专利名称：用于操作气体放电灯的驱动器的利记博彩app
技术领域：
本发明一般地涉及气体放电灯领域，更M地涉及高强度放电灯(HID) 或超高压灯(UHP)。特别地，本发明涉及一种用于驱动HID灯的驱动器。
背景技术：
气体放电灯狄所周知的，所以i!E不需要对气体放电灯的设计进fr^细 讨论。目前只需要说气体放电灯包括位于充满可电离气体或蒸汽的密闭容器 内的两个电极。容器典型地为石英或陶资，例如多晶氧化铝(PCA)。电极布 置为船bf目距一定距离，并JL^操作期间，在这两个电^l之间保持电孑瓜。
气体放电灯可以由电子驱动恭供电。电子驱动器^Ot所周知的，所以il^ 不需要对电子驱动器的设计进行详细讨论。驱动器产生灯电流；虽然原则上直 a^ft;l^可能的，但^l灯电流典型地i;lj換向电;充，即，具有M不变的大小但 方向交替的电流；这也可以表示为方波电流。换向频率可以例如为大约100Hz 的数量级。
HID灯的一个特定应用是用作投影系统中的光源。在该领域，所希望的是 制作更小的面板(以斷tt本)并且提高灯功率(以增加光输出)。进一步地， 所希望的是，灯具有长寿命，并且灯的光输出(流明)在其寿命期间M不变。
对于较小的面板，影响灯的iW出(流明)的主要^^弧长，因此电极 的距离在寿命期间需要尽可能地,不变。进一步地，；^出应当是稳定的， 因此弧将无需扁平，逸寸电M面的质量提出了要求。
发明内容
气体放电灯的一个问M:在操怍期间，电极表面的形状可能改变。值得 注意地，在电极上可以生长尖端。弧具有喜欢附接到尖端的趋势，因此生长的 尖端将减小弧长。另一方面，还可以破坏^5W的尖端，从而增加弧长。弧长的 这种变化直接影响力渝出，这不是所希望的。
本发明基于以下认识尖端的形成(生^iL破坏)依赖于电流W:。基于 这个认识，本发明提出以交替尖端生长和尖端破坏的方式改变所选的电流参 数，从而，在灯的寿命期间弧长的变化##在一定限度内。WO-02/091806公开了一种使用换向电^J区动气体放电灯的方法，其中为 了增加弧的稳定性(减少弧跳变的^t量)，调制电流的占空比，调制具有调制 频率和调制幅度。为了变化光弧，可以改变调制。这个公开涉雄期稳定性。
本发明的目标是在灯的寿命期间##灯的电压不变。
根据本发明，驱动器的控制器能够以已调制占空tb^式操作，在所逸漠式 中，占空比在第一相位(Pl)期间具有第一值Ul)，所述第一值与在第^f目 位(P2)期间等于1减去第一值的第二值(A2) (A2=1-A1)交替，其中，第 ^f目位和第一相位具有互等的持续时间，并且其中，在第^4目位与第一相位之 间以预定的占空比切，率发生切换，反之亦然。^^权利要求中叙述了进 一步有利的详细描述。
通过参照附图对一个或多个优选实施例进^^描述，将进一步阐明本发明的 这些和务他方面、特#优点，在附图中相同的附图标i議示相同或相似的部 件，并JL^附图中
图1示意性示出电子驱动器的^fe图2是示意性图示灯电流的波形的坐标图3以放大的比例示意性图示出电^端的形状；
图4A是图示出才M^本发明的电流波形的坐标图； 图4B是图示出才娥本发明的电流波形的坐标图5是示出在才^t本发明的实验中作为时间(横轴)的函数的灯电压(纵 轴)的坐才示图。
M实施方式
图1示意性示出用于驱动气体放电灯2的电子驱动器1的框图。驱动器1 包括由控制器4控制的可控电流源3。气体放电灯2具有相对的灯电极21、 22。 驱动器1具有用于连接到灯电极21、 22的输出端子11、 12。驱动器l进一步 包括用于测量灯电极21、 22之间的距离的测量装置5。在适当的实施例中，如 图所示，测量装置5以电压传感器来实现，所述电压传感器具有M到驱动器 输出端子11、 12的输入端子51、 52以;^M^到控制器4的输入41的输出端 子53。控制器4具有旨到可控电流源3的控制输入34的输出端子43。可控 电流源3具有*到驱动器输出端子11、 12的输出端子31、 32。可控电流源3由^—逸的电源(例如电网)来供给，但是为了简化起见，没有示出。
