用于驱动气体放电灯的方法和设备技术

一种用于驱动气体放电灯（２）的驱动器（１）包括：－生成灯电流的电流源（３），其具有用于接收设定点信号的设定点输入端（４）；－生成电流设定点信号（ＳＭ）的控制器（１０）；－生成伪随机噪声信号（ＳＰＲＮＳ）的可控噪声信号源（２０）；－加法器（２２），其将来自控制器的电流设定点信号（ＳＭ）与来自噪声信号源的伪随机噪声信号（ＳＰＲＮＳ）相加，并且将结果提供给电流源的设定点输入端；－测量装置（４０），其测量响应伪随机噪声信号（ＳＰＲＮＳ）的灯的特征灯响应，并且将感测信号提供给控制器；－与控制器相关联的存储器（３０），其已经在其中存储至少一个参考信号。控制器将所测量的灯响应与存储器中的所述预先确定的参考信号相比较，并且可以关闭灯。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及放电灯领域，特别是高强度放电灯(HID)领 域，即，高压灯，比如高压钠灯、高压汞灯、金属卣化物灯。
技术介绍
气体放电灯通常是公知的，所以这里不需要对气体放电灯的设计 进行详细讨论。只要说下面这些就足够了气体放电灯包括位于充满 可电离的气体或蒸汽的封闭容器中的两个电极。容器典型地为石英或 陶瓷，特别地为多晶氧化铝(PCA)。电极以彼此相距一定距离来布 置，并且在工作期间在这些电极之间维持电弧。气体放电灯可以由电子驱动器驱动。电子驱动器通常是公知的， 所以这里不需要对电子驱动器的设计进行详细讨论。在典型的设计 中，驱动器产生施加到灯上的换向电流，这导致了在灯上形成灯电压。驱动器典型地设计成使得灯电流遵循设定点(setpoint)曲线， 在最简单的实施例中该曲线包含恒定的电流幅度；然而，根据例如灯 类型和灯使用年限，驱动器可以使用校正电流的措施。此外，虽然气 体放电灯具有大约10,000小时的长寿命，但是气体放电灯的寿命是 有限的。在其使用期限的末期，气体放电灯可能显示不良特性，最惊 人的一个不良特性是非被动(non-passive)故障。因此，对于灯驱动 器可以希望的是，能够确定灯类型和/或灯状况，并且例如如果证明 灯接近其寿命的终点(EOL)，能够关闭灯。此外，可以希望的是， 能够预测剩余寿命。国际专利申请WO2005/074010 7>开了 一种考察高压气体方文电灯 的状况的方法。灯利用稳态低频方波电流信号工作，在公开内容中频 率为90Hz，灯为100W白色高压钠(HPS)灯。短电流脉冲叠加到 稳态电流信号上，电流脉沖具有1.4ms的持续时间。为响应该电流脉 冲，灯电压显示出特征阶跃(正或负)，之后是特征衰减(分别为负 或正)至基本恒定的水平。特征衰减具有特征衰减时间，该特征衰减 时间能够确定并且描述为在一般地在大约ljas和大约1.5ms之间的范围内变化。文献描述了有故障的灯状况(比如，太高的色温或太低 的色温)与衰减时间的持续时间相关，从而可以确定特征衰减时间， 以便发现所关心的灯属性(即，在该实例中的色温)在规格之内还是 之外。于是，在已经发现特定的灯属性在工作范围之外时，可以通过 关闭灯来采取预防措施，或者可以改变工作状况(文献公开了附加电 流组件的使用)以便改变所关心的特定的灯属性。在任何情况下，文献公开了响应电流阶跃的灯电压包含指示灯状 况或灯属性的至少一个参数(即，衰减时间)，该参数可以被测量， 与参考值相比较，并且可以在这种比较结果的基础上采取校正的或保 护的措施。
技术实现思路
虽然该已知方法给出了令人满意的结果，但是本专利技术的目的是进 一步改进该已知的方法。更具体地，显然，在实践中基于电流阶跃-响应的灯辨识方法受 阻于噪声和高频干扰。因此本专利技术的特定目的是改进已知的方法，使 得该方法在噪声环境中更鲁棒性且更精确。为了达到上述目的，本专利技术提出了取代单个的电流脉冲而将电流 脉冲的伪随机噪声序列施加到标称的稳态电流上。伪随机噪声序列是预定的序列；利用该预定的序列和相关的系统响应，系统动态特征可 以容易地计算。在实践中已经发现，该方法给出了在噪声环境中的更 精确的结果。在从属权利要求中提及了其他优点的详细描述。附图说明通过下面参照附图对一个或多个优选实施例的描述，本专利技术的这 些和其他方面、特征和优点将被进一步阐明，在附图中，相同的参考数字表示相同或相似的部分，并且在附图中图1A和1B是示出响应不同灯的电流阶跃的电压的曲线图； 图2是示出在实际情况中噪声和紋波影响的相似的曲线图； 图3A是示意性示出根据本专利技术的驱动器的框图； 图3B是示意性示出电流设定点(setpoint)信号的曲线图；图4是示意性示出根据本专利技术、两个不同灯对伪随噪声信号的计算电流响应的曲线图。具体实施例方式图1A示意性示出为新250W气体放电灯测量的灯电流(下面的曲线)和灯电压(上面的曲线)的曲线图，该气体放电灯具有分压p(Hg) =224巴(bar)的填充物。电流维持在2A的恒定水平。在某一时间，电流逐步增加到3A的值；作为响应，电压逐步升高，在此之后电压快速下降到低于初始值的值，因此表示等离子的负阻抗。在以后的某一时间，电流再次逐步增加到2A的值；作为响应，电压逐步下降，在此之后电压再次快速增加到初始值。图1B示出可比较的曲线图，其现在用于已经出现故障、具有有分压p (Hg) =97巴的填充物的相同类型的灯。在响应特性中，可以看出，3A的较高电流不与较低电压相对应，并且进一步地可以看出，等离子的弛豫时间已经增加。因此，灯的状况(新的或有故障的)可以通过研究对于电流阶跃的电压响应来快速确定。然而，在实际情况中，所述灯与开关模式的电源串联连接，该电源显著影响测量。为了比较，图2示出了对于与开关模式的电源串联连接的灯，实际测量的灯电流和灯电压的曲线图。可以清楚地看出，电流阶跃导致了实际上淹没在噪声和紋波中的电压响应。图3A是示意性图示出根据本专利技术、用于驱动气体放电灯2的灯驱动器1的框图。驱动器1包括用于接收输入电压(典型地为大约400V并且可以从电力线获得)并提供输出电流的下变频器部分3。下变频器(downconverter )部分3具有电流源特性，这意p未着它将试图并维持实质上独立于负载的恒定电流幅度。下变频器部分3具有输入端4，用于接收确定所述恒定电流幅度水平的控制信号如果控制信号变化，则输出电流以对应的方式变化。输出电流通过桥和点火器部分5施加到灯2上。部分5的桥部分可以是半桥或全桥；由于这种桥设计本身是公知的，所以这里不需要对该桥设计进行进一 步的详细说明。同样，桥和点火器部分5的点火器部分可以具有常规设计并且将不会更加详细地解释。6控制器10具有与桥和点火器部分5的控制输入端6耦合的桥输出端11。控制器10进一步具有与下变频器部分3的控制输入端4耦合的变频器输出端(converter output) 12。在其桥输出端ll处，控制器IO提供换向控制信号Sc，其限定了换向时刻并迫使部分5的桥部分去使灯电流方向反向，这本身是公知的。在其变频器输出端12处，控制器IO提供电流控制信号SM，其限定了下变频器部分3的输出电流的幅度。电流控制信号SM也将表示为"设定点"信号。下变频器部分3可以包括反馈回路，其测量输出电流的幅度并将所测量的值与在控制输入端4处接收到的指令信号相比较，并且如果必要则修改输出电流的幅度以使得该幅度精确地遵循指令信号；这种反馈回路在图中未示出。图3B示出适当的电流"设定点"信号SM的典型实例。该信号在整个波形周期期间是恒定的(表示恒定电流)，除了仅在换向时刻(用竖直的点线表示)之前短暂增加以提高稳定性之外。对于这种短暂增加的效应的更详细解释，参考WO-00/36883。驱动器1进一步包括随机噪声源20，其具有用于提供伪随机噪声信号SpRNs的输出端21;以及加法器22，其具有接收来自随机噪声源20的随机噪声信号SpRNs的一个输入端、具有接收来自控制器10的电流控制信号Sm的第二输入端、以及具有与下变频器部分3的控制输入端4连接的输出端。实际上，下变频器部分3接收电流控制信号Sm与伪随才几噪声信号SpRNs的叠加，该叠加视为电流"设定点"信号。应当注意，对于本领域技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于驱动气体放电灯（２）的驱动器（１），包括：　－电流源（３），其用于生成灯电流，并且具有用于接收设定点信号的设定点输入端（４）；　－控制器（１０），其具有用于生成电流设定点信号（Ｓ↓［Ｍ］）的输出端（１２）；　－可控噪声 信号源（２０），其由控制器（１０）控制，并且设计用于生成伪随机噪声信号（Ｓ↓［ＰＲＮＳ］）；　－加法器（２２），其被连接以接收来自控制器（１０）的电流设定点信号（Ｓ↓［Ｍ］）和来自噪声信号源（２０）的伪随机噪声信号（Ｓ↓［ＰＲＮＳ］） ，并且具有耦合到电流源（３）的设定点输入端（４）的输出端；　－测量装置（４０），其用于响应于伪随机噪声信号（Ｓ↓［ＰＲＮＳ］）来测量灯（２）的特性灯响应，其耦合到控制器（１０）的感测输入端（１４），以用于向控制器（１０）提供代表所述特 性灯响应的感测信号；　－存储器（３０），其与控制器（１０）相关联，且已经在其中存储至少一个参考信号；　其中，控制器（１０）被设计成将由测量装置（４０）所测量的特性灯响应与存储器（３０）中的所述预先确定的参考信号相比较。

【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：DHJ范卡斯特伦，RL图赛恩，
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]