用于确定放电灯中颜色混合所需要的纵向模式频率的系统和方法技术方案

在电源系统中，用于提供高强度放电（ＨＩＤ）灯中的颜色混合的方法，包括以下步骤：在特定的时间间隔内提供具有在第一较低的频率值与第二较高的频率值之间的范围的扫描频率信号的扫频信号。也提供具有可调节的频率值和可调节的调制指数的调幅信号。结果，扫频信号用所述调幅信号进行幅度调制。调节调幅信号的频率，直至检测到最大的灯电压为止。此后，系统以能产生最大的灯电压的调制频率运行，以便基本上消除灯中的颜色分离。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于提供高强度放电灯中的颜色混合的电源系统和用于提供这样的颜色混合的方法。更具体地，本专利技术涉及用于确定提供给气体放电灯的二次纵向模式信号的频率的系统和方法。高强度放电灯(HID)因为它们比起其它类型的低压汞蒸汽荧光灯的许多优点(诸如高的效能和亮度)，正变得越来越流行。这些HID灯可以由高频电子镇流器驱动，高频电子镇流器被配置成可以产生大于约20kHz的驱动电流信号。然而，把高频电子镇流器使用于HID灯的主要障碍在于高频运行时出现的声谐振/电弧不稳定性。声谐振在许多场合下会引起令人非常讨厌的电弧闪烁。而且，声谐振会引起放电电弧熄灭，或甚至更坏，成为永久性的偏移，以及损坏放电灯的管壁。最近，已开发了新型的、采用陶瓷(多晶氧化铝)外壳的高强度放电灯。这种放电灯的放电外壳是圆柱形状的，以及其所具有的纵横比(即，内长度与内直径之比)接近于1或大于1。典型地，纵横比远大于1的灯具有想要的高效能的性质，但它们的缺点是在垂直和水平方向运行时具有不同的颜色性质。特别是在垂直方向运行时出现颜色分离。通过把弧光的图象投射到屏幕上可以观察到颜色分离，它显示电弧的底部呈现粉红色，而底部呈现蓝色或绿色。这是由于在放电时金属原子附加物没有完全混合造成的。在放电的上部，有过量的铊和汞发射，以及不足的钠发射。这种现象导致比起水平方向运行时更高的色温和降低的效能。1999年6月17日提交的、题目为“Reduction of VerticalSegregation in a Discharge Lamp(放电灯中垂直分离的减小)”的美国专利申请序列号No.09/335/020教导了一种消除或大大地减小电弧不稳定性和颜色分离的方法，该方法在扫描时间内提供电流信号频率扫描，与具有被称为二次纵向模式频率的频率的调幅信号相组合，该专利申请在此引用，以供参考。用于这种运行的典型的参量是在10毫秒的扫描时间内从45扫描到55kHz的电流频率扫描，24.5kHz的恒定的调幅频率，以及0.24的调制指数。调制指数被定义为(Vmax-Vmin)/(Vmax+Vmin)，其中Vmax是调幅包络的最大峰-峰电压以及Vmin是调幅包络的最小峰-峰电压。45到55kHz的频率范围是在一次方位角声谐振模式频率与一次径向声谐振模式频率与之间。然后，在数学上推导出二次纵向模式谐振频率，其中第n纵向模式谐振的功率频率等于n*C1/2L，其中n是模式号，C1是在灯的轴向平面上声音的平均速度，以及L是灯的内长度。然而，由于灯的温度变化引起的C1的小的变化，不可能精确地计算一个给定的灯的二次纵向模式谐振频率。另外，由于制造公差，会出现L的小的差别。所以，尽管有上述的专利申请的值得注意的教导，仍旧需要一种以便利的和精确的方式确定被提供到放电灯的信号的二次纵向模式频率的改进的系统和方法。按照本专利技术的一个实施例，高强度放电灯是通过在扫描时间内的电流频率扫描，并与具有相应于放电灯的二次纵向声谐振模式的频率的调幅信号相组合而运行的。二次纵向模式频率fY是通过首先设置下限的二次纵向模式频率fL和上限的二次纵向模式频率fH而推导出的。气体放电灯然后被提供以这样一个电流信号，该信号具有在一次方位角声谐振模式频率与一次径向声谐振模式频率(它们分别相应于灯的一次方位角声谐振模式与灯的一次径向声谐振模式)之间的范围频率扫描。然后，用一个具有频率fH与特定的调制指数a的信号对频率扫描电流信号进行幅度调制。然后测量灯的电压。调幅频率fH然后被减去一个特定的量)f，并且再次与频率扫描电流信号相混合。反复测量灯电压，直至调幅信号的频率达到fL为止。从fH到fLkHz，产生一个频率-电压曲线。灯电压的最大值相应于被利用于颜色混合的频率fmax。按照本专利技术的另一个实施例，在加上调幅信号和进行灯电压测量后，调幅信号被关断。