放电灯控制设备和方法技术

用于高亮度放电灯的控制设备，使放电电弧曲率减至最小，形成直线形放电电弧，可消除由电泳引起的放电电弧的颜电色变化。控制输出具有激励直线式放电电弧的声共振率的频率分量波形，和其频率小于声共振频率并由此改变有声共振频率的波形的极性的波形的合成波。用放电空间中的音速和横贯放电空间的电弧长度确定声共振频率。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及放电灯控制设备和减小放电灯水平(在非竖直位置中)启动时由有害的万有引力感应对流造成的放电电弧曲率的方法，特别涉及对高亮度放电(HID)灯有效的放电灯控制设备。由于HID灯具有高发光效率物质工作寿命，己广泛用于户外照明。特别是金属卤化物灯有优良的彩色特性，因而，除用于户外照明外。还能用于其它地方、包括内部照明，音像设备用的光源，以及机动车辆的头灯。No.10 proceeding of the Light Association of Japan.TokyoBvanch(日本光学协会学报)披露了典型的常规HID灯控制设备，该学报中披露的放电灯控制设备能稳定地控制，能防止给放电灯中的一种的HID灯加低频(几百赫兹)矩形波电流时，HID灯特有的声共振引起的放电电弧漂移，自熄灭和灯损坏。这种点火器能发亮时，之后，稳定地按水平位置驱动HID灯，万有引力感应对流效应引起放电电弧向上弯曲成弓形弧。放电电弧弯曲时，放电空间顶部的温升增加，因此，使规定放电灯外壳的石英玻璃变坏，使它失去透明度，并缩短了灯的工作寿命。由于放电空间的底部降到最低温度，因此，发光效率也下降。近年来，已开发出用于音像设备光源和机动车辆头灯的电弧长度较短的金属卤化物灯，较短的电弧长度要求发光灯的放电空间中有较高的汞蒸汽压力。但是蒸汽压力增大，会使万有引力感应对流增加，从而引起放电电弧的曲率增大，进一步损坏了灯的寿命和效率。授予Allen等人的美国专利5198727中公开了一个放电灯控制设备，它也提到了上述问题。上述问题还要参照附图说明图14进一步说明如下。如图14所示，美国专利5198727中披露的放电灯控制装置驱动的放电灯的灯电流波形曲线表明，给灯电流叠加一个有确定频率的交流波52，使放电电弧的曲率减少，获得基本上是直线式的放电电弧。该确定频率是以声共振方式减少作用于直流电流51的放电灯中的万有引力感应对流效应，而使放电电弧变直的频率。变直的放电电弧降低放电空间顶部的温度，因此，减少了使放电灯寿命缩短的因素。因而能使放电空间的最低温度提高，从而获得长寿命的放电灯，改善了发光效率。但是，用上述的常规放电灯控制设备，允许电流在放电灯中按一个方向流动。而放电空间的电场强度按固定周期变化，电场总是按一个方向移动。加的负荷分布变成不平衡，因此，电泳引起电弧颜色不一致。沿电极轴的不对称温度分布也引起阳极边高温和阴极边低温。这种不对称温度分布的结果是，使激励电弧变直模式的频率叠加效应变小，尽管放电电弧的曲率仍有某些减小。申请号为08/560683，申请日为95年11月20日，专利技术名称为“DischargeLamp-Lighting Apparatus”的美国在先专利申请(相关的欧洲专利公开号为0713352，96年5月22日)也公开了一种放电灯控制设备。申请号为08/560683的美国专利申请的专利技术人是为了本专利技术人和Makoto Horiuchi和Ryuji Higuchi。为克服上述缺陷，本专利技术的目的是，提供放电灯控制设备，用于控制高亮度放电灯，把放电电弧的曲率减到最小，以形成基本上是直线式的放电电弧，消除放电电弧的颜色变化，并避免电泳。为实现该目的，按本专利技术的用于控制有确定放电空间的玻璃外壳的放电灯的放电灯控制设备包括信号发生器，用于产生具有激励直线式模式放电电弧的声共振频率的波形的第一波形信号，所述第一波形信号有处于恒定电平的中心线；和调制器，用于调制所述第一波形信号，使其周期性变化，按其调制频率交替地改变所述中心线，使其极性变化，所述调制频率小于所述声共振频率，所述调制器产生调制信号。按本专利技术，用于控制有确定放电空间的玻璃外壳的放电灯的放电灯控制设备包括信号发生器，用于产生具有激励直线式模式放电电弧的声共振频率波形的第一波形信号，所述第一波形信号有处于恒定电平的中心线；和调制器，用于调制所述第一波形信号，使其周期性出现，使所述第一波形信号和第二波形信号按时间分配方式交替，所述第二波形信号的频率小于声共振频率。