CN1309524A - 具有至少一个介电妨碍电极放电灯的运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于在截止变换器上运行具有至少一个介电妨碍电极的放电灯的一种方法,截止变换器用周期性重复的电压脉冲施加于放电灯上。如果放电灯有触发辅助,逐次地提升电压幅度,直到生成介电妨碍放电,直到幅度达到额定运行电压为止。如果放电灯没有触发辅助,则触发引起放电介质局部电离的第一次放电。直接在第一次放电重新熄灭之后,重新触发介电妨碍放电,并且大大地提高电压幅度,直到额定运行电压时为止。

Description

具有至少一个介电妨碍 电极放电灯的运行方法

本发明涉及按权利要求1或3前序部分的，具有至少一个介电妨碍电极放电灯的一种运行方法。尤其是涉及在放电灯中用于触发介电妨碍放电的一种运行方法。

在德国专利申请DE 19731275.6中说明了具有介电妨碍电极的放电灯的一种运行方法，和用于实施此方法的一种相应的电路装置。在运行期间，用引起放电灯中介电妨碍放电的周期性重复的电压脉冲施加于介电妨碍电极中的至少一个上。取决于放电容器的几何形状和灯电极的布置，这些电压脉冲的峰值或幅度位于约1kV至大致5kV之间。脉冲序列频率位于大致25kHz至约80kHz的范围中。借助于截止变换器和其次级线圈与灯电极连接的变压器生成电压脉冲。在截止变换器开关晶体管的导通阶段，在变压器中建立一种磁场，在截止变换器开关晶体管的截止相位期间以电压脉冲形式将该磁场的电能输送到放电灯上。在整个运行持续时间期间，也就是也在触发阶段期间用放电灯的额定运行电压运行放电灯。已证明的是，在放电灯中触发介电妨碍放电时，可能形成优先的放电通道，这些放电通道防止沿电极长度均匀分布的介电妨碍放电的产生，和引起放电灯沿放电容器的不均匀光幅射。此外在具有介电妨碍电极的放电灯上不可能的是，通过电极的预热，或借助于电子发射极来改善放电灯的可触发性，以便借助于热电子发射或借助于场发射充分地提供触发放电用的自由载流子。

本发明的任务在于，给出具有至少一个介电妨碍电极的放电灯的一种运行方法，使得在灯中保证介电妨碍放电的可靠触发。尤其是应防止在放电灯中生成会引起灯的不均匀光幅射的各个优先的放电通道。

按本发明通过权利要求1或3的特征解决此任务。在从属权利要求中说明了本发明特别有利的实施。

在权利要求1中公开了本发明的一种特别优先的第一实施形式。按本发明运行方法的这个变型是只能应用在具有触发辅助的，带有至少一个介电妨碍电极的这种放电灯上的。这尤其是其放电容器局部地配备了金属涂层的，或其放电容器局部地由导电光阑包围的孔径灯，或者是其放电容器载有透光的导电涂层的，例如铟-氧化锡层(ITO层)的放电灯。上述导电涂层或光阑通常位于接地电位上，并且不仅改善灯的电磁相容性，而且也起电容触发辅助的作用。

按本发明运行方法的第一实施形式，为了在放电灯中触发介电妨碍的放电，用周期性重复的电压脉冲施加在至少一个介电妨碍的电极上，电压脉冲的电压值在此位于额定运行电压之下，并且因此是如此地微小的，以致于电压脉冲首先不引起触发放电。在以下的进程中逐次地提高周期性重复电压脉冲的电压值或电压幅度，直到在放电灯中生成介电妨碍的放电时为止。已证明，在上面提及类型的放电灯上已用其电压值或电压幅度明显位于放电灯的额定运行电压之下的电压脉冲，实现触发介电妨碍的放电。以保护的方式实现触发介电妨碍的放电，并且不生成优先的放电通道。尤其是不直接在接通之后用高的电压脉冲施加于前接设备的电气元件上。在放电灯中实现触发介电妨碍的放电之后，有利地逐次地继续提高电压脉冲的电压值或电压幅度到放电灯的额定运行电压时为止。

