專利名稱：放電燈的起動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于放電燈的起動裝置(換句話說，為閃光裝置)，且具體地涉及一種用于通過故意在放電燈中的兩電極之一上沉積該放電燈內(nèi)所封閉的材料而減小該放電燈的起動電壓的起動裝置。
由于具有高亮度、高效率及長壽命的特性，HID燈近來得到越來越廣泛的應(yīng)用。具體地講，考慮到金屬鹵素?zé)舻牧钊藵M意的顏色表現(xiàn)特性，它們已被用作為室內(nèi)照明用光源，視頻設(shè)備用光源和汽車的前燈。
放電燈需要一用于生成啟始放電的起動脈沖并提供維持操作狀態(tài)的電能的鎮(zhèn)流電路。
通常，起動燈進(jìn)行工作(即放電)所要求的電壓(以下稱為起動電壓)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于燈在額定條件下工作所要求的電壓，并一般需要高達(dá)幾千伏到幾十千伏。因此，鎮(zhèn)流電路包括有一起動脈沖發(fā)生器，用于當(dāng)工作將被起動時，產(chǎn)生一高電平的起動脈沖。然而，由于產(chǎn)生這么高電平的電壓，該起動脈沖發(fā)生器需要足夠地絕緣。因此，盡管只在起動放電時操作，該起動脈沖發(fā)生器卻占用一較大的面積。為了減小起動脈沖發(fā)生器的尺寸，需要降低起動電壓。
例如，在日本專利公開出版號51-66174的文獻(xiàn)中公開了一種降低一高起動電壓的方法。根據(jù)該方法，在放電燈中封閉有放射性材料，通過放射性材料產(chǎn)生的放射線，放電燈中氣體的電離易于進(jìn)行，從而減小起動電壓。
日本專利申請?zhí)?-265318和日本專利公開出版號7-146515各自公開了一種通過防止放電燈中所封閉的材料(以下稱為封閉材料)沉積在電極上來減小起動電壓的方法。
通常，無封閉材料被沉積在電極上時的起動電壓低于有一些封閉材料被沉積在電極上的起動電壓。這被認(rèn)為是因?yàn)橥ㄟ^封閉材料沉積在電極上而使該電極的尖端逸出功發(fā)生改變而導(dǎo)致的。
主要含有鎢的金屬材料具有小于形成電弧管的石英玻璃的熱容量。這樣，當(dāng)放電燈被關(guān)斷時，電極的溫度降低得比電弧管的溫度要快。當(dāng)燈被操作時處于蒸發(fā)狀態(tài)的該放電燈中封閉材料可冷凝并穩(wěn)定地固定在溫度被充分降低的一表面上。由于電極的溫度被首先降低，封閉材料就沉積在電極上。
因此，在下一次起動放電燈時，在封閉材料沉積在電極上的狀態(tài)中啟始放電。結(jié)果，起動電壓升高。沉積在電極上的封閉材料可容易地通過目視檢查而被證實(shí)。
日本專利申請?zhí)?-265318和日本專利公開出版號7-146515(上述)的文獻(xiàn)各公開了一種通過防止放電燈中的封閉材料沉積在電極上，減小起動電壓的方法。根據(jù)日本專利申請?zhí)?-265318的文獻(xiàn)中公開的方法，當(dāng)燈中的電流被超時地逐漸降低時，放電燈被關(guān)斷，從而使電極的溫度降低速度緩慢，并且起動電壓被維持為較低。根據(jù)日本專利公開號7-146515的文獻(xiàn)中公開的方法，當(dāng)燈被關(guān)斷后過去一規(guī)定的時間周期時，執(zhí)行一短時間的附加的放電，從而從電極上擴(kuò)散開封閉材料的顆粒。因此，起始電壓被維持為較低。
日本專利公開號51-66174的文獻(xiàn)中公開的方法不是所期望的，因?yàn)榭紤]到放電燈中封閉的放射性材料對人體及環(huán)境的影響。
日本專利申請?zhí)?-265318和日本專利公開出版號7-146515的文獻(xiàn)中公開的方法，在當(dāng)放電燈被關(guān)斷時要求進(jìn)行復(fù)雜的電源(照明電路)的控制，因此不能確定穩(wěn)定的控制。
根據(jù)本發(fā)明，提供有一種放電燈的起動裝置。該放電燈包括一對電極和一其內(nèi)封閉有材料的電弧管。該起動裝置包括一選擇沉積裝置，用于當(dāng)放電燈被關(guān)斷時，選擇地將材料沉積在該對電極中的一個上；及一鎮(zhèn)流電路，用于起動放電燈的操作并在額定條件下維持該操作。該鎮(zhèn)流電路包括一起動脈沖發(fā)生器，用于當(dāng)放電燈開始起動時，將一起動脈沖提供給該放電燈，該起動脈沖產(chǎn)生一從其上沉積有材料的該對電極中的一個電極作用到另一電極的電場。
在一實(shí)施例中，該放電燈包括有選擇沉積裝置。
在一實(shí)施例中，當(dāng)放電燈被關(guān)斷時，材料將被選擇地沉積在其上的該電極的溫度比另一電極的溫度降低得快。
在一實(shí)施例中，該放電燈還包括一設(shè)置在該對電極中的一電極附近的保溫膜。
在一實(shí)施例中，該對電極的各電極具有相互不同的熱容量。