图2是示意性图示出灯电流的波形的坐标图。横轴代表时间t，纵轴^A 电流I。灯电流是换向DC电流，这意味着电流大小总;1^不变，但是方向有 旨i4^转。在第一时间段tl期间，电流具有第一方向(在图中为正)；在 第二时间段t2期间，电流具有与第一方向相反的第二方向。电流周期TP艮定 为T-tl+t2。占空比A限定为A-tl/T。电流频率f P艮定为f=l/T。
图3以放大的比例示意性示出灯电极22的端部。电极22 i皮示为具有半 球形末端的圆柱形杆。在梯作期间，在电极末端上形成尖端61。在A中，图示 出了弧23与尖端61，而不是与原始的电M端的掩^。 4M^情况，尖端61 可以在轴向上生长，以形成长且窄的尖端62 (在B中示出)，或尖端可以在轴 向上生长，以形^目对较宽的尖端63 (在C中示出)。本领域技^A员应该清 楚生长的尖端有皿减小了弧长，并因此降j氐了由传感器5感测、并传递到 控制器4的灯电压。
WO-2006/016335公开了尖端信息，于电流频率f。当电流频率f相对 4^低(在W20到200Hz的范围内)时，将出则目对较宽的尖端63，而当电流 频率f相对较高(# 300到1000Hz的范围内)时，将出S^目对较窄的尖端 62。文献公开了相对较宽的尖端有缺陷，同时相对较高的电流频率^缺陷。 为了解决这个难题，文献公开了相对较高的频率与相对较低的频率交替。
然而，改变电流频率可能不是所希望的。例如，在用于显示设备中的灯的 情况下，优选的是，电流频率具有与图像设备的帧速率固定的关系，因此优选 的是，电流频率是不变的。
因此，本发明的目的是提#—种用于驱动气体放电灯的方法，所逸汰电灯 提供与WO-2006/016335相同或相似的优点，但其中电流可以保持不变。
进一步地，本发明的目的是提^-种用于驱动气体放电灯的方法，如所期 望的，所述气体放电灯不仅能够m宽尖端或小尖端的生长，而且能够破坏尖 。
在才緣本发明的方法中，控制器4能够以三种不同的模式操作。 在第一,模式中,控制器4控制电流源3，以便它提供具有占空比A=0. 5 和固定换向频率f的换向DC电流。图4A^1可与图示出相应的电流波形的图2 相比较的坐标图。选定频率f ，以便以该模式化迕细尖端的生长。因此，该频 率可以选定在从300到1000Hz的范围内。在令人满意的实l^i殳置中，频率是 360Hz。在第4怍模式中，控制器4控制电流源3，以便它提供具有不同于0. 5 的占空比A和与第一,模式中相同的固定换向频率f的换向DC电流。还调 制占空比A。在第一相位P1期间，占空比A具有第一固定值A1。在第J^目位 P2期间，占空比A具有第二固定值A2-1-A1。第一和第^目位交替。第^目 位P2的持续时间等于第一相位P1的持续时间，从而平均来说，电流没有M 的方向。优it^，第一相位P1和第^目位P2的持续时间是电流周期T的整数 倍。图4B是可与图示出相应的电流波形的图4A相比较的坐标图。
占空比在Al和A2之间交替将表示为"占空比切换"，这可以以"占空 比切换频率fV，来完成。
在该第^r^t模式中，选定占空比和占空比切,率，以便以该模式皿 宽尖端的生长。在所述令人满意的实IH殳置中，占空比是Al-0.7，且占空比 切械率f A=60Hz。
在第三,模式中，控制器4以与第Ji-^模^目似的方式控制电流源3，
但是sy^选定占空比和占空比切换频率，以便破坏尖端。在所述4^人满意的实
Ji^i殳置中，占空比是Al-0.8，且占空比切^M率fA-20Hz。
要注意，尖端的实际形成，于所述换向^lt "^totb，通过增加占空比 Al或通过增加占空比切换频率，可以更容易地Z皮坏尖端。利用较低的占空比Al 或较低的占空比切皿率，有利于宽尖端的生长。如果没有占空比切换，有利 于窄尖端的生长。