按本发明运行方法的一个第二实施形式，为了触发介电妨碍的放电，用在放电灯中引起放电的电压脉冲的序列施加于放电灯的至少一个介电妨碍电极上。随后使放电熄灭，并且直接在放电熄灭之后，用在放电灯中起动介电妨碍放电的，周期性重复的电压脉冲施加于至少一个介电妨碍的电极上。按第二实施形式的运行方法特别是可应用在没有电容触发辅助的，具有至少一个介电妨碍电极的放电灯上的。在放电灯中生成第一次放电的电压脉冲序列负责放电介质的局部电离，并且生成自由载流子。如果在通过电压脉冲序列引起放电灯中的第一次放电时应已生成优先的放电通道的话，在曾引起第一次放电的脉冲序列结束之后这些放电通道重新崩溃。直接在第一次放电熄灭之后，用具有足够高电压幅度的，周期性重复的电压脉冲施加于至少一个介电妨碍的电极上，以便引起介电妨碍放电。由于直接在第一次放电熄灭之后起动介电妨碍放电，还存在着第一次放电的足够的自由载流子，这些自由载流子使得毫无问题的触发介电妨碍放电成为可能。

以下借助于两个实施例详述按本发明的运行方法。

图1展示用于运行具有介电妨碍电极放电灯的，和用于实施按本发明触发方法的电路装置的示意图，

图2以示意图展示通过具有介电妨碍电极放电灯的截面，

图3展示在按本发明的第一实施例的放电灯触发阶段的电压脉冲示意图，

图4展示在按本发明的第二实施例的放电灯触发阶段的电压脉冲示意图，

图5展示在按本发明的第三实施例的放电灯触发阶段的电压脉冲示意图。

以下借助于图1和2详述按本发明运行方法的两种实施形式。

图2中示意地表示的放电灯拥有具有气密封闭末端的圆柱形放电容器1。放电容器1的两个末端是分别用管座套5、6配备的。两个管座套5之一具有两个管座接点7、8。在放电容器1的内壁上布置了在放电容器1纵向延伸的，互相对着的两个条形介电妨碍电极2、3。两个电极2、3是作为条形金属层安置在放电容器1的内壁上的，并且是通过电介质4对放电容器1的内腔9屏蔽的。电极2、3是分别与两个管座接点7、8之一导电连接的。在灯运行期间在两个电极2、3之间，也就是横对灯纵向，生成介电妨碍放电。所以放电的放电距离主要地相当于电容器1的内径。在理想情况下，介电妨碍放电是均匀地沿两个条形电极2、3分布的。氙用作为放电介质。在放电中生成借助于荧光剂转换成光的氙激发物射线。在放电容器1的外壁上例如安置了具有在放电容器1纵向延伸的透光孔径的，位于接地电位上的金属涂层10，或安置了例如与电路装置的接地电位连接的，透光的铟-氧化锡层10。在按实施例的灯上涉及拥有大致2.4kV额定运行电压的和大致18W额定功率的，具有介电妨碍电极2、3的放电灯。用其脉冲序列频率大致为25kHz至100kHz的电压脉冲运行这种放电灯。

图1中强烈示意地图示了用于运行，和尤其是用于放电灯触发的电路装置。电路装置是构成为截止变换器的，此截止变换器具有例如为24V或12V的直流电压源U₀，带有控制装置的场效应晶体管T1(未表示)，变压器TR1-A、TR1-B、TR1-C和放电灯La1的接头a、b。接头a、b是分别与图2中图示放电灯的管座插销7、8连接的。在德国专利申请DE 19731275.6中详细说明了这种电路装置的构造和作用原理。

控制装置主要由本身已知的矩形波振荡器组成，此矩形波振荡器生成用于控制场效应晶体管T1栅极电压的脉宽调制矩形波信号，和此矩形波振荡器因此控制场效应晶体管T1开关状态。只要场效应晶体管T1处于导通的状态，直流电压源U₀就主要位于初级线圈TR1-A上，并且在场效应晶体管T1接通持续时间结束时达到其峰值I_max的，线性地随时间上升的电流流过初级线圈TR1-A和场效应晶体管T1。在此时刻在具有电感L_p的初级线圈TR1-A的磁场中存储了电能W

       W=0,5·Lp·I_max ²    (1)

在场效应晶体管T1截止相位期间在初级线圈TR1-A的磁场中所存储的电能W降低，并且主要输送到灯La1上。灯La1由于它的介电妨碍电极2、3而拥有量C_L的不可忽略的电容，并且与初级线圈TR1-A一起形成振荡回路。

