專利名稱：驅(qū)動放電燈的電路裝置以及驅(qū)動放電燈的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及閃爍現(xiàn)象的問題，這些閃爍現(xiàn)象是由于燈電流的極性變換之后 放電燈的弧紊亂而引起的。特別地，本發(fā)明涉及與對放電燈的電極變化的 識別相關聯(lián)的問題。
背景技術：
在放電燈(以下也簡稱為燈)工作時，存在電極尖端生長的現(xiàn)象。在 一個部位處從電極蒸發(fā)的材料在優(yōu)選的部位上又沉積到電極上并且導致
形成電極尖端。電極尖端目前具有如下優(yōu)點燈中產(chǎn)生的M電的等離子 體弧在電極上具有穩(wěn)定的起始點(Ansatzpunkt )，而不會在多個起始點之 間跳躍。放電點的跳躍也稱作弧跳躍并且以燈閃爍的形式表現(xiàn)出來。這種 情況特別;l在將燈的光用于圖傳》投影的情況下形成干擾。
弧的起始點僅僅在當前用作陰極的電極上形成。M陽極上的起始部 是面狀的。所以在以交流電驅(qū)動的燈中S^J^^jl脊逸的問題，因為隨著每 次極性變換，弧必須在從陽極到陰極變換的電極上找到起始點。上面所述 的電極尖端形成了弧的優(yōu)選的起始點并且因此降低了弧跳躍。
然而，由于電極尖端也會出現(xiàn)一些問題。在不利的情況下，會形成多 個電極尖端。于是，會出現(xiàn)弧起始部在不同的電極尖端之間跳躍。
在文獻EP1 624 733 A2 ( Suzuki)中該問題通過以下方式來解決在 所限定的時間中降低驅(qū)動燈的工作頻率、即交流電的頻率。該方法通過如 下方式來起作用電極在其用作陽極期間被加熱，而在其用作陰極期間被 冷卻。于是得到了具有對應于工作頻率的時間變化曲線的溫度波動。在高 頻的情況下，由于電極的熱容而出現(xiàn)了平均溫度。在所謂的矩形波驅(qū)動的 情況下，燈以頻率典型為50Hz至5000Hz的矩形波電流來驅(qū)動。根據(jù)燈 的結(jié)構類型，在50Hz的情況下已經(jīng)會引起電極的明顯的溫度調(diào)制。在強 烈的溫度調(diào)制的情況下，電極iiJU了如下溫度在所述溫度情況下多余的
5電極尖端被熔融。
視頻投影通常需要具有在時間上不同顏色序列的光源。如在文獻US 5,917,558 (Stanton)中所描述的那樣，這可以通過旋轉(zhuǎn)的色輪來實現(xiàn)， 該色輪從燈的光中過濾出交替的顏色。光假定為某種顏色的持續(xù)時間并不 一定需要相等。更為確切地說，可以通過持續(xù)時間彼此間的關系來設定所 希望的、針對投影的光而形成的色溫。
通常，燈以矩形波燈電流來驅(qū)動。矩形波燈電流的周期持續(xù)時間的倒 數(shù)理解為上述工作頻率。該燈電流在現(xiàn)有技術中借助換向裝置從直流源中 產(chǎn)生。換向裝置通常由電子開關構成，電子開關以矩形波燈電流的節(jié)拍使 直流源的極性換向。在換向時，實際上并不能完全避免超調(diào)。因此，在現(xiàn) 有技術中，要進行換向的時刻與光的顏色變換的時刻結(jié)合，以便減弱超調(diào)。 對此，提供了同步信號，該同步信號與上述色輪同步地具有同步脈沖。借 助同步信號使顏色變換與燈電流的換向同步。