按照本专利技术的再一个实施例，采用背景相减机制来补偿与幅度调制和颜色混合效应无关的灯电压的短期起伏。为此，进行灯电压测量，以使得带有幅度调制“关断”的灯电压信号值，在调幅信号与扫描频率信号混合之前和之后被平均，并从带有幅度调制混合“接通”的灯电压中被减去。一旦确定颜色混合频率fmax，就把频率扫描信号再次与具有频率fH的调幅信号混合。调幅频率然后被减小到频率fmax，以及调制指数a被增加到amax，它是在颜色混合模式时要采用的调制指数。按照本专利技术的再一个实施例，HID灯被两个分开的信号以时间顺序方式被驱动。因此，第一信号包括一个固定频率信号，其频率是二次纵向模式谐振的频率的一半，随后是第二信号，它包括一个处在一次方位角声谐振模式与一次径向声谐振模式之间的频率扫描。二次纵向模式频率fY是通过首先设置下限二次纵向模式频率fL和上限二次纵向模式频率fH而被导出的。放电灯是以时间顺序方式通过首先在固定的时间间隔x内提供具有频率fH/2的固定频率信号，随后是在时间间隔(t-x)内的频率扫描而被驱动的。然后测量灯的电压。然后，通过在全部时间间隔内提高扫描频率信号，固定频率信号被关断，固定频率fH然后被减去一个特定的量)f，并且被再次通过频率扫描电流信号被加到灯上。反复测量灯电压，直至固定信号的频率达到fL/2为止。从fH到fLkHz，产生一个频率-电压曲线。灯电压的最大值相应于要被用于颜色混合的频率ftsmax。附图说明图1显示按照本专利技术的一个实施例的被采用来驱动气体放电灯的电源系统的方框图；图2a是按照本专利技术的一个实施例的、用于产生二次纵向模式谐振的幅度调制的扫描频率信号的电压频谱的图；图2b是相应于图2a所示的电压频谱的功率频谱的图；图3a是按照本专利技术的另一个实施例的、用于产生二次纵向模式谐振的时间顺序信号的电压频谱的图；图3b是相应于图3a所示的电压频谱的功率频谱的图；图4a是按照本专利技术的一个实施例的、确定用来激励气体放电灯的二次纵向模式谐振的频率的过程的流程图；图4b显示按照本专利技术的、当调幅信号的频率从一个极限增加或减小到另一个极限以便确定二次纵向模式频率时的灯电压-幅度调制(AM)频率曲线；图5a是按照本专利技术的另一个实施例的、确定用来激励在采用背景相减方案的气体放电灯中的二次纵向模式谐振的频率的过程的流程图；图5b显示对于图5a描述的调幅信号和电压值测量的时间顺序；图6a和6b是按照本专利技术的一个实施例的、采用和不采用背景相减方案的电压-幅度调制(AM)频率曲线；图7是确定用来激励在采用时间顺序安排的气体放电灯中的二次纵向模式谐振的频率的过程的流程图。图1显示按照本专利技术的一个实施例的、用来提供HID灯中的颜色混合的电源系统10的方框图。该电源系统被利用来产生电流驱动信号，这个信号被提供到气体放电灯14，以使得它运行时不带有如上所述的颜色分离。电源系统10包括控制器24，它被配置成可以确定相应于气体放电灯14的二次纵向谐振模式的二次纵向模式频率fY。控制器24可以是任何可编程的器件，诸如本领域技术人员熟知的微处理器。总线26把电源系统10的各个部件耦合到控制器24。系统10还包括扫描发生器12，它被配置成可以提供在两个频率值之间范围内的频率扫描。扫描发生器12的输出节点被耦合到混合器18的输入节点。按照本专利技术的一个实施例，这些频率大于灯14的一次方位角声谐振模式频率，并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于提供高强度放电（ＨＩＤ）灯（１４）中的颜色混合的电源系统（１０），包括：扫描信号发生器（１２），被配置成提供在特定的时间间隔内的扫频信号，该信号具有在第一较低的频率值与第二较高的频率值之间的范围的扫描频率；调幅信号发生器（１６） ，被配置成提供具有可调节的频率值和可调节的调制指数的调幅信号；混合器（１８），被耦合到所述扫描信号发生器和所述调幅信号发生器，以使得所述扫频信号被所述调幅信号进行幅度调制，所述幅度调制的扫频信号被配置成驱动所述灯；以及控制器（２４） ，被配置成调节所述调幅信号的频率，以便基本上消除所述灯的颜色分离。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JM克拉默，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]