在初级线圈TR1-A上在场效应晶体管T1截止相位期间生成具有电压幅度U_p $U_p=\sqrt{\frac{2\·W}{C_L}}-U_0---\left(2\right)$ 的电压脉冲。

借助于次级线圈TR1-B，以次级线圈TR1-B、TR1-C的匝数n_s和初级线圈的匝数n_p的比例n_s/n_p将电压脉冲的电压幅度U_p增压到值U_s $U_S=\frac{n_S}{n_P}\·U_P----\left(3\right)$ 上。所以在放电灯La1上有具有电压幅度U_s的电压脉冲作为运行电压或触发电压供支配。在场效应晶体管T1截止相位期间用正极性的电压脉冲施加于放电灯La1上。通过并联于场效应晶体管T1漏极源极线路布置的，集成在场效应晶体管T1中的自振荡二极管(未表示)，将可能出现的负极性的电压脉冲连接到接地电位上。场效应晶体管T1用大致为25kHz至100kHz的节拍频率开关。与此相应地用拥有大致为25kHz至100kHz的脉冲序列频率的电压脉冲施加在放电灯La1上。

按本发明的第一实施例在电路装置投入运行之后，借助于上面说明的截止变换器首先生成电压脉冲，这些电压脉冲是如此地微小，以致于在放电灯La1中不能触发放电。为此目的直接在电路装置投入运行之后，借助于控制装置用通过控制装置元件的参数设计确定的最短接通持续时间，运行截止变换器的场效应晶体管T1。从公式(1)至(3)中可以看出，供放电灯La1支配的电压U_s与电流强度I_max线性地增加，电流强度I_max又与场效应晶体管T1的接通持续时间线性地增长。供放电灯La1支配的电压U_s所以是相应地微小的，以致于不能进行放电。在截止变换器的瞬态阶段结束之后才启动放电灯La1中放电的触发。借助于控制装置连续地提高场效应晶体管T1的接通持续时间。相反地场效应晶体管T1截止相位期间的接通持续时间保持不变。它是稍微长于电压脉冲的脉冲持续时间。与场效应晶体管T1的接通持续时间相应地，按公式(1)至(3)在放电灯La1上可供支配的和由变压器TR1所生成电压脉冲的电压幅度U_s也增长。连续地提高场效应晶体管T1的接通持续时间，直到在放电灯La1中生成介电妨碍放电，和直到达到了2.4kV的放电灯La1额定运行电压时为止。已证明，在放电灯La1中已经在具有例如仅为1.9kV电压幅度的电压脉冲时产生介电妨碍放电。用于触发介电妨碍放电所必要的触发电压明显地位于放电灯La1的额定运行电压之下。与电路内部接地电位连接的金属涂层10或铟-氧化锡涂层10起电容触发辅助作用。图3中示意地图示了电压脉冲。沿垂直轴线任意地标上了电压幅度U_s，并且水平轴线形成时间轴线。在定义大致为100ms至1S的时间区间的时刻t₁和t₂，之间，电压脉冲的电压幅度Us从最小值持续地上升到额定运行电压。在此时间范围中进行灯中的介电妨碍放电的触发。随后用灯的额定运行电压使灯运行。电压脉冲的脉冲序列频率大致为100kHz。