原则上，在选择占空比切换频率方面存在一些自由。在图像面板的情况下， 优选的是，占空比切，率与面^JI率同步。 在辦期间，控制器4^f亍下列步骤。
假设控制器4以第一,模式操作，即Al-O. 5。细尖端正在电极末端上 生长，从而减小了弧长，这使得在控制器的传感器输入41处的传感器输入信 号减小。控制器4将该传感器信号与第""^定参考电平相比较。如果传感器信 号达到预定的参考电平，控制器切换到第三^ft模式，以破坏尖端。弧长再次 生长，并且传感器信号增加。控制器4将该传感器信号与高于第1定参考电 平的第二预定参考电平相比较。如果传感l^ft号达到第二预定参考电平，控制 器切换回到第一^t模式。
因此，尖端交替地生^石皮坏。长期来看，尖端具有围绕平均值波动的平 均长度。同样，弧电压具有围绕平均值波动的值。图5是示出实验结果的坐标 图，其示出作为时间(横轴)的函数的灯电压(纵轴)。在坐标图的左半部分中，在时间零与大约t-20h之间，^f亍上述,。坐标图示出了灯电压在大约 85V和大约89V之间波动。
第二预定参考电平可以高于第1定参考电平，但是这两个值可以彼jt诚 近或者甚至可以相等由于灯的"惯性"，即，对改变^t模式响应较慢，在 改变，模^，尖端的生^il破坏^f持续一段时间。在图5的实例中，第二 和第"-^定参考电平等于由7jc平线图示出的、稍高于85V。
假设控制器4以第J^ft模式操作。在电极的末端，宽尖端在轴向上生长, 从而减少了弧长，这使得在控制器的传感器输入41处的传感器输入信号减小。 控制器4将该传感雜号与第三预定参考电平相比较。如果传感雜号iiJiJ第 三预定参考电平，如上所述，控制器可以切换到第三辦模式，以破坏尖端。 弧长将增加，因oH^控制器的传感器输入41处的传感器输入信号将增加，并 且如果传感器信号达到第四预定参考电平，控制器可以切换回到第二操作模 式。该操作在图5的坐标图右半部分中，在大约t-30h和大约t-70h之间图示 出。坐标图示出了灯电压在大约88.5V和大约92V之间波动。此外，第四预定 参考电平可以等于第三预定参考电平，但是在^^T情况下都高于第一和第二预 定参考电平。在图5的实例中，第三和第四预定参考电平都等于由7JC平线图示 出的90V。
然而，破坏宽尖端相对较困难。优选的是，在切换到第三#^模式以破坏 尖端之前，控制器首先切换到第一#^模式以制作窄尖端。
因此，通过交替M模式，可以处理尖端的长度并且因此以如下的方式处 理交替地增加和减少的弧电压弧电压具有围绕平均值波动的值，从而，长期 来看，平均^，弧电压是不变的。
总之，本发明提^""种驱动器1，其包括可控电流源3和用于控制可控电 流源3的控制器4，并且其进一步包括用于测量灯电极21、 22之间的距离的测 量装置5，优逸地为用于感测灯电压的电压传感器。
控制器控制电流源3，以产生具有预定电流频率f和占空比A的换向灯电 流。控制器能够以已调制占空比的模式，，在该模式中，占空比在第一相位 Pl期间具有第一值Al，所述第一值Al与在第^目位P2期间等于1减去第一 值的第二值A2 (A2=1-A1)交替，其中，第^目位P2和第一相位Pl具有互等 的持续时间，并且其中，在第^目位与第一相位之间以预定的占空比切换频率 fA^Li切换，反之亦然。
虽然在附图和前面的描述中已经详细图示和描述了本发明，但是本领域技术人员应当清楚，这种图示和描述被认为是说明性的或示范性的而非限制性
的。本发明不限于所公开的实施例；相瓦地，若干变化和修改可以在如所附权 利要求中所限定的本发明的保护范围内。
例如，虽然优选的，电流频率##不变，但是对于实现本发明不是必须的。 在该方面的重要性不止是本发明可以保持电流频率不变。
