專利名稱：驅(qū)動氣體放電燈的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明描述了一種驅(qū)動氣體放電燈的方法，以及用于驅(qū)動氣體放電燈的驅(qū)動單兀。
背景技術(shù)：
在諸如HID(高強度放電)燈和UHP(超高壓)燈之類的氣體放電燈中，橫跨兩個 電極之間間隙的放電弧產(chǎn)生亮光，所述兩個電極位于燈放電腔的相對的端部。在短弧和超 短弧放電燈中，放電腔中的電極僅分開很短的距離，例如一毫米或更短。因此，在燈的操作 期間橫跨這個間隙的放電弧也短，但亮度強烈。這樣的燈在要求亮的、近白光點源的應(yīng)用中 是有用的，例如在圖像投影應(yīng)用中或在汽車頭燈中是有用的。當使用交流電(AC)驅(qū)動這樣的燈時，每個電極交替地用作陽極和陰極，使得放電 弧交替地源自一個電極，接著源自另一個電極。理想情況下，所述放電弧將總是在同一點處 附著到電極，并將橫跨兩個電極尖端之間最短的可能距離。然而，由于在高電壓的AC操作 期間達到的高溫，氣體放電燈的電極會經(jīng)受物理變化，即電極尖端可能熔化或燒接，以及結(jié) 構(gòu)可能會在所述放電弧附著到電極尖端的點處生長在電極尖端上的一個或多個位置處。電 極的這樣的物理改變(alteration)可以不利地影響放電弧的亮度，因為放電弧可能變得 更長或更短，從而導(dǎo)致燈的光輸出(通量)的波動。在諸如頭燈之類的汽車應(yīng)用的情況下， 出于顯而易見的原因，光輸出不經(jīng)歷不可預(yù)知的變化是重要的。在圖像投影系統(tǒng)中，光輸出 的這樣的改變對于用戶而言甚至可以是顯而易見的，是明顯不期望的結(jié)果。因此，在投影應(yīng)用中，穩(wěn)定的弧長度是極為重要的。在現(xiàn)代投影儀中維持光通量最 終意味著在延長的期間里維持短的弧長度?；￠L度與燈的操作電壓直接相關(guān)。這個已知 的關(guān)系在解決該問題的一些方案中得到了使用，例如通過當操作電壓達到預(yù)定的電壓目標 值時在專用燈驅(qū)動方案之間切換來進行。所述燈驅(qū)動方案用于穩(wěn)定弧長度，并可以包括不 同電流波形和操作頻率的復(fù)雜的組合，其被設(shè)計成使得在可能的場合避免了電極尖端的改 變，或者使得電極上的結(jié)構(gòu)的生長和熔化以受控的方式發(fā)生。取決于燈驅(qū)動方案的選擇，電 極表面的變形(modification)可以在短到很短的時標內(nèi)被實施。用于這樣的燈的現(xiàn)有技術(shù)驅(qū)動器在WO 2005/062684A 1中得以描述，WO 2005/062684A 1在本文中引作參考，其描述了一種方法，在該方法中，預(yù)定目標電壓，燈驅(qū) 動器使用該預(yù)定值來決定何時在具有不同電流波形和操作頻率的特定組合的驅(qū)動方案或 操作模式之間切換，例如只要觀測到的燈操作電壓越過目標電壓值或偏離目標電壓值某 預(yù)定量便切換。在第一操作模式中，借助于直接在該電流換向之前在已知的塊形(block shape)燈電流上疊加電流脈沖，實現(xiàn)了燈電極上結(jié)構(gòu)的受控生長。在第二操作模式中，通過 以高于第一模式的頻率驅(qū)動燈并且直接在該電流換向之前沒有這樣的電流脈沖疊加在該 所述電流波形上，實現(xiàn)了電極正面的受控回熔。例如在實驗期間確定燈系列的預(yù)定目標電壓，所述實驗是在開發(fā)階段期間針對特 定燈類型完成的。目標電壓然后可以存儲在例如燈驅(qū)動器的存儲器中，以便在燈的操作期間使用。然而，由于不可避免的生產(chǎn)的擴大，一生產(chǎn)系列的各個燈的物理特性將不會總是 完全相同，并且事實上可能具有相當大的差別。因此，為系列中的一些燈提供良好結(jié)果的預(yù) 定的電壓目標可能不能實現(xiàn)針對剩余燈的期望的操作質(zhì)量。而且，隨著燈使用過程中老化， 物理燈特性可以隨時間發(fā)生變化，從而已經(jīng)在燈壽命的前幾百小時里令人滿意地操作的燈 隨后可能表現(xiàn)出由于燈老化而導(dǎo)致的性能方面的下降。在這兩種情況下，沒有最優(yōu)地驅(qū)動 燈。這可以被用戶感知為令人不滿意的光通量。