按本发明的运行或触发方法的第二实施形式是为不具有触发辅助的，具有介电妨碍电极的放电灯考虑的。按照符合本发明运行方法的第二实施形式，直接在截止变换器投入运行之后用最长的接通持续时间运行场效应晶体管T1。这意味着，已经直接在截止变换器投入运行之后用电压脉冲施加于其电压幅度等于放电灯La1额定运行电压的放电灯La1上。所以直接在截止变换器投入运行之后在放电灯La1中生成介电妨碍放电。为了排除在例如由优先放电通道的生成所决定的放电中可能发生的不均匀性，直接在不均匀性生成之后重新使放电熄灭。以不同的方式来实现放电的熄灭，例如通过缩短场效应晶体管T1的接通持续时间，使得将位于放电灯La1上的电压脉冲的电压幅度降低到最小值。直接在第一次放电的熄灭之后重新在放电灯La1中触发介电妨碍放电。由于第一次放电的放电介质还是局部地电离的，并且还未重新组合所有的载流子，已经可以用其电压幅度U_s明显位于放电灯La1额定运行电压之下的电压脉冲来触发第二次介电妨碍放电。甚至在按第二实施例的运行方法上，通过延长场效应晶体管T1的接通持续时间如此大大地提高电压脉冲的电压幅度U_s，直到达到了2.4kV的放电灯La1额定运行电压时为止。图4中示意地图示了电压脉冲。沿垂直轴线任意地标上了电压幅度U_s，并且水平轴线形成时间轴线。时间轴线不是按比例表示的。为了表明这一点，已在两处中断时间轴线。尤其是与时间区间t₃、t₄相比，间歇时间区间t₅、t₆是变得太短得多的。在通过两个时刻t₃和t₄定义的，相当于电压脉冲周期持续时间的大致二十倍的，即约0.2ms的时间区间期间，用在灯中触发第一次放电的电压脉冲的第一序列施加于放电灯中的放电介质上。在持续大致2ms至3ms的，通过时刻t₄和t₅定义的随后的间歇时间区间期间，不给灯La1施加电压脉冲。第一次放电在此间歇时间区间之内熄灭。在时刻t₅用持续增长电压幅度U_s的电压脉冲施加于灯La1上。在通过时刻t₅和t₆定义的，大致为100ms至1s的持续时间期间，将此电压脉冲的电压幅度U_s从最小值连续地提高到约2.4kV的额定运行电压时为止。在此时间区间之内在灯La1中触发介电妨碍放电。随后用灯的额定运行电压运行灯La1。在这里脉冲序列频率也大致为100kHz。

图5中示意地图示了按本发明触发方法的第三实施例，此第三实施例是第二实施例的一种变型。沿垂直轴线任意地标上了电压幅度U_s，并且水平轴线形成时间轴线。时间轴线不是按比例表示的。为了表明这一点，已在两处中断时间轴线。尤其是与时间区间t₇、t₈相比，间歇时间区间t₈、t₉是变得太短得多的。在通过两个时刻t₇和t₈定义的，相当于电压脉冲周期持续时间的大致二十倍的，即约0.2ms的时间区间期间，用在灯中触发第一次放电的电压脉冲的第一序列施加于放电灯中的放电介质上。在持续大致2ms至3ms的，通过时刻t₈和t₉定义的随后的间歇时间区间期间，不给灯La1施加电压脉冲。第一次放电在此间歇时间区间之内熄灭。在时刻t₉用其电压幅度U_s相当于约2.4kV额定运行电压的电压脉冲施加于灯La1上。脉冲序列频率大致为100kHz。

Claims (4)

1．用于运行具有至少一个介电妨碍电极(2,3)和触发辅助(10)的放电灯的方法，其中用周期性重复的电压脉冲施加于放电灯(La1)的至少一个电极(2,3)上，其特征在于，

-用周期性重复的电压脉冲施加于至少一个电极(2,3)上，电压脉冲的电压值(U_s)位于放电灯(La1)的额定运行电压之下，并且是如此地微小，以致于这些电压脉冲首先不引起放电的触发，和

-在方法的进一步进程中逐次地提高周期性重复的电压脉冲的电压值(U_s)，直到在放电灯(La1)中生成介电妨碍放电时为止。

2．按权利要求1的方法，其特征在于，在实现介电妨碍放电的触发之后继续逐次地提高周期性重复的电压脉冲的电压值(U_s)，直到用放电灯(La1)的额定运行电压运行放电灯(La1)时为止。

3．用于运行具有电路装置上的至少一个介电妨碍电极(2,3)的放电灯的方法，其中用周期性重复的电压脉冲施加于放电灯(La1)的至少一个介电妨碍电极(2,3)上，其特征在于，

-用在放电灯(La1)中引起放电的电压脉冲的序列施加于至少一个介电妨碍电极(2,3)上，

-使放电熄灭，和

-直接在放电熄灭之后，用在放电灯(La1)中引起介电妨碍放电的，周期性重复的电压脉冲施加于至少一个介电妨碍电极(2,3)上。

4．按权利要求3的方法，其特征在于，在放电熄灭之后，从位于放电灯(La1)的额定运行电压之下的值出发，逐次地提升用于介电妨碍放电触发的周期性重复电压脉冲的电压值(U_s)，直到达到了额定运行电压时为止。

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