稳定气体放电灯的运行制造技术

闪变现象在气体放电灯中是不希望有的，特别是在投影技术中。根据本发明专利技术，该问题通过设置不形成焦斑的灯运行被解决。包括级联结构和前馈控制的特殊的控制装置被提出用于实施这种运行。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及根据权利要求1的前序部分用于使气体放电灯运行的方法。此外，本专利技术还涉及根据权利要求6的开端用于使气体放电灯运行的平稳管。在气体放电灯(在下文也被称为灯)运行期间，放电根部在电极上的型式依赖于电极是发射电子(阴极)还是捕捉电子(阳极)。在阳极的情况下，放电按遍布电极大范围的方式被扎根，而在阴极的情况下，通常形成所谓的焦斑(热斑)，其结果是放电多少有些按斑点状的方式被扎根。焦斑所扎根的地点依赖于电极的几何形状、电极材料及电极上的温度分布。这些参数在运行期间易发生改变，以致焦斑扎根的地点会改变其位置，而这被表示为气体放电的不稳定性(电弧不稳定性)或闪变。这种闪变，特别是，出现在灯以交变电流运行的情况下，由于电极交替地形成阴极和阳极，因此，焦斑必定随阳极到阴极的每次改变而变换。为了降低闪变，灯的所谓的方波运行例如从US4,485,434被了解到。已显露出选择方波的灯电流替代正弦波的是有利于稳定高压气体放电灯的交流(AC)运行的。方波频率的通常值是50Hz到200Hz。方波运行，特别是，在光通量的恒定是重要的图象记录和投影技术的应用情况下已变成被确认的。尽可能迅速的换向目的是为了使光通量与方波振幅不对应的时间间隔能尽量短。尽管按方波运行，放电的稳定性仍然是不满意的，特别是，在短电弧高压放电灯的情况下，这种放电比较适用于投影技术中，为了改进电弧的不稳定性，PCT申请WO95/35645号提出在方波周期的终止时使灯电流脉冲式地升高。电流的升高伴随有对焦斑位置施加稳定影响的温度上升。只有关于脉冲的延续时间和高度以及工作频率的近似数据被给出。而且，该方法的模式或运行仅仅被指出。因而，该方法应用到与示范实施例中提到的灯相比不同的灯设计(例如具有不同的电极形状或不同的填充压强)上只有在广泛的实验工作之后才是可能的。然而，不仅是确定电流曲线的合适形状的问题，而且，如在下文所述的，还有生成所期望的曲线形状的问题。用于运行放电灯装置的负载电路，特别包括能量存储器和灯，前者也可以是附加的而后者构成非线性负载。能量存储器的电路网络形成能被非线性负载激发的谐振频率。特别是在短电弧高压灯的运行情况下，这在方波运行中灯电流换向以后引起持久的暂态现象。当然，这些振荡也将在光通量中被观察到。在要求光通量高恒定性的应用情况下(例如，电视图象投影)，因此需要保证暂态现象出现的时间间隔短于方波的周期。在有关的操纵装置中使用的控制器对暂态现象的延续时间有实质性的影响。构成灯功率量度并被与参考量度相比较的变量在通用的操纵装置中被生成用于该项应用。这个比较的结果为操纵装置的功率部分提供控制变量。对于按方波运行的光源的稳定时间能由从换向直到光通量已将其自身调节到设定值附近+/-5％范围内的时刻所经过的时间来确定。对于以上描述的通用控制器，这个稳定时间是250μs-300μs。由于稳定时间最多应是方波半周期的10％，从而对于随着通用控制器的方波最多为200Hz的频率能被实现。按照关于现有技术的讨论，本专利技术的目的分成两部分第一，本专利技术是用来根据权利要求1的前序部份提供一种方法，它使得具有明确限定参数的气体放电灯的基本上无闪变的运行成为可能。第二，根据权利要求6的前序部份本专利技术在于提供借助其帮助上述方法能被实施的装置。该目的的第一部分借助具有权利要求1的特征的方法被实现。特别有益的改进在从属于权利要求1的权利要求2到5中将被发现。如在关于现有技术的讨论中所阐明的，灯闪变的原因是基于构成气体放电在阴极上根部的焦斑连续地改变其位置的事实。更精密的分析显示在电极换向为阴极之后并没有直接形成焦斑。相反地，首先发现是面积宽的放电根部。只有在热的不均匀性在阴极上已经被生成之后，放电才变得收缩并形成焦斑。根据本专利技术，灯的闪变能通过在放电形成焦斑之前使灯电流换向而被大大地降低。