例如，該對電極的各電極具有相互不同的形狀。替換地，該對電極的各電極可具有相互不同的體積。進(jìn)一步的替代方案，該對電極的各電極可具有相互不同的表面積。另一可選擇的方案為該對電極的各電極可由具有相互不同的比熱的材料形成。
在一實(shí)施例中，在該放電燈中設(shè)置有該選擇沉積裝置。
在一實(shí)施例中，當(dāng)放電燈被關(guān)斷時，該選擇沉積裝置使其上被選擇地沉積有材料的電極的溫度比另一電極的溫度降低得更快。
例如，該選擇沉積裝置可以是一保溫元件。替代地，該選擇沉積裝置可以是一加熱裝置。另一可選擇的方案為該選擇沉積裝置可以是冷卻裝置。再一可選擇的方案為該選擇沉積裝置可以是熱輻射裝置。
在放電燈正工作時，該鎮(zhèn)流電路可以將一至少包括有DC分量的電池提供給放電燈，并因此使該對電極的一個電極的溫度高于另一電極的溫度，以使當(dāng)放電燈被關(guān)斷時，選擇地將材料沉積在具有較低溫度的電極上。
該鎮(zhèn)流電路可以包括一振動施加裝置，用于在燈處于關(guān)斷的一規(guī)定時間周期期間，將機(jī)械振動提供給其上未被沉積有材料的電極。
該對電極可沿著重力作用的方向被配置，并且其上待被沉積有材料的電極可位于另一電極的下方。
該封閉材料至少可包括金屬鹵化物。
因此，在此所描述的本發(fā)明可具有提供一緊湊的用于放電燈的起動裝置的優(yōu)點(diǎn)，該起動裝置通過適當(dāng)?shù)丶斑x擇地控制放電燈內(nèi)封閉材料在電極上的沉積而將放電燈的起動電壓維持在一足夠低的電平上，并因此保持放電燈在足夠低的電壓上的穩(wěn)定的起動狀態(tài)。
通過參照附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員將對本發(fā)明的以上及其它優(yōu)點(diǎn)有進(jìn)一步的了解。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)例中用于放電燈的起動裝置內(nèi)的鎮(zhèn)流電路的簡圖；圖2A為與圖1中所示的起動裝置一起使用的放電燈的截面視圖；圖2B為圖2A中所示的放電燈的截面視圖，其中放電燈內(nèi)封閉的材料的顆粒被沉積在兩電極中的一個上；圖2C為圖2A中所示的放電燈的改型中的一種放電燈的截面視圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的待被施加于放電燈的一電壓的波形；圖4為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)例中用于放電燈的起動裝置內(nèi)的鎮(zhèn)流電路的簡圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)例中用于放電燈的起動裝置內(nèi)的鎮(zhèn)流電路的簡圖；圖6A、6B和6C為不同狀態(tài)下的一放電燈的截面視圖，其中該放電燈內(nèi)封閉材料的顆粒被沉積在電極上；及圖7為根據(jù)本發(fā)明的待被施加于放電燈的一起動脈沖的波形。
以下將根據(jù)由本發(fā)明人所做的實(shí)驗(yàn)，說明為何根據(jù)本發(fā)明的放電燈的起動裝置減小了放電燈的起動電壓。
表1示出了在實(shí)驗(yàn)中所測量的，在封閉材料的顆粒的不同沉積狀態(tài)及施加起動脈沖的不同極化情況下的起動電壓的電平。
圖6A、6B和6C示出了放電燈的不同狀態(tài)，其中得到了表1中所示的結(jié)果。在圖6A中，基本上無顆粒D沉積在電極A或B上。在圖6B中，顆粒D等量地沉積在兩電極A和B上。在圖6C中，顆粒D僅沉積在電極A或B上(圖6C為沉積在電極A上的情況)。作為放電燈的-200W金屬鹵素?zé)舯皇褂米鳛橐粯悠?。在各上述三種狀態(tài)中，兩個電極中的一個A或B被接地，而另一個被提供有一具有圖7中所示波形的負(fù)起動脈沖。
表1
以下為對表1中結(jié)果的描述。
在圖6B的顆粒D等量地沉積在兩電極A和B上的狀態(tài)中，無論哪個電極被提供有一起動脈沖，都要求一大約15至16V的起動電壓。這樣一電平大大地高于在圖6A的基本上無顆粒D沉積在任一電極上的狀態(tài)中所要求的大約4.5V。
在圖6C的顆粒D僅沉積在電極A或B上的情況中，根據(jù)哪個電極被提供有一起動脈沖，要求的起動電壓有很大的不同。當(dāng)起動脈沖被提供給不帶有顆粒的電極(表1情況中的電極B)時，所要求的起動電壓較低。在這樣一狀態(tài)中，所要求的起動電壓與無顆粒D沉積在任一電極上時所要求的起動電壓基本相同。當(dāng)起動脈沖被提供給其上沉積有顆粒D的電極(表1情況中的電極A)時，所要求的起動電壓與顆粒D沉積在電極A和B上時所要求的起動電壓基本相同。
通常，被電燈的起動電壓通過(1)α作用及(2)γ作用而被控制調(diào)節(jié)，(在α作用中，電弧管中的氣體通過電場中加速的電子被電離，在γ作用中，通過α作用生成的正離子在電場中被加速以撞擊一電極)，從而從該電極中壓出次級電子。因此，在顆