此外，電極可能由于不恰當驅(qū)動而退化，而 這最終又會導(dǎo)致燈的故障。因此，本發(fā)明的目的是提供一種避免上述問題的驅(qū)動上述類型短弧燈的改進方法。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明描述了一種驅(qū)動氣體放電燈的方法，其中使用多種驅(qū)動方案中的一 種來在任一時刻驅(qū)動燈，并在燈的操作期間監(jiān)測燈的操作電壓以獲得許多操作數(shù)據(jù)值，基 于所述許多操作數(shù)據(jù)值中的至少一個確定目標電壓，并根據(jù)目標電壓和燈的操作電壓之間 的關(guān)系發(fā)生驅(qū)動方案的切換。如上面已經(jīng)指示的，目標電壓是燈驅(qū)動器做出從一種驅(qū)動方案切換到另一種驅(qū)動 方案的決定所基于的電壓電平。根據(jù)本發(fā)明的方法的明顯優(yōu)點在于可以針對特定燈精確地 確定目標電壓，從而燈的操作質(zhì)量不取決于一生產(chǎn)系列的所有燈所共有的目標電壓。由生 產(chǎn)過程中不可避免的偏差引起的生產(chǎn)系列的燈的特性的變化將不會導(dǎo)致質(zhì)量的波動，而是 可以成功地補償每個單獨的燈。使用根據(jù)本發(fā)明的方法驅(qū)動的燈不再取決于事實上可能不 適合于該特定燈的一些預(yù)設(shè)或固定值的電壓目標。使用根據(jù)本發(fā)明的方法，可以在操作期間精確地識別應(yīng)該做出驅(qū)動方案切換的正 確時刻。通過針對燈的操作中的每個階段總是以最適當?shù)尿?qū)動方案來驅(qū)動燈有利地保證了 對電極的期望的物理改變可以以特別好地受控的方式得以推動，從而弧長度和進而還有燈 的光通量可以以最優(yōu)的方式得以維持。用于驅(qū)動氣體放電燈的合適驅(qū)動單元包括用于在燈的操作期間監(jiān)測燈的操作電 壓以獲得許多操作數(shù)據(jù)值的監(jiān)測單元、用于基于所述許多操作數(shù)據(jù)值中的至少一個來確定 目標電壓的目標電壓確定單元、以及用于根據(jù)目標電壓和燈的操作電壓之間的關(guān)系從第一 驅(qū)動方案切換到第二驅(qū)動方案的驅(qū)動方案切換單元。從屬權(quán)利要求和隨后的說明書特別公開了本發(fā)明的有利實施例和特征。在燈操作期間的某一時間點獲得的操作數(shù)據(jù)值可以是適合用于描述燈的瞬時性 能的任何參數(shù)值。例如，可以使用電流或電壓或燈功率的值。然而，最合適的參數(shù)通常是燈 的操作電壓。因此，在下文中，而在不以任何方式限制本發(fā)明的情況下，假設(shè)在某個時間點 獲得的操作數(shù)據(jù)值包括在該時間點的燈的操作電壓。燈驅(qū)動器導(dǎo)致發(fā)生驅(qū)動方案切換的時刻由操作電壓關(guān)于目標電壓值的性能確定。 在本發(fā)明特別優(yōu)選的實施例中，當操作電壓越過目標電壓值時，即當操作電壓已從高于目 標電壓值的值下降至低于目標電壓值的值時，或反之亦然，觸發(fā)驅(qū)動方案切換。選擇應(yīng)用哪 種驅(qū)動方案還可以取決于越過的方向，即操作電壓是從上面越過目標電壓值(操作電壓下降)，還是從下面越過目標電壓值(操作電壓增大)。在本發(fā)明的特別簡單的實施例中，操作數(shù)據(jù)值是在燈操作期間的預(yù)定的時間點獲得的。例如，可以在燈已接通之后的某個預(yù)定的持續(xù)時間里(例如接通之后五分鐘)測量操 作電壓?？商鎿Q地，可以當完成上升(rim-up)時測量操作電壓。同樣地，可以在燈驅(qū)動器 例如通過遙控器接收到來自用戶的關(guān)斷信號時測量瞬時操作電壓，從而在下降(rim-down) 之前的預(yù)定的時間點處測量操作電壓。術(shù)語“上升”和“下降”的意義對于本領(lǐng)域技術(shù)人員 而言將是已知的。“上升”是緊跟在燈接通之后的階段，在該階段諸如溫度、電壓等之類的燈 參數(shù)接近其操作水平，而“下降”是跟在熄滅燈的信號后的階段，在該階段以受控的方式驅(qū) 動燈，直到燈的參數(shù)指示其可以熄滅，而沒有諸如變黑之類的有害效果。接通燈和再次關(guān)斷 它之間的時間被稱為燈的“切換周期”。