按本专利技术，用于控制有确定放电空间的玻璃外壳的放电灯的控制方法包括以下步骤产生具有激励直线式模式放电电弧的声共振频率波形的第一波形信号，所述第一波形信号有处于恒定电平的中心线；和调制所述第一波形信号，使其周期性变化，使所述中心线按调制频率交替变化，使其极性变化，所述调制频率小于所述声共振频率，所述调制器产生调制信号。按本专利技术，用于控制有确定放电空间的放电灯的放电灯控制方法，包括以下步骤产生有激励直线式模式放电放电电弧的声共振频率波形的第一波形信号，所述第一波形信号有处于恒定电平的中心线；和调制所述第一波形信号，使其周期性出现，使所述第一波形信号和第二波形信号按时间分配方式交替，所述第二波形信号的频率小于所述声共振频率。通过以下结合附图所作的详细说明将能充分理解本专利技术图1是包括频率为f1的矩形波和声共振频率为f2的激励直线式模式放电电弧的正弦波的复合波的波形图；图2A是带弯曲的放电电弧的放电灯的示意图；图2B是展示电极轴与电弧中心之间的距离随调制深度变化而变化的曲线图；图3是电弧管顶表面温度随调制深度变化而变化的曲线图；图4是电弧管顶表面温度随矩形波频率f1变化而变化的曲线图；图5是包括频率为f3的矩形波和声共振频率为f2的激励直线式模式放电电弧的正弦波的复合波的波形图；图6是包括矩形波和声共振频率为f2的激励直线式模式放电电弧的正弦波的复合波的波形图；图7A是按本专利技术第一实施例的放电灯控制设备的方框图；图7B是图7A所示放电灯控制设备的一种改型的方框图；图8A，8B和8C分别是图7A所示方框图中矩形波发生器4的输出波形、正弦波发生器3的输出波形、和波合成器5的输出波形图；图9是按本专利技术第2实施例的放电灯控制设备的电路图10A，10B，10C和10D分别是图9所示电路图中直流电源16的输出波形图，高频电源17的输出波形图，叠加电路18的输出波形图，矩形波转换电路14的输出波形图；图11是按本专利技术第3实施例的放电灯控制设备的电路图；图12A和12B分别是图11所示电路图中的直流功率电源41的输出波形图，矩形波转换电路14的输出波形图；图13是相对于反射镜的放电电弧位置的示意图；图14是用现有放电灯控制设备控制放电灯时的灯电流波形图。图1是包括声共振频率为f2的正弦波和频率为f1(本实施例中f1＝400Hz)的矩形波叠加的复合波的波形图。注意，声共振频率f2是激励直线式模式电弧的频率，f1小于f2，并按矩形波进行极性变化。图中所示波形中，G表示地电平、为0伏。图2A所示偏差L，即，放电电弧曲线的尺寸变化和在位置Ts处灯管1t的表面温度是把有图1所示波形的电流加到放电灯上，同时改变声共振频率f2的正弦波分量的差α(峰至峰的值)用实验法测得的，测试结果说明如下。两个放电灯，具体地说是，对一个35瓦的金属卤化物灯，和一个200瓦的金属卤化物灯进行测试，按水平起动，或非竖直起动，位置如图2A所示。加图1所示电流波，调制深度为α/β，其中β是复合波有效值，是变化的。之后，测试各种调制深度α/β处各个灯的电弧中心与电极轴之间的距离L，所述电极轴的横截面垂直于灯电极1m与1n之间的电极轴。测试结果如图2B所示。要指出的是，这些测试中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
放电灯控制设备，用于控制有确定产生放电电弧的放电空间的玻璃外壳的放电灯，包括：信号发生器（３；２８；４１），用于产生具有激励直线式模式放电电弧的声共振频率的频率分量的波形的第一波形信号，所述第一波形信号有恒定电平的中心线，和调制器（ ４，５；１６，１８，１４；１４），用于调制所述第一波形信号使其周期性变化，按调制频率使所述中心线交替变化，以使其极性变化，所述调制频率小于所述声共振频率，所述调制器产生调制信号。

【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：宫崎光治，小南智，堀井滋，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]