此外，上面描述了在其中基于达到一定电平的弧电压来完^一个操怍模 式切换到另一个辦模式的实施例。这需要电压传感器、参考电平和比较器。 控制器还可以设计成基于简单时间测量iM^—个操作模式切换到另 一个操作 模式。控制器可以设计成以一个模式操作，例如，对于第一固定时间量，以第 一^t模式,，齢对于第二固定时间量，以第三#^模式,，以及lt^ 切换回到第一操作模式。操作模式的这种反复的切换^f吏得灭弧电压围绕一定 的平均值波动。第一和第二固定时间量可以依赖于例如灯的类型和弧电流，并 且可以# 1秒到若千小时的范围内^^f地方通it^验确定合适的值。
此外，还可以监测弧电压的时间导数，而不U于达到一定电平的弧电压 从一个辦模式切换到另一个將模式。应当清楚，弧电压对应于弧长，以及 因itl^t应于尖端长度，并且弧电压的时间导数对应于尖端生"^变。已经发现， 尖端的生长i4^开始相对较高，但是尖端生"^l随着尖端变长而斷氐。因此， 尖端生^1可以看作尖端长度的指示器，这意味着弧电压的时间导数可以看 作尖端长度的指示器。因此，例如对于控制器，可以以第一操作模式操作，以 测量弧电压，基于随后的电压测量来计算弧电压的时间导数，将所计算的时间 导数与参考似目比较，并且如果减少的时间导数变为等于参考值，切换到第三 辦模式。
还可以组合判定M。例如，尖端可以生长直到达到一定的弧电压，并且 随后系统以尖端石皮坏,式操作一定的持续时间。
权利要求中，单词"包括"不排斥，元件或步骤，且不定冠词"一"不排斥 多个。单个处理器或M单元可以实m^利要求中所列举的若干项功能。斜目 互不同的M权利要求中列举某些方法的仅有事实不表示这些方法的组合不 能有利地使用。计算才M呈序可以絲/分布在合适的介质上，例如^#介质 或与其^^更件^^或作为其^^更fM分供给的固体介质，但^^也可以以M 形式分布，例如经因特网或，有线或无线通信系统。权利要求中的任何附图
图、4才朽己不应当解释为限制其范围。
上面，已经参照图示出才緣本发明设备的功^| 的框图阐述了本发明。应当理解，这些功肯诚块中的一个或多个可以用硬件实现，其中，这样的功能舰的功能由单独的硬件组件4M亍，但是这些功肯M^的一个或多个也可以用软件实现，从而这样的功育娥块的功能由计算才財呈序或可编程设备(例如孩狄理器、微控制器、数字信号处理器、等等)的一个或多个禾1^行来^W亍。
权利要求
1.用于驱动具有电极(21，22)的气体放电灯(2)的驱动器(1)，驱动器包括-可控电流源(3)；-控制器(4)，其用于控制电流源(3)；其中，控制器(4)设计成控制电流源(3)，以产生具有预定的电流频率(f)和占空比(Δ)的换向灯电流，其中，控制器(4)能够以已调制占空比模式操作，在所述已调制占空比模式中，占空比在第一相位(P1)期间具有第一值(Δ1)，所述第一值与在第二相位(P2)期间等于1减去第一值的第二值(Δ2)(Δ2＝1-Δ1)交替，其中，第二相位(P2)和第一相位(P1)具有互等的持续时间，并且其中，在第二相位(P2)与第一相位(P1)之间以预定的占空比切换频率(fΔ)发生切换，反之亦然。
2. 才Mt权利要求1的驱动器，其中，第^目位(P2 )和第一相位(Pl)的 持续时间是电流周期(T)的整数倍。
3. 才N^权利要求1的驱动器，其中，控制器(4)能够以宽尖端生，式 ，在所述宽尖端生^式中，选定占空比值(Al, /^2)和占空比切 率(fA),以皿灯电极的末端表面上的宽尖端(63)的生长。
4. 才娥权利要求3的驱动器，其中，电流频率等于360Hz，其中，占空比 在0. 7与0. 3之间交替，并且其中，占空比切频率(fa )等于60Hz。
5. 根据权利要求1的驱动器，其中，控制器(4)能够以尖端破坏趟式操 作，在所述尖端破坏模式中，选定占空比(Al， A2)和占空比切换频率(fA), 以石皮坏灯电极的末端表面上的尖端。
