mm范围内，内径D在2mm至4mm范围内。
18、根据权利要求17的放电灯控制装置，其中弧光管形状具有3mm之内径D及在6mm至9mm范围内的长度L。
19、根据权利要求17的放电灯控制装置，其中弧光管形状具有7.5mm的长度L和在2mm至4mm范围内的内径D。
20、根据权利要求9的放电灯控制装置，其中该预定频率在100KHz至200KHz的范围之内。
CNB981245390A 1997-09-29 1998-09-29 控制放电灯的方法和装置 Expired - Fee Related CN1209946C (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP263205/1997 1997-09-29
JP263205/97 1997-09-29
JP26320597 1997-09-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1219836A CN1219836A (zh) 1999-06-16
CN1209946C true CN1209946C (zh) 2005-07-06

Family

ID=17386248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB981245390A Expired - Fee Related CN1209946C (zh) 1997-09-29 1998-09-29 控制放电灯的方法和装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6046548A (zh)
EP (1) EP0907305B1 (zh)
KR (1) KR100322328B1 (zh)
CN (1) CN1209946C (zh)
DE (1) DE69806322T2 (zh)
MY (1) MY133009A (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6788007B2 (en) * 2001-12-21 2004-09-07 Koninklijke Philips Electronics N.V. Use of arc straightening in HID lamps operated at VHF frequencies
US7514878B2 (en) * 2003-04-04 2009-04-07 Purespectrum, Inc. High frequency electronic ballast with sine wave oscillator
US20090200951A1 (en) * 2008-02-08 2009-08-13 Purespectrum, Inc. Methods and Apparatus for Dimming Light Sources
US20090200960A1 (en) * 2008-02-08 2009-08-13 Pure Spectrum, Inc. Methods and Apparatus for Self-Starting Dimmable Ballasts With A High Power Factor
US20090295300A1 (en) * 2008-02-08 2009-12-03 Purespectrum, Inc Methods and apparatus for a dimmable ballast for use with led based light sources
US20090200965A1 (en) * 2008-02-08 2009-08-13 Purespectrum, Inc. Energy savings circuitry for a lighting ballast
US20090200952A1 (en) * 2008-02-08 2009-08-13 Purespectrum, Inc. Methods and apparatus for dimming light sources
US20100225239A1 (en) * 2009-03-04 2010-09-09 Purespectrum, Inc. Methods and apparatus for a high power factor, high efficiency, dimmable, rapid starting cold cathode lighting ballast
US8358083B2 (en) * 2009-12-18 2013-01-22 Osram Sylvania Inc. System and method including self oscillating feedback for acoustic operation of a discharge lamp
US10856373B2 (en) * 2014-10-01 2020-12-01 Umicore Power supply for electric arc gas heater

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0630244B2 (ja) * 1985-06-21 1994-04-20 松下電工株式会社 高圧放電灯
US4983889A (en) * 1989-05-15 1991-01-08 General Electric Company Discharge lamp using acoustic resonant oscillations to ensure high efficiency
DE4317368A1 (de) * 1993-05-25 1994-12-01 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Verfahren zum Betrieb einer Hochdruckentladungslampe
DE9401436U1 (de) * 1994-01-28 1994-03-31 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH, 81543 München Metallhalogenidentladungslampe für Projektionszwecke
DE69523261T2 (de) * 1994-11-18 2002-04-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd Beleuchtungsgerät mit Entladungslampe

Also Published As

Publication number Publication date
EP0907305B1 (en) 2002-07-03
DE69806322D1 (de) 2002-08-08
CN1219836A (zh) 1999-06-16
US6046548A (en) 2000-04-04
DE69806322T2 (de) 2003-02-13
MY133009A (en) 2007-10-31
KR19990030218A (ko) 1999-04-26
EP0907305A1 (en) 1999-04-07
KR100322328B1 (ko) 2002-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1209946C (zh) 控制放电灯的方法和装置
CN1166256C (zh) 电介质阻挡层放电灯光源装置
CN1725072A (zh) 用于光源的显示设备和驱动设备
CN1210607C (zh) 光源装置和使用了该光源装置的液晶显示器
CN1171509C (zh) 并联存储串联驱动的电子镇流器
CN1124776C (zh) 放电灯控制设备和方法
CN1735304A (zh) 高压放电灯用供电装置
CN101079370A (zh) 内置磁能发生器式磁能灯
CN1146306C (zh) 放电灯控制装置
CN1299320C (zh) 高压放电灯、高压放电灯照明设备和汽车前灯装置
CN1476285A (zh) 高压放电灯亮灯装置
CN101044799A (zh) 用于监视气体放电灯的方法和装置
CN1580904A (zh) 灯组合体、背光源组合体和显示装置及灯的驱动方法
CN2645232Y (zh) 具有立体造型灯管的电磁感应灯
CN1503985A (zh) 具有三维结构的无电极荧光灯和用于制造该荧光灯的方法
CN101858576A (zh) 采用冷阴极灯管的管中管照明灯
CN201196946Y (zh) 通用型节能无极灯
CN1645555A (zh) 金属卤化物灯以及使用该金属卤化物灯的照明装置
CN1960592A (zh) 等离子体照明系统及其驱动控制方法
CN201706425U (zh) 采用冷阴极灯管的管中管照明灯
CN101048849A (zh) 无汞灯和灯具
CN208170033U (zh) 一种涂层led螺旋节能灯
CN202871751U (zh) 一种等离子氙气节能灯管
CN103094059A (zh) 一种等离子氙气节能灯管
CN203167404U (zh) 利用三原色调色的无极灯装置

Legal Events

Date Code Title Description
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C06 Publication
PB01 Publication
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee