操作气体放电灯的电路装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种利用电流操作气体放电灯的电路装置。根据本发明专利技术，电流包括高频ＡＣ分量和低频ＡＣ分量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
从美国PS5608294中已知一个具有开关转换器的电路装置。该电路装置包括整流器、具有四个功率晶体管的换向器级、控制单元以及具有开关和转换器电感的降压转换器(buck converter)。该电路装置是复杂的。从EP1152645A1中已知用于操作数据和视频投影仪的高压气体放电灯的方法和设备。在操作期间使气体放电灯的电极成形，即在过零之前利用交流电流和额外脉冲进行操作期间，在气体放电灯的电极上逐渐生长一些结构。该结构的大小取决于电流的工作频率。随着工作频率越高，所生长的结构的直径按比例变小。因此，电极尖上的结构被建造成在工作频率45Hz、65Hz、90Hz和130Hz上减少电弧长度，在该情况下灯的燃烧电压下降。同时，可以观察到，在电极尖结构存在的情况下电弧位置使自身居于准确定义的位置中，以便电弧在随后的操作期间不再跳跃地改变它的位置，这将在装备有这种灯的视频投影仪的显示图像中产生可见的闪烁效果。可以使用UHP和HID类型的超高压气体放电灯。UHP是超高压或超高性能的缩写。HID是高强度放电的缩写。为了投影目的，利用范围为45Hz-500Hz的低频交流电流操作这些灯。假定纯方波电流形状，即电流的绝对值随时都保持相同，仅仅符号改变，则发光功率的确将随时都保持恒定，但是不能保证电弧位置的稳定性。在具有额外脉冲的电流波形的情况下的确增加了灯燃烧的稳定性，但是现在不能实现发光功率在时间上的恒定性。
技术实现思路
因而为此目的，本专利技术提供操作气体放电灯的简单电路装置和简单方法。通过独立权利要求1和10的技术特征实现该目的。根据本专利技术，电流包括高频AC分量和低频AC分量。通过不同频率的两个或多个交流电流的叠加形成电流，其中第一AC电流分量具有高频率并且另一AC分量具有低频率。较简单的电路结构用于具有高频的气体放电灯的操作中。如果在UHP灯的情况下灯工作在足够高的频率上，如高于1MHz，则在气体放电中不发生声学振荡或机械振荡，结果是放电电弧在声学上是稳定的，但是发现两个负面效应。在较高功率上，放电电弧将自身施加到平面形状的电极，即电弧以所谓的扩散模式工作。灯内部的放电电弧的位置的确很慢地变化，以便不干扰投影，但是十分快速地烧损电极，这缩短了灯的寿命。在较低的功率上，电弧将自身施加到点形状的电极，即收缩，以便电弧以收缩模式燃烧。相比于低频操作，电极的烧损是微弱的，但是电弧位置不稳定，这导致电弧的频率位置变化。反过来，这作为干扰图像中的闪烁是可见的。在这种操作模式中经常发现强等离子条纹，在灯的中心向上指并且以集中的方式碰撞石英壁。在随后灯寿命期间产生一个区域，其中石英从非晶状态变化为晶体状态，即它再结晶。再结晶的石英不再透明而是混浊。这会散射光，所以减少了投影亮度。另外，在这个位置削弱了石英壁，这最终导致较短的灯寿命。气体放电灯中的电极的能量平衡取决于如电解中的电流方向。放电中的电流主要是电子电流，因为电子在等离子体中基本上比重气体离子更容易移动。电子必须接收某一激发能量(也称为逸出功)以便离开负电极或阴极。当它们碰到阳极时它们再次发出这个能量，所以通过电子从这里飞离而稍微冷却了阴极，然而加热了阳极。在AC操作中，电极循环地改变它们的功能，即一段时间是阳极然后是阴极，然后再次是阳极等。取决于在低频操作的灯中的电流方向的电极的不同状态导致在扩散的和收缩的电弧附着(arcattachment)之间的相关转变。高频操作中的高频产生的结果是电弧附着实际上保持不变。然而，当再次增加某一低频电流时，这被改变。现在，发生温度调制，它反循环地发生在两个电极中。也就是说，当一个电极具有最大温度时，另一电极具有最小温度。现在产生的结果是两个电极上电弧附着的收缩状态是不相等的。特别地，电弧在一个电极中是扩散的，而在另一个电极中是收缩的。现在不再发现等离子条纹，并且不发生再结晶。同时，在电极上形成抬升，并且自身建立电弧位置的稳定性。发现为了这个效应所需的低频范围中的功率显著地低于高频功率，大约是10W∶120W。这使产生具有很低开销的这个额外电流分量变为可能。灯功率是由低频分量和高频分量(在下文称为低频信号和高频信号)的叠加产生。如果低频信号是正弦，则再次发生功率调制，尽管发光功率的相应波形实质上较小。如果方波振荡有利地用于低频电流，则这不再发生。在低频范围的瞬时功率是恒定的情况下，然而高频范围13MHz的功率振荡如此快，以致于因为等离子体的热惯性它们不再导致任何发光波动。有利地，高频AC分量具有高于1MHz的频率。直到频率达到多个MHz级，在UHP灯中才不出现声谐振，该声谐振导致电弧不稳定。为了投影目的，这种不稳定使灯质量无用，然而在特别严重的情况下甚至毁坏灯。有利地，低频AC分量具有低于1KHz的频率。在一个简单的情况中，高频AC分量具有正弦电流波形。有利地，从相应电流源提供高频AC分量和低频AC分量。因此，单独电流源可用于高频分量和低频分量。有利地，在高频电流源和低频电流源之间存在去耦元件。附图说明为了更好理解本专利技术，下面参考附图将解释本专利技术的实施例，其中图1示出了用于操作气体放电灯的电路装置；图2a是具有被叠加的高频AC分量和低频AC分量的灯电流的时序图；图2b是低频AC分量的时序图；以及图2c是高频AC分量的时序图。具体实施例方式图1示出了电路装置1，该电路装置1包括高频电流源2、低频电流源3、去耦元件4和UHP灯5。具有高于1MHz的频率的高频电流源2实质上能提供操作灯5所需要的电功率120W。去耦元件4防止高频电流源2和低频电流源3之间相互干扰。低频电流源3提供具有0.2A和2W的低功率的弱交流电流。两个电流分量在去耦元件4中叠加并且提供给灯5。低频电流源3影响灯5内的气流，使得该气流不再以集中的方式碰撞灯器或灯泡内的某一点，而是使得该气流较好地分布。这减少了灯泡上的温度负载。另外，由此稳定了电弧位置。图2a，2b和2c示出了由低频电流分量7和高频电流分量8组成的灯电流6。为了清楚起见，相对于低频电流，利用比实际上所需频率低的频率来描述高频电流。参考数字列表1.电路装置2.高频电流源3.低频电流源4.去耦元件5.UHP灯6.灯电流7.低频电流分量8.高频电流分量权利要求1.一种用于通过电流操作气体放电灯(5)的电路装置(1)，其特征在于电流(6)包括高频交流电流分量(8)和低频交流电流分量(7)。2.根据权利要求1的电路装置，其特征在于高频交流电流分量(8)具有高于1MHz的频率。3.根据权利要求1的电路装置，其特征在于低频交流电流分量(7)具有低于1kHz的频率。4.根据权利要求2的电路装置，其特征在于高频交流电流分量(8)具有正弦电流波形。5.根据权利要求3的电路装置，其特征在于低频交流电流分量(7)具有方波电流波形。6.根据权利要求1的电路装置，其特征在于从电流源(3)提供高频交流电流分量(8)。7.根据权利要求1的电路装置，其特征在于从另一电流源(2)提供低频交流电流分量(7)。8.根据权利要求1的电路装置，其特征在于低频交流电流源被设计成电弧附着在一个低频循环内的扩散状态和收缩状态之间至少变化一次。9.根据权利要求1的电路装置，其特征在于去耦元件(4)被设置在高频电流源(2)和低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于通过电流操作气体放电灯（５）的电路装置（１），其特征在于电流（６）包括高频交流电流分量（８）和低频交流电流分量（７）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：P吕尔肯斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]