通常，在兩個電極上的電極尖端并不以相同的方式生長。這可能是由 于以下原因?qū)е碌臒舻陌惭b條件對電極的熱平衡有不同影響。特別地， 當燈非水平地工作時，這通常導致較高位的電極有更高的溫度。如果在一 個電極上生長幾倍的尖端，則在上述現(xiàn)有技術中提出將電極熔融，以避 免閃爍現(xiàn)象。然而，兩個電極的熔融會損壞僅具有一個電極尖端的電極。 盡管這一個電極沒有引起閃爍現(xiàn)象，但是它可能,融。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務是提供一種用于驅(qū)動放電燈的電路裝置，其中電極尖端 的熔融僅僅在具有多個電極尖端的電極上進行。
此外，本發(fā)明的一個任務是提供與上述任務相應的方法。因為本發(fā)明 也具有方法方面，所以以下的描述應當在裝置特征方面以及在方法特征方 面來理解。
該任務通過一種用于驅(qū)動放電燈的電路裝置來解決，其中該電路裝置 包括換向裝置，該換向裝置具有與直流源耦合的輸入端，并且具有能夠與 放電燈耦合的輸出端，其中該換向裝置構建為使得其將直流源與輸出端耦 合，并且直流源以其與輸出端耦合的極性可以通過控制裝置來換向。通過 燈的電流方向于是受控制裝置控制地換向，也即轉(zhuǎn)換極性?？刂蒲b置具有 測量輸入端，其與測量裝置耦合，該測量裝置設計用于提供測量值，該測量值是燈電壓的大小的度量。根據(jù)本發(fā)明，控制裝置控制換向裝置，使得 其中較高的燈電壓占主導地位的燈電流的極性較長地耦合到輸出端。
所提出的解決方案通過研究而得出，這些研究顯示出，當具有多個電 極尖端的電極當前為陽極時，燈電壓至少在平均值上被提高。
用于檢測具有多個電極尖端的電極的另 一可能性在于，比較在不同極 性期間燈電壓的波動。對此，可以通過高通濾波器**測在一種極性期間 燈電壓的交流電壓成分并且與在另一極性期間的交流電部分比較。在具有 較高的交流電壓成分的極性情況下為陰極的電極具有多個電極尖端。
確定在哪種極性情況下較高的燈電壓占主導地位的最簡單的可能性 借助比較器來實現(xiàn)，該比較器可以與控制裝置關聯(lián)。該比較器存儲第一極 性和第二極性中的測量值，并且比較所存儲的測量值。比較器發(fā)出標記信 號，該標記信號由控制裝置用作關于在哪種極性情況下較高的燈電壓占主 導地位的信息。當然，這在此情況中是與所存儲的測量值的較高測量值關 聯(lián)的極性。標記信號于是可以構建為使得在微控制器的存儲單元中設置一
個比特，該比特使得延長其中存在燈電流的如下極性的時間在該極性情 況下較高的燈電壓占主導地位。對于本領域技術人員而言，根據(jù)本發(fā)明的 教導，標記信號的其他擴展方案及其實現(xiàn)是容易的。
因為燈電壓偶爾經(jīng)歷波動，燈電壓的各個值的測量具有不確定性。有 利的是，比較器由此從測量值形成在可預先給定的第一時間間隔上的平均 值并且存儲該平均值。當然，分別僅僅允許對與燈電流的極性關聯(lián)的值來 進行平均值形成。在矩形波燈電流的情況下，平均值形成可以分別在矩形 波的半周期上延伸。為了提高測量精確性，平均值形成也可以在燈電流的 相同極性的多個半周期上進行。
在本專利申請中，表述"較高的燈電壓占主導地位"可以相應地解釋 為在平均值上較高的燈電壓占主導地位。重要的是，控制裝置比較不同的 燈電流極性情況下的燈電壓，并且有關在哪種極性情況下較高的燈電壓占 主導地位的決定與不同極性情況下的燈電壓的值相關。如果以數(shù)字方式實 現(xiàn)控制裝置，則可以有利地進行所謂的柱狀圖分析。l控制裝置中的針 對一種極性的燈電壓的測量值根據(jù)間隔來分類，并且?guī)в凶疃嚓P聯(lián)的測量 值的間隔被考慮用于與其他極性比較。