6. 才緣权利要求5的驱动器，其中，电流频率等于360Hz,其中，占空比 在0. 8与0. 2之间交替，并且其中，占空比切 率(f J等于20Hz。
7. 才娥权利要求1的驱动器，其中，控制器(4)进一步能够以细尖端生 ，式*，在所述细尖端生，式中，选定占空比(A1， A2)和占空比切换 频率(fj ，以皿灯电极的末端表面上的细尖端(62)的生长。
8. ##权利要求7的驱动器，其中，电流频率等于360Hz，并且其中，占 空比恒等于0. 5。
9. 才娥权利要求7和权利要求5的驱动器，其中，控制器(4 )能够在细 尖端生长才莫式与尖端》皮坏袭式之间交替。
10. 才娥权利要求9的驱动器，其进一步包括用于测量灯电极(21， 22)之间的3巨离的测量装置(5);其中，当控制器(4)以细尖端生，式^作时，^Ht'l^^将测量装置 (5)的输出信号与第"H55定参考电平相比较，并且如果测量装置(5)的输出 信号iiJ'J第1定参考电平，切换到以尖端破坏趟式耕；并且其中，当控制器(4)以尖端破坏^式,时，^ft性地将测量装 置(5)的输出信号与第二预定参考电平比较，并且如果测量装置(5)的输出 信号达到第二预定参考电平，切换到以细尖端生，式操作。
11. 才娥权利要求10的驱动器，其中，第二预定参考电平等于第1定参考电平。
12. 才緣权利要求9的驱动器，其中，控制器(4 )设计用于在第一持续时 间以细尖端生^式操作，并且I^切换到以尖端破坏橫式操作；并且其中，控制器(4)设计用于在第4续时间以尖端破坏4式操作， 并且f^切换到以细尖端生，式操作。
13. 才娥权利要求9的驱动器，其进一步包括用于测量灯电极(21， 22) 之间的距离的测量装置(5);其中，当控制器(4)以细尖端生，式操作时，^ft性地计算测量装 置(5)输出信号的时间导数，将所计算的时间导数与预定的参考值相比较， 并且如果所述时间导数达到预定的参考值，切换到以尖端石皮坏趟式操作。
14. 才緣权利要求3和权利要求5的驱动器，其中，控制器(4 )能够在宽 尖端生，式与尖端-皮坏^莫式之间交替。
15. 才娥权利要求14的驱动器，其进一步包括用于测量灯电极(21， 22) 之间的距离的测量装置(5);其中，当控制器(4)以宽尖端生絲式操作时，^ft性地将测量装置 (5)的输出信号与第三预定参考电平相比较，并且如果测量装置(5)的输出 信号&悌三预定参考电平，切换到以尖端破坏嬸式辦；并且其中，当控制器(4)以尖端破坏^式操作时，^Mt性地将测量装 置(5)的输出信号与第四预定参考电平相比较，并且如果测量装置(5)的输 出信号WJ第四预定参考电平，切换到以宽尖端生"^莫式辦。
16. ^^权利要求15的驱动器，其中，第三预定参考电平等于第四预定参考电平。
17. 才MI权利要求14的驱动器，其中，控制器(4)设计用于在第一持续 时间以宽尖端生^t式操作，并且ft^切换到以尖端喊:坏^式操作；并且其中，控制器(4)设计用于在第4续时间以尖端破坏橫式操作， 并JH切换到以宽尖端生，式操怍。
18. 才娥权利要求14的驱动器，其进一步包括用于测量灯电极(21, 22) 之间的距离的测量装置(5);其中，当控制器(4)以宽尖端生，式操作时，其操作性地计算测量装 置(5)输出信号的时间导数，将所计算的时间导数与预定的参考值相比较， 并且如果所述时间导数达到预定的参考值，切换到以尖端破坏省式操作。
19. 才娥权利要求7和权利要求3的驱动器，其中，控制器(4)能够从宽尖端生，式切换到细尖端生，式。
20. 才M&权利要求19的驱动器，其进一步包括用于测量灯电极(21， 22) 之间的距离的测量装置(5);其中，当控制器(4)以宽尖端生械式辦时，^t'l^也将测量装置(5 ) 的输出信号与第三预定参考电平相比较，并且如果测量装置(5)的输出信号 ii^第三预定参考电平，切换到以细尖端生"^莫式耕；并且其中，当控制器(4)以细尖端生，式^作时，其^fN^将测量 装置(5)的输出信号与第四预定参考电平相比较，并且如果测量装置(5)的 输出信号&條四预定参考电平，切换到以宽尖端生，式,。