在這樣的預(yù)定時間點獲得操作數(shù)據(jù)值能適合于在相對較短的持續(xù)時間里使用的 燈。然而，當燈操作了長得多的持續(xù)時間(幾十或幾百小時)，根據(jù)本發(fā)明的方法允許基于 循環(huán)來確定電壓目標。因此，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，在燈操作期間不時地獲得多個操作 數(shù)據(jù)值，并根據(jù)所獲得的操作數(shù)據(jù)值動態(tài)地調(diào)節(jié)目標電壓。以此方式，可以周期地調(diào)節(jié)目標 電壓以補償操作電壓隨時間的總的增大或總的減小。換句話說，目標電壓可以遵循操作電 壓的趨勢，使得如果操作電壓正表現(xiàn)出隨時間增大的趨勢，則可以相應(yīng)地逐步增大目標電 壓，或者，如果操作電壓傾向于隨時間減小，則可以適當?shù)刂鸩綔p小目標電壓。電壓目標電 平的這樣的動態(tài)調(diào)節(jié)可以不時地、周期地或偶發(fā)地進行，這取決于燈或其在操作期間的性 能。操作數(shù)據(jù)值和確定的目標電壓值可以存儲在非易失性存儲器中，使得這些值在燈 的切換周期期間總是可用的，而且也使得這些值可以用在隨后的切換周期中。這樣一來，可 以記住燈切換周期上的電壓歷史。例如，在一個簡單的方案中，在關(guān)斷燈之前的某個預(yù)定的 時刻測量的操作電壓值存儲在非易失性存儲器中，并用于在接下來的燈切換周期中。在本發(fā)明的特別優(yōu)選的實施例中，從采集的多個操作數(shù)據(jù)值對于時間的平均值或 均值導(dǎo)出目標電壓。例如，可以不時地采集一系列操作電壓值，例如每小時一次、每五分鐘 一次，等等?？梢杂嬎氵@些操作電壓值的平均值，并可將結(jié)果用作為目標電壓。還可以例如 通過忽略最老的值(例如五個多小時之前獲得的值)計算“移動平均值”，該移動平均值更 好地遵循燈的實際操作狀態(tài)。也可以動態(tài)地例如每隔五分鐘、每隔一小時等調(diào)節(jié)測量操作電壓的速率。例如， 觀測操作數(shù)據(jù)值可以示出這些值僅僅隨著時間慢慢地變化。在這樣的情況下，可以僅每隔 一個小時左右采集操作數(shù)據(jù)值就足夠了，且目標電壓也僅需要以相對較大的時間間隔來調(diào) 節(jié)。然而，對于其操作電壓經(jīng)受更大波動的燈，可能期望更頻繁地調(diào)節(jié)目標電壓。而且，可以 關(guān)于有多少操作數(shù)據(jù)值被用于確定目標電壓(即應(yīng)該考慮燈的多少操作歷史)設(shè)置極限。 例如，可能使用先前的二十個值便足夠，或者優(yōu)選地使用先前的百個存儲值。于是，記載日 期更久遠的值可以簡單地忽略，或者在非易失性存儲器中被重寫。 在另一個優(yōu)選實施例中，可以結(jié)合一個或多個操作電壓值來使用先前的目標電壓 以確定新的目標電壓值。例如，可以通過將瞬時操作電壓值加至瞬時電壓目標并將該值的 一半取為新的電壓目標來獲得不同類型的“平均值”。這個簡單的算法自然要考慮燈的操作 歷史，并且同時強調(diào)了最近的數(shù)據(jù)點。而且，這個算法還最小化了存儲和計算要求，因為它無需在存儲器中存儲整個電壓歷史。根據(jù)本發(fā)明的方法還允許根據(jù)該燈類型的“期望”目標電壓值來調(diào)節(jié)目標電壓值。 例如，使用在燈切換周期期間采集的值所計算的操作電壓的平均值或均值可以通過把“期 望的”目標電壓值乘以一個系數(shù)來調(diào)節(jié)，所述“期望的”目標電壓值也可以通過預(yù)定的量來 加權(quán)。這個技術(shù)可以應(yīng)用于調(diào)節(jié)使用本文描述的技術(shù)確定的任何目標電壓。在另一個變形中，在決定是否確定新目標電壓時，可以考慮所述操作電壓與當前 電壓目標的偏差。例如，僅僅當觀測的操作電壓和當前目標電壓之間的偏差變得太大、發(fā)生 得太頻繁、或持續(xù)太久時，可以如上所述地計算新的目標電壓值。這樣一來，操作電壓中的 短暫波動將不會對目標電壓產(chǎn)生任何影響，但是操作電壓的一部分慢慢偏離目標電壓的趨 勢將會被識別。盡管上述平均算法是保證電壓目標有條件變化的一種方法，但是其他更復(fù) 雜的方法也是可以想到的。例如，所觀測的每一種類型的偏差的數(shù)目可以使用累加器來計 數(shù)，或者采集到的值可以通過濾波器來處理以確定操作電壓變化的帶寬。這些更復(fù)雜的方 案提供的優(yōu)點是可以對目標電壓算法的性能進行微調(diào)以給出更佳的結(jié)果。在另一個版本中，替代使用操作電壓值的平均值，目標電壓可以設(shè)置為在某個時 間間隔內(nèi)觀測的操作電壓的最高或最低值。例如，目標電壓可以設(shè)置為在最近2小時期間 觀測的操作電壓的最高值。通過以此方式反復(fù)地調(diào)節(jié)電壓目標，可以減少操作電壓的波動， 因為操作電壓將傾向于穩(wěn)固地靠近它無論如何會達到的值。在這個版本的進一步發(fā)展中，操作電壓發(fā)展的總趨勢可以由燈驅(qū)動器分析，并且 該趨勢可以被用于決定某個時間間隔內(nèi)的最大或最小操作電壓值是否被用作目標電壓。例 如，如果所觀測的操作電壓值指示向上的趨勢，則最大的觀測值將被用作目標電壓值，否則 最小的觀測值將作為目標電壓值。如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的，這個方案要求操作電壓測量 之間時間間隔的選擇應(yīng)該大于應(yīng)用特定驅(qū)動方案期間的時間間隔。到目前為止所描述的實施例可以與目標電壓的預(yù)定的極限的使用相結(jié)合。例如， 可以針對允許的目標電壓值定義范圍，使得例如如果使用上述方法之一確定的目標電壓超 過最大允許值，則將改為使用該最大允許值。以同樣的方式，如果所確定的目標電壓小于最 低的可允許值，則將改為使用該最低值。另外，可以針對可允許的目標電壓值定義跨度，即 可以確定，高目標電壓值和低目標電壓值(upper and lowertarge voltage value)的差別 不大于某個量。這樣一來，保證了目標電壓值不會處于給定范圍之外。預(yù)定值的另一種實施 方式可以是定義在某一時間間隔期間目標電壓和最大(或最小)操作電壓之間的固定差。 例如，可以要求，目標電壓總是保持低于前一小時期間觀測的最大操作電壓3V。所述預(yù)定的 范圍或差可以在燈的壽命期間固定不變，但是也可以隨著操作時間而變化。這樣一來，燈的 不可避免的老化的副作用(例如電極燒接)可以得到補償，從而增加了燈的壽命。在上述方 案中對目標電壓應(yīng)用極限使得在針對該燈的應(yīng)用給出可接受的光通量值的極限內(nèi)保持放電 弧的長度是可能的。所述極限可以作為合適的值存儲在燈驅(qū)動器中，需要時還可以被更新。目標電壓的預(yù)定的范圍和/或跨度還可以影響燈的弧長度，從而獲得期望的長 度。這在初始弧長度由于例如生產(chǎn)擴大的原因而不能滿足應(yīng)用要求的情形下可以是有用 的。例如通過在相對較長的時間間隔(time period)(例如24小時)上使預(yù)定范圍的電壓 目標緩慢地傾斜上升或下降，實際的弧長度可以適于達到期望值。該過程可以重復(fù)，直到 所獲得的弧長度與期望的弧長度匹配為止，或者可以在若干次不成功的試驗之后停止該過
6程。如果在傾斜仍在進行時關(guān)斷該燈，則該過程的狀態(tài)可以存儲在燈驅(qū)動器的存儲器中，并 且該過程可以在下一個切換周期重新啟動。 使用如上所述的根據(jù)本發(fā)明的方法的任一變形，目標電壓可以如期望的那樣被修 改成適合瞬時要求。如果確定的新目標電壓顯著地高于或低于瞬時目標電壓，則例如在某 時間長度(例如五分鐘)上分階段地緩慢修改目標電壓是有利的，使得放電弧和因此燈的 光通量不經(jīng)受極端的變化。用于控制目標電壓的確定的預(yù)定的參數(shù)也可以用于指定目標電壓的最小或最大 階躍變化。當指定了最大階躍變化時，可以限制目標電壓的變化速率，如前面的段落所描 述。另一方面，通過使用最小階躍變化，可以避免太頻繁地調(diào)節(jié)目標電壓。例如，如果新的 目標電壓太接近老的目標電壓，即目標電壓的差小于所述最小階躍，則將不發(fā)生變化。根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動單元可以包括一個或多個燈參數(shù)觀測單元，這些燈參數(shù)觀測單 元例如在現(xiàn)有技術(shù)驅(qū)動單元中采用的那些，用于監(jiān)測或觀測燈值，或用于計數(shù)預(yù)定的時間 間隔?；谒鶞y參數(shù)做出決定的單元，例如目標電壓確定單元和驅(qū)動方案切換單元，可以包 括硬件組件，這些硬件組件例如其上可以運行合適軟件模塊的處理器芯片。諸如目標電壓 上限或下限之類的任何預(yù)定的值和諸如一系列操作電壓值之類的觀測值可以存儲在非易 失性存儲器中，從而這些值在關(guān)斷燈時不會丟失。非易失性存儲器的存儲容量可以根據(jù)燈 所使用的應(yīng)用來選擇。例如，對于僅在相對較短的時間段(periods of time)里使用的燈， 僅存儲幾個值便足夠，該燈例如投影系統(tǒng)中的燈或汽車頭燈，其中運行時間常常限于幾個 小時。對于燈運行數(shù)天的應(yīng)用而言，可以優(yōu)選地使用大的非易失性存儲器，使得操作電壓值 可以在長時間段(periods oftime)上采集和存儲，以便最優(yōu)地確定目標電壓。明顯地，根據(jù)本發(fā)明的方法和驅(qū)動單元可以應(yīng)用于使用所述短弧氣體放電燈并要 求穩(wěn)定的弧和不變的光通量的任何應(yīng)用。任何現(xiàn)有的用于短弧氣體放電燈的現(xiàn)有技術(shù)驅(qū)動 單元可以可想到地被變更為允許使用根據(jù)本發(fā)明的方法驅(qū)動燈。例如，相對來說幾乎不費 勁地，可以將軟件模塊和/或硬件組件置于現(xiàn)有投影系統(tǒng)驅(qū)動單元中，或軟件模塊和/或硬 件組件可以添加進現(xiàn)有投影系統(tǒng)驅(qū)動單元中。根據(jù)下面的結(jié)合附圖考慮的詳細描述，本發(fā)明的其他目的和特征將變得清楚明 白。然而，應(yīng)當理解，附圖僅僅是出于說明的目的繪制的，并非是對本發(fā)明界限的限定。


圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)方法驅(qū)動的燈的操作電壓隨時間變化的簡化曲線圖。圖2示出了使用根據(jù)本發(fā)明的方法驅(qū)動的燈的操作電壓隨時間變化的簡化曲線 圖。圖3示出了使用根據(jù)本發(fā)明的方法驅(qū)動的燈的所測操作電壓隨時間變化的曲線 圖。圖4示出了氣體放電燈和根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動單元的可能實現(xiàn)的方塊圖。在附圖中，同樣的數(shù)字通篇表示同樣的對象。圖中的對象不必按比例繪制。
具體實施例方式圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)方法驅(qū)動的燈的操作電壓隨時間變化的曲線圖，現(xiàn)有技術(shù)方法例如在WO 2005/062684A1中進行了描述，其中，由圖中虛線指示的預(yù)定目標電壓V1 被燈的驅(qū)動器用于確定何時在驅(qū)動方案之間切換。只要操作電壓越過目標電壓V1,燈驅(qū)動 器便觸發(fā)驅(qū)動方案的切換。如果操作電壓太低，意味弧長度太短，則可以使用第一驅(qū)動方 案，其中燈電流的頻率可以足夠高，使得電極尖端輕微回熔。如果操作電壓太高，意味弧長 度太長，則可以使用第二驅(qū)動方案，其中燈電流波形包括導(dǎo)致尖端再次生長在電極正面上 的脈沖。通過以此方式在驅(qū)動方案之間切換，可以實現(xiàn)穩(wěn)定的放電弧。只要操作電壓實際 上達到或越過目標電壓值，這個方法就能順利執(zhí)行。然而，由于已在上文中提及的原因，操 作電壓可能不能如所期望的那樣可預(yù)見地表現(xiàn)。在所示的很簡單的實例中，燈的總的操作 電壓展現(xiàn)出一點一點地增大直到最后其未能越過目標電壓電平的趨勢。在所示的圖中，操 作電壓現(xiàn)在在預(yù)定的目標電壓V1之上振蕩。結(jié)果，燈驅(qū)動器不能觸發(fā)驅(qū)動方案之間期望的 轉(zhuǎn)變。操作電壓可能繼續(xù)增大，例如直到其達到這樣的電平該電平使得燈驅(qū)動器被迫做出 更加徹底的更正。同時，燈的光通量可能會不受歡迎地波動，因為燈的電極可能會比期望的 更進一步燒接，或者尖端可能會以不受控的方式生長在電極上。通過根據(jù)本發(fā)明的方法糾正這個不期望的情形，該方法可以利用上述的WO 2005/062684A 1的驅(qū)動方案管理，或者相似的驅(qū)動方案，但是允許選擇燈的電壓目標電平 以適合該特定燈。使用之前針對目標電壓電平計算而描述的方法中的任意一種方法，動態(tài) 地確定目標電壓電平，燈將傾向于在該目標電壓電平附近振蕩。這在圖2的簡化曲線圖中 示出，該圖示出隨時間變化的操作電壓和所選的目標電壓電平，使得操作電壓可靠地越過 目標值。這實現(xiàn)了電極的更加受控的生長和熔化，并因此導(dǎo)致長度更穩(wěn)定的放電弧，從而甚 至在更長的燈的操作時間上維持更加穩(wěn)定的光通量。如上所述，可以在燈的操作期間如期 望地調(diào)節(jié)目標電壓電平，使得燈甚至在很長的時標上提供穩(wěn)定的光輸出。圖3示出了使用根據(jù)本發(fā)明的方法、并利用使用歐洲專利申請EP07112156中公開 的方法實現(xiàn)的驅(qū)動方案切換所驅(qū)動的IlOW燈的操作電壓的實際測量值，該實際測量值是 在長的時間段(> 900小時)上獲得的。這里，通過計算操作電壓對于時間的平均值或均值 來確定目標電壓。在電壓曲線上逐步移動的粗實線指示了該燈的目標電壓電平，其由燈驅(qū) 動器在燈操作期間調(diào)節(jié)。如從圖中可以看出，目標電壓主要位于近似對應(yīng)于先前操作電壓 值的均值的電平處。因為燈中的操作條件導(dǎo)致操作電壓展現(xiàn)出隨時間分階段(phase-wise) 的減小或增大，目標電壓電平基本上“遵循”這些趨勢，即當操作電壓傾向于總的低電平 (overall lower level)時，通過逐步地使其下降來相應(yīng)地調(diào)節(jié)目標電壓電平。以同樣的 方式，當操作電壓傾向于總的高電平(overall higherlevel)時，通過逐步地使其上升來相 應(yīng)地調(diào)節(jié)目標電壓電平。作為使用該方法的結(jié)果，保證了操作電壓可靠地越過目標電壓電 平，允許由燈驅(qū)動器觸發(fā)操作模式之間的切換，因此保證了若干小時時標上的穩(wěn)定的光通 量。盡管操作電壓經(jīng)受隨時間的改變，這些在僅僅幾個小時的時標中，例如當燈用于諸如投 影系統(tǒng)或汽車頭燈之類的應(yīng)用中時，對于用戶而言不是明顯的。圖4示出了氣體放電燈1和根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動單元10的一個實施例的方塊圖。可 以使用所示的系統(tǒng)例如作為投影系統(tǒng)的一部分。所示電路包括電源2，利用該電源2，可以使例如380伏特DC的供電電壓U0可用于 下變換器(down converter)單元3。下變換器單元3的輸出通過緩沖電容器Cb連接至換 向單元4，該換向單元4又為點火級5供電，借助于該點火級5，燈1被點燃并得以操作。當燈1被點燃時，在燈1的電極6之間建立了放電弧。燈電流的頻率由頻率發(fā)生器7控制，燈電流的波形由波形成形單元8控制。
施加至緩沖電容器Cb的電壓被附加地經(jīng)由分壓器R1和R2饋送至控制單元11中的 電壓監(jiān)測單元12。電壓監(jiān)測單元12監(jiān)測燈1的操作電壓以獲得操作數(shù)據(jù)值D。例如，操作 數(shù)據(jù)值可以是每小時測量的、或每五分鐘測量的、或燈接通之后經(jīng)過某一時間之后測量的、 或燈關(guān)斷之前的某一時刻測量的操作電壓。獲取操作數(shù)據(jù)值D的速率可以由存儲在存儲器 9中的定時參數(shù)T給出，定時器15或時鐘15提供必需的時間信號。如果操作數(shù)據(jù)值D將在稍后的階段使用，則其還可以存儲在存儲器9中。例如，如 果針對燈的隨后操作的目標電壓將基于當前操作中關(guān)斷之前的燈1的操作電壓，則在相關(guān) 的時刻測量燈1的操作電壓，并將燈1的操作電壓作為目標電壓值存儲在存儲器中，下次燈 1接通時可以從存儲器中將燈1的操作電壓取回。作為電壓監(jiān)測單元12的一部分示出的目標電壓確定單元13決定哪個值被用作未 來的目標電壓VT。確定目標電壓的方式，例如要使用的算法，也可以被預(yù)先確定并存儲在存 儲器9中。在一個簡單的版本中，目標電壓確定單元13決定在某一時刻獲得的操作數(shù)據(jù)值 D將被用作目標電壓VT。在一個更復(fù)雜的版本中，目標電壓確定單元13使用一系列之前獲 得并存儲的操作數(shù)據(jù)值D來獲得校正的目標電壓VT。可以以例如二進制序列形式的合適 的信號形式將目標電壓Vt提供至控制單元11。例如高電壓電平和低電壓電平(upper and lower voltage levels)的預(yù)定極限的其他參數(shù)P也可以從存儲器9獲得并由目標電壓確 定單元13用在其計算中。操作模式切換單元14對操作模式和在任一時刻驅(qū)動燈1的頻率做出決定，并向頻 率發(fā)生器7和波形成形單元8提供合適的信號，其中頻率發(fā)生器7以合適的頻率驅(qū)動換向 單元4，波形成形8使用下變換器器3保證為期望的驅(qū)動方案或操作模式生成合適的電流/ 脈沖波形。從一個驅(qū)動方案切換至下一個的決定基于分壓器R1和R2監(jiān)測的操作電壓以及 存儲在存儲器9中的目標電壓Vt的值。WO 2005/062684A1中描述了可能的驅(qū)動方案參數(shù) (波形、頻率等)。當所示驅(qū)動單元10用在投影系統(tǒng)中時，同步信號S從外部源(未示出)提供至驅(qū) 動單元10，并被分配給頻率發(fā)生器7、波形成形單元8和控制單元11，使得燈驅(qū)動器10可以 與例如投影系統(tǒng)的顯示單元或顏色生成單元同步操作。在圖中，存儲器9、操作模式切換單元14、電壓監(jiān)測單元12、目標電壓確定單元13 和定時器15全都顯示為控制單元11的部件。明顯地，這僅僅是示范性的圖示，如果需要， 這些單元可以單獨實現(xiàn)。控制單元11或至少控制單元11的部件(例如操作模式切換單元14或目標電壓 確定單元13)可以實現(xiàn)為能夠在驅(qū)動單元10的處理器上運行的合適軟件。這有利地允許 現(xiàn)有的燈驅(qū)動單元得以升級以使用根據(jù)本發(fā)明的方法來操作，只要驅(qū)動單元配備有必需的 波形成形單元和頻率發(fā)生器。驅(qū)動單元10還優(yōu)選地配備有合適的接口(圖中未示出)，使 得初始的目標電壓和任何其他期望的參數(shù)可以在制造時或在隨后時間(例如當替代不同 的燈類型或期望不同的性能時)載入存儲器9中。本發(fā)明可以優(yōu)選地與能夠在要求穩(wěn)定弧(軸向的和橫向的)的應(yīng)用中用上述方法 驅(qū)動的所有類型的短弧HID燈一起使用。盡管以優(yōu)選實施例和其變形的形式公開了本發(fā)明，但是應(yīng)當理解，可以對其進行許多附加的修改和變形，而不背離本發(fā)明的范圍。還可以 想到，燈驅(qū)動器可以管理燈的若干不同的目標電壓，并可以根據(jù)在任一時刻驅(qū)動燈的狀態(tài) 來應(yīng)用特定目標電壓。可以使用上述方法中的任何一種確定這些目標電壓中的每一個。為了清楚，應(yīng)當理解，在本申請通篇中“一”的使用不排除多個，以及“包括”不排 除其他步驟或元件?！皢卧被颉澳K”可以包括許多單元或模塊，除非另有說明。附圖標記列表1氣體放電燈2 電源3下變換器4換向單元5點火級6 電極7頻率發(fā)生器8波形成形單元9存儲器10驅(qū)動單元11控制單元12電壓監(jiān)測單元13目標電壓確定單元14操作模式?jīng)Q定單元15定時器V1目標電壓Vt 目標電壓R1電阻器R2電阻器Cb緩沖電容器D操作數(shù)據(jù)值P 參數(shù)T定時參數(shù)S同步信號
權(quán)利要求
一種驅(qū)動氣體放電燈(1)的方法，其中在任一時刻使用許多驅(qū)動方案中的一個驅(qū)動方案來驅(qū)動所述燈(1)，并且其中 監(jiān)測所述燈(1)的操作電壓以在燈(1)的操作期間獲得許多操作數(shù)據(jù)值(D)，并且 基于所述許多操作數(shù)據(jù)值(D)中的至少一個確定目標電壓(VT)， 以及根據(jù)所述目標電壓(VT)和所述燈(1)的操作電壓之間的關(guān)系發(fā)生驅(qū)動方案切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中當所述操作電壓越過所述目標電壓(Vt)時發(fā)生驅(qū)動方 案切換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中在所述燈(1)的操作期間的預(yù)定的時間點處和/ 或在接通所述燈(1)之后經(jīng)過預(yù)定的時間之后和/或在所述燈(1)關(guān)斷之前的預(yù)定的時刻 獲得操作數(shù)據(jù)值(D)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項的方法，其中在燈(1)的操作期間獲得多個操作數(shù)據(jù) 值(D)，并根據(jù)所獲得的操作數(shù)據(jù)值⑶動態(tài)地調(diào)節(jié)目標電壓(Vt)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中從多個操作數(shù)據(jù)值的平均值導(dǎo)出所述目標電壓(VT)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中從先前的目標電壓(Vt)和操作數(shù)據(jù)值⑶的組合中導(dǎo) 出目標電壓(Vt)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項的方法，其中在某個時間點獲得的所述操作數(shù)據(jù)值 (D)包括在該時間點的燈(1)的操作電壓。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項的方法，其中對于所述目標電壓(Vt)限定上限和/或 下限。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項的方法，其中在關(guān)斷所述燈(1)之前確定目標電壓 (Vt)，并且將這個目標電壓(Vt)存儲在非易失性存儲器(9)中，以便在隨后的燈⑴的操作 中使用。
10.一種用于驅(qū)動氣體放電燈(1)的驅(qū)動單元(10)，包括-電壓監(jiān)測單元(12)，用于監(jiān)測所述燈⑴的操作電壓以在燈⑴的操作期間獲得許 多操作數(shù)據(jù)值(D)；-目標電壓確定單元(13)，用于基于所述許多操作數(shù)據(jù)值(D)中的至少一個確定目標 電壓(Vt)；-驅(qū)動方案切換單元(14)，用于根據(jù)所述目標電壓(Vt)和所述燈(1)的操作電壓之間 的關(guān)系從第一驅(qū)動方案切換到第二驅(qū)動方案。
11.一種投影系統(tǒng)，包括氣體放電燈(1)和根據(jù)權(quán)利要求10的驅(qū)動單元(4)。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種驅(qū)動氣體放電燈(1)的方法，其中在任一時刻使用許多驅(qū)動方案中的一個驅(qū)動方案來驅(qū)動所述燈(1)，并且其中監(jiān)測所述燈(1)的操作電壓以在燈(1)的操作期間獲得許多操作數(shù)據(jù)值(D)，基于所述許多操作數(shù)據(jù)值(D)中的至少一個來確定目標電壓(VT)，以及根據(jù)所述目標電壓(VT)和所述燈(1)的操作電壓之間的關(guān)系發(fā)生驅(qū)動方案切換。本發(fā)明還描述了用于驅(qū)動氣體放電燈(1)的驅(qū)動單元(10)，包括用于監(jiān)測所述燈(1)的操作電壓以在燈(1)的操作期間獲得許多操作數(shù)據(jù)值的電壓監(jiān)測單元(12)；用于基于所述許多操作數(shù)據(jù)值中的至少一個來確定目標電壓(VT)的目標電壓確定單元(13)，以及用于根據(jù)所述目標電壓(VT)和所述燈(1)的操作電壓之間的關(guān)系從第一驅(qū)動方案切換到第二驅(qū)動方案的驅(qū)動方案切換單元(14)。
文檔編號H05B41/292GK101960925SQ200980106397
公開日2011年1月26日 申請日期2009年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月25日
發(fā)明者J·J·P·J·范登貝格, J·波爾曼雷奇, U·馬肯斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司