相对于时间急剧升降的电流边缘对于电极尽量快的从阴极改变到阳极是需要的，由于这个原因该方法能借助方波的电流特性被非常有效地实现。由于无闪变运行是重要的，特别是，对于在投影技术中的应用，该方法对于方波用于这种应用情况下的灯特别重要。这些主要是高压及超高压放电灯并且，由于光学成象的质量，特别是那些具有短放电弧的高压及超高压放电灯。为了满足根据本专利技术的教导对于这样的灯，方波灯电流的频率应该至少为300Hz。如果该方法第一次被应用到样灯，或者如果灯同时被使用不同的方法运行，则可能不顾根据本专利技术方法的应用让闪变现象在灯进入运行之后出现短时间。其原因是电极结构便于在不同的位置迅速形成焦斑。然而，根据本专利技术方法的应用，电极被按这样的方式定形以对放电弧施加稳定的影响。借助根据本专利技术的方法，这在短时间之后产生实质上无闪变的运行。如以上所描述的，在超高压短电弧灯的情况下实施根据本专利技术的方法对方波的灯电流要求至少300Hz的频率，而借助包括通用控制器结构的操纵装置最高能实现200Hz的频率。本专利技术的任务的第二部分是合拢这个间隙。它借助于具有权利要求6的特征的操纵装置被完成。特别有益的改进将在从属于权利要求6的权利要求7到10中被发现。在用于气体放电灯的操纵装置中通常从恒定的所谓中间电路电压UO。借助定时的直流-直流(DC/DC)转换器生成输出电压UA。该输出电压是直流(DC)电压，它能借助控制变量Us被设置。DC/DC转换器可以是不同类型的，例如，升压的、降压的或逆转换器。借助这些转换器，控制变量Us改变包含在转换器中的断路器的脉冲占空因数。灯的方波运行大多凭借着输出电压UA的极性通过用于方波的具有所期望频率的全桥式电路而被反向的事实而被实现。操纵装置的控制变量是灯的功率(Pist)。在灯功率只能昂贵地确定，而且操纵装置的功率损耗被充分精确地了解的情况下，DC/DC转换器的输入功率也能被用作控制变量。在通用操纵装置中，Pist被与设定值Psoll相比较，并且控制变量Us从那里直接地或在由控制特性加权之后被确定，而不需要另外的被测量变量的帮助。然而，借助于这种结构在灯电流变换之后不可能有短暂的稳定时间。根据本专利技术，问题借助于两个措施被解决级联控制和前馈控制。级联控制，如原则上也被应用在交换型电源中所谓的电流型的情况下，根据本专利技术在操纵装置中凭借着这一事实，即来自Pist和Psoll的加权控制差别并不确定控制变量Us的数值，而是为灯电流确定设定值Isoll。被实现Isoll与构成对灯电流量度的数值Iist相比较，形成灯电流的一个测量值，并且就是这个比较的结果首先直接或在由控制特性(P,PI,I,PID)加权后确定控制变量Us。根据本专利技术前馈控制在控制装置中如下被实施在灯端待测量的输出电压UA对灯功率也是决定因数。辅助电路(例如点火电路)和馈电装置能导致在输出电压UA中的波动。在UA中的波动干扰控制过程，特别是在灯电流换向之后暂态反应的情况中。从而，根据本专利技术Isoll不仅由Pist和Psoll的控制差别确定，而且还依赖于输出电压UA。这也能借助用控制特性加权被完成，为了强调UA中的波动，最好选择差分特性。本专利技术借助下列附图被说明。根据本专利技术的控制器装置的优选实施例，以及随即在气体放电灯运行期间能获得的结果在以下将参照附图被更详细地阐明，其中附图说明图1示出闪变的放电，图2示出无闪变的放电，图3示出控本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于使一个或更多被并联的气体放电灯交流（ＡＣ）运行的方法，灯具有传导由ＡＣ运行所确定型式的灯电流的电极，电极交替地构成阴极和阳极，有可能使气体放电在阴极上从扩展的根部被收缩变小到所谓的焦斑，其特征在于在瞬时地代表阴极的电极上的放电从扩展的根部被收缩到焦斑之前灯电流极性被交换。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：W格拉泽尔，A胡贝尔，J奥斯特里德，A韦塞，
申请(专利权)人：电灯专利信托有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]