21. 才瞎权利要求20的驱动器，其中，第四预定参考电平等于第三预定参考电平。
22. 才娥权利要求19的驱动器，其中，控制器(4)设计用于在第一持续 时间以宽尖端生长才莫式操作，并且随后切换到以细尖端生 式操作；并且其中，控制器(4 )设计用于在第^#续时间以细尖端生，式#^, 并iH切换到以宽尖端生，式操作。
23. 才緣权利要求19的驱动器，其进一步包括用于测量灯电极(21， 22) 之间的距离的测量装置(5);其中，当控制器(4)以宽尖端生，式操作时，其操作性地计算测量装 置(5)输出信号的时间导数，将所计算的时间导数与预定的参考似目比较， 并且如果所述时间导数达到预定的参考值，切换到以细尖端生，式操作。
24. 才娥权利要求7和权利要求5和权利要求3的驱动器，其中，控制器 (4)能够从宽尖端生，式切换到细尖端生长漠式，并且随后切换到尖端破賴式。
25. 才 权利要求24的驱动器，其进一步包括用于测量灯电极(21， 22 )之间的距离的测量装置(5);其中，当控制器(4)以宽尖端生^式^^时，^^作'f^将测量装置 (5 )的输出信号与预定参考电平相比较，并且如果测量装置(5)的输出信号 &'〗该预定参考电平，切换到以细尖端生，式操作；并且其中，当控制器(4)以细尖端生，式^作时，^ft性地将测量 装置(5)的输出信号与预定参考电平相比较，并且如果测量装置(5)的输出 信号ii^该预定参考电平，切换到以尖端破坏趟式操作。
26. 才娥权利要求24的驱动器，其中，控制器(4)设计用于在第一持续 时间以宽尖端生，式操作，并且l^切换到以细尖端生，式操作；并且其中，控制器(4)设计用于在第_=#续时间以细尖端生^式操作， 并且(t^切换到以尖端石皮坏^式M。
27. 才 权利要求19的驱动器，其进一步包括用于测量灯电极(21， 22) 之间的距离的测量装置(5);其中，当控制器(4)以宽尖端生 式操作时，^ft性地计算测量装 置(5)输出信号的时间导数，将所计算的时间导数与预定的参考值相比较， 并且如果所述时间导数达到该预定的参考值，切换到以细尖端生，式操作；并且其中，当控制器(4)以细尖端生，式操作时，其操作'I^计算测 量装置(5)输出信号的时间导数，将所计算的时间导数与预定的参考值相比 较，并且如果所述时间导数达到该预定的参考值，切换到以尖端破坏省式操作。
28. 才H^权利要求1的驱动器，其中，测量装置(5 )包括布置用于测量灯 电压的电压传感器。
全文摘要
一种用于驱动气体放电灯(2)的驱动器(1)，其包括可控电流源(3)；用于控制电流源(3)的控制器(4)；用于测量灯电极(21，22)之间的距离的测量装置(5)。控制器控制电流源(3)，以产生具有预定的电流频率(f)和占空比(Δ)的换向灯电流。控制器能够以已调制占空比模式操作，在所述已调制占空比模式中，占空比在第一相位(P1)期间具有第一值(Δ1)，所述第一值与在第二相位(P2)期间等于1减去第一值的第二值(Δ2)(Δ2＝1-Δ1)交替，其中，第二相位(P2)和第一相位(P1)具有互等的持续时间，并且其中，在第二相位与第一相位之间以预定的占空比切换频率(f<sub>Δ</sub>)发生切换，反之亦然。
文档编号H05B41/292GK101543138SQ200780040679
公开日2009年9月23日 申请日期2007年10月30日 优先权日2006年11月3日
发明者J·-J·P·J·范登伯格 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司