在燈電流的一種極性情況下的燈電壓從不準確地等于另一極性的燈 電壓。當沒有電極具有多個電極尖端時，也可以存在所比較的燈電壓的略
7微的差別。通過測量，對于所希望的燈類型可以確定的是，在相應的燈電 壓的何種差的情況下以高的概率存在多個電極尖端。有利的是，當所存儲 的測量值的差超過可預先給定的閾值時，比較器才發(fā)出標記信號。該閾值 根據(jù)上述測量來選擇，使得當以高的概率存在多個電極尖端時，才存在標 記信號。
為了進一步提高測量精度，比較器可以在所存儲的測量值的差形成之 后也形成差值在可預先給定的第二時間間隔上的平均值，并且如果差的該
平均值超過可預先給定的邊^(qū)Hi，則發(fā)出標記信號。在已知的燈中，會引
起弧紊亂的電極尖端的生長持續(xù)長于一秒鐘。因此，可以在數(shù)秒的范圍中 選擇第二時間間隔。
通常，燈電流是矩形波的。為此控制裝置將矩形波信號提供給換向裝 置。在帶有色輪的視頻投影器的情況下，換向必須與色輪的旋轉(zhuǎn)同步地進 行。為此，控制裝置具有同步輸入端，在工作中在該同步輸入端上存在同 步信號，其包含同步脈沖?？刂蒲b置現(xiàn)在引起換向，該換向與同步脈沖同 步。如上面所闡述的那樣，所投影的光的色彩變換通常通過旋轉(zhuǎn)的色輪來 產(chǎn)生。當進行換向時，該換向應當與色彩變換同時進行。然而，在沒有換 向的情況下進行的色彩變換也是可能的。通常，同步信號設計為使得該信 號在色輪的每個旋轉(zhuǎn)中具有一個同步脈沖。同步信號于是通常并不是針對 每個色彩變換都具有同步脈沖。更確切地說，色彩變換的序列優(yōu)選存儲在 控制裝置中。這必須單獨地與所使用的色輪協(xié)調(diào)。特別地，在色輪上的色 彩變換的間隔不必是恒定的。也公開了每個旋轉(zhuǎn)發(fā)出多個同步脈沖的色 輪。同步脈沖的決定性的功能是，控制裝置得到關于色輪的當前位置的信 息，并且由此具有關于在哪個時刻出現(xiàn)色彩變換的信息。
同步脈沖與換向裝置的輸出端上的直流電源的極性的換向之間的同
步相應地如下理解在控制裝置中存儲要進行換向的時刻的序列。在每個
同步脈沖時，控制裝置根據(jù)所存儲的時刻開始換向的序列。然而，時刻并 不是固定的，而是針對兩個同步脈沖的時間間隔來歸一化。對于給定的色 輪，由此即使色輪的轉(zhuǎn)速變化，換向也始終落在色彩變換上。換向的抑制 并不影響換向和同步脈沖之間的同步。所有未被抑制的換向在時間上與色 彩變換一致。
本發(fā)明的教導一方面要求延長其中具有如下極性的燈電流流動的時
間在該極性情況下較高的燈電壓占主導地位。另一方面，控制裝置在例 如通過同步脈沖預先給定的時間間隔中引起極性的換向。為了滿足極性的同步和延長，控制裝置有利地抑制至少一個換向，該換向跟隨其中較高的 燈電壓占主導地位的極性。
如果對于同步?jīng)]有特別的要求，則控制裝置可以控制換向裝置，使得 在預先給定的第一開關時間中將第一極性耦合到輸出端，而在預先給定的 第二開關時間中將第二極性耦合到輸出端，其中如果在第 一極性情況下較 高的燈電壓占主導地位，則控制裝置延長第一開關時間。
可能的是，燈針對確定的工作頻率來優(yōu)化。于是有利的是，控制裝置 將第二開關時間縮短該控制裝置將第 一開關時間延長的量。
在本公開中所提及的燈針對交流電而設計。因為所提出的熔融過程導 致燈電流中的直流成分，所以要注意的是，直流成分并不導致燈的毀壞。 因此，如果燈電壓在兩種極性情況下相同時，至少控制裝置必須將第一開 關時間和第二開關時間復位到預先給定的值。這些預先給定的值應當確保 燈電流在平均值上不包含直流成分。
有利的是，也可以在預先給定的DC時間上進行換向的抑制。有利的 是，DC時間選擇為短到使得避免由于產(chǎn)生的直流成分導致?lián)p壞燈。
替代DC時間，也可以預先給定數(shù)目N,該數(shù)目預先給定換向的數(shù)目。
在具有小的熱惰性的電極情況下，抑制兩個相繼的換向已經(jīng)會導致電 極過熱。于是有利的是，僅僅對每第m個換向進行抑制。由此，可以進 行熔融過程的非常精確的控制。為此，"m，，必須是奇數(shù)的自然數(shù)，因為 否則不存在直流成分，該直流成分引起所希望的一側(cè)的熔融。
在實踐中常見的是，控制裝置借助微控制器來實現(xiàn)。測量輸入端和必 要時的同步輸入端引導至微控制器的模擬輸入端或者數(shù)字輸入端。通過已 知的驅(qū)動電路，微控制器控制電子開關，這些開關通常為MOSFET。本 發(fā)明的大部分于是在微控制器的軟件中實現(xiàn)。


下面將借助實施例進一步闡述本發(fā)明。其中
圖1示出了用于驅(qū)動高壓放電燈的電路裝置，
圖2示出了在沒有抑制換向的情況下的燈電流的時間變化曲線，
圖3示出了在抑制兩個換向的情況下的燈電流的時間變化曲線，圖4示出了在對每第三個換向進行抑制的情況下的燈電流的時間變 化曲線，
圖5示出了在針對一種極性延長開關時間的情況下的燈電流的時間 變化曲線。
具體實施例方式
圖1示出了用于驅(qū)動高壓放電燈的電路裝置，如其在拓樸結(jié)構上由現(xiàn) 有技術中已知的那樣。電子開關S1、 S2、 S3和S4在直流源Q的正極和 負極之間連接成全橋電路。直流源通常由降壓轉(zhuǎn)換器(Buck轉(zhuǎn)換器)構 成，該降壓轉(zhuǎn)換器例如由電網(wǎng)電壓獲取其能量。在節(jié)點A1和A2之間的 橋支路中，連接有燈EL。點燃變壓器的線圏L與燈EL串聯(lián)，點燃設備 Z將電壓耦合輸入到點燃變壓器中，該電壓用于點燃燈。該點燃裝置對于 本發(fā)明無關緊要。
全橋電路形成換向裝置。全橋電路的上部和下部的電勢形成換向裝置 的輸入，該全橋電路的上部和下部的電勢與直流源Q的正極和負極連接。 節(jié)點Al和A2之間的橋支路形成換向裝置的輸出端。
如果開關Sl和S4閉合，則燈電流具有第一極性，并且燈電流從節(jié) 點Al流向節(jié)點A2。在換向之后，開關S3和S2閉合，并且燈電流以第 二極性從節(jié)點A2流向節(jié)點Al。由此，在燈EL中產(chǎn)生矩形波電流。第一 和第二極性的名稱4^任意的，并且并不限制一般性。
開關由控制裝置C控制。從控制裝置C至開關的激勵線路用虛線繪 出。高位的開關Sl和S3需要電荷泵用于激勵，該電荷泵可以一同包含在 控制裝置C中并且并未示出。
通過測量輸入端M，全橋的輸入電壓被輸送給控制裝置，該輸入電 壓對應于燈電壓。如果在燈電流的一種極性中比在另一極性中高預先給定 的閾值的燈電壓占主導地位，則控制裝置C抑制至少一個如下的換向 所述換向跟隨在具有較高的燈電壓的極性之后。
在同步輸入端S上存在同步信號，該同步信號由未示出的、轉(zhuǎn)動的色 輪的驅(qū)動來提供。在控制裝置C和直流源Q之間的連接表明控制裝置C 也可以用于調(diào)節(jié)燈電流。
在圖2中示出了燈電流的時間變化曲線，而沒有進行換向的抑制。換
10向用數(shù)字1至14編號。緊接在換向之前，燈電流脈沖式地升高。在此涉 及一種用于減少閃爍現(xiàn)象的措施，例如在文獻WO 95/35645中所描述的 那樣。該措施與根據(jù)本發(fā)明的燈電流極性的延長無關。電流的矩形波變化 過程的頻率通常在50Hz到5kHz之間。
在圖3中可以看出的是，相繼的換向6和7通過控制裝置C來抑制。 在該措施之后，控制裝置C首先停止抑制進一步的換向，以可靠地避免 燈的過熱。此外，控制裝置C檢驗是否存在多個電極尖端的條件，即是 否不同的燈電流極性具有不同的燈電壓。如果情況如此，則控制裝置C 重新抑制兩個相繼的換向，這些換向與具有較高的燈電壓的燈電流極性關 聯(lián)。
與圖3相比，在圖4中從未抑制兩個相繼的換向。這可以在具有小的 熱惰性的電極中或者在低的工作頻率情況下是必需的，以便不會使得相關 的電極過熱。在圖4中對每第三個換向進行抑制。也可以對每第五個、每 第七或者每第m個換向進行抑制，其中m是奇數(shù)的自然數(shù)。"m，，必須是 奇數(shù)，由此熔融始終作用到相同的電極上?？刂蒲b置C可以在預先給定 的時間中、針對預先給定的抑制數(shù)目進行抑制或者進行抑制直到在不同的 燈電流極性情況下不再存在燈電壓的不平衡。
在圖5中示出了燈電流的時間變化曲線，其中并未對換向進行抑制， 而是在時間上推移。由此，控制裝置C延長具有如下極性的電流流動 在該極性情況下較高的燈電壓占主導地位。在圖5中以針對一個極性延長 電流流動的相同程度來針對另一極性縮短電流流動。在文獻中，控制裝置 C在燈電流的時間變化曲線上i^行的變化也稱為占空比(Duty-Cycle)的 變化。占空比的變化并不改變燈電流的基本頻率。
如果燈電流的基本頻率的變化并不導致不利，則也可以單方面地僅僅 延長具有一個極性的電流流動，而并不縮短具有另一極性的電流流動。
關于根據(jù)圖5的燈電流的變化的持續(xù)時間或者重復，對于抑制換向的 i兌明相應地適用。
權利要求
1.一種用于驅(qū)動放電燈的電路裝置，其中該電路裝置包括換向裝置(S1，S2，S3，S4)，該換向裝置具有與直流源(Q)耦合的輸入端(+，-)，并且具有能夠與放電燈(EL)耦合的輸出端(A1，A2)，其中該換向裝置(S1，S2，S3，S4)構建為使得其將直流源(Q)與輸出端(A1，A2)耦合，并且直流源(Q)以其與輸出端(A1，A2)耦合的極性能夠通過控制裝置(C)來換向，其中控制裝置(C)具有測量輸入端(M)，該測量輸入端與測量裝置耦合，該測量裝置設計用于提供測量值，該測量值是燈電壓的大小的度量，其中該電路裝置(C)的特征在于，該控制裝置控制換向裝置(S1，S2，S3，S4)，使得其中較高的燈電壓占主導地位的極性較長地耦合到輸出端(A1，A2)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的電路裝置，其中所述控制裝置(C)的特 征在于，該控制裝置具有比較器，該比較器存儲第一極性和第二極性的測量 值，比較所存儲的測量值并且發(fā)出標記信號，該標記信號由控制裝置(C) 用作關于在哪種極性情況下較高的燈電壓占主導地位的信息。
3. 根據(jù)權利要求2所述的電路裝置，其中所述比較器的特征在于， 所存儲的測量值是在可預先給定的第一時間間隔上的平均值。
4. 根據(jù)權利要求2或3所述的電路裝置，其中所述比較器的特征在 于，只有當所存儲的測量值的差超過可預先給定的閾值時，該比較器才發(fā) 出標記信號。
5. 根據(jù)權利要求2至4所述的電路裝置，其中所述比較器的特征在 于，該比較器由所存儲的測量值的差形成平均值，形成所述差在可預先給 定的第二時間間隔上的平均值，并且當該平均值超過可預先給定的邊^(qū)IMi 時，發(fā)出標記信號。
6. 根據(jù)上述權利要求中的任一項所述的電路裝置，其特征在于，控 制裝置(C)在預先給定的時間間隔中引起極性的換向，并且控制裝置(C)抑制至少一個跟隨在如下極性之后的換向在該 極性情況下較高的燈電壓占主導地位。
7. 根據(jù)權利要求1至5中的任一項所述的電路裝置，其特征在于， 控制裝置(C)控制換向裝置(Sl， S2， S3, S4)，使得在預先給定的第 一開關時間上第一極性耦合到輸出端(Al， A2)，而在預先給定的第二開 關時間上第二極性耦合到輸出端(Al， A2)，其中如果在第一極性的情況下較高的燈電壓占主導地位，則控制裝置 (C)延長第一開關時間。
8. 根據(jù)權利要求7所述的電路裝置，其特征在于，控制裝置(C) 將第二開關時間縮短該控制裝置(C)將第一開關時間延長的量。
9. 根據(jù)權利要求7或8所述的電路裝置，其特征在于，如果燈電壓 在兩種極性的情況下相同，則控制裝置(C)將第一開關時間和第二開關 時間復位到預先給定的值。
10. 根據(jù)上述權利要求中的任一項所述的電路裝置，其特征在于，控 制裝置(C)包括微控制器，其中控制裝置(C)的功能通過^L控制器中 的軟件程序確定。
11. 一種計算^Mt序產(chǎn)品，其特征在于，該計算M序產(chǎn)品存儲根據(jù) 權利要求10所述的軟件程序。
12. 根據(jù)上述權利要求中的任一項所述的電路裝置，其特征在于，放 電燈(EL)是極高壓放電燈。
13. —種用于驅(qū)動放電燈的方法，包括以下步驟-提供測量裝置，該測量裝置設計用于提供測量值，該測量值是燈電 壓的大小的度量，-通過換向裝置(Sl， S2， S3， S4)將放電燈耦合到直流源(Q),-分別在預先給定的開關時間之后借助換向裝置(SI, S2, S3, S4) 將直流源(Q )的極性換向，—針對每個極性存儲測量值，一比較所存儲的測量值，-延長在其中較高的燈電壓占主導地位的極性情況下的開關時間， -如果在兩種極性情況下相同的燈電壓占主導地位，則將開關時間復
14. 一種軟件程序，其特征在于，其控制電路裝置，使得執(zhí)行根據(jù)權 利要求13所述的方法。
全文摘要
在高壓放電燈工作時，當過多地形成電極尖端時，出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。借助本發(fā)明，可能檢測具有多個電極尖端的電極。由此，可以有針對性地熔化干擾性的電極尖端。
文檔編號H05B41/288GK101690411SQ200780053334
公開日2010年3月31日 申請日期2007年6月14日 優(yōu)先權日2007年6月14日
發(fā)明者伯恩哈德·賴特爾, 克里斯蒂安·布羅伊爾, 安德烈亞斯·胡貝爾, 馬丁·布呂克爾 申請人:奧斯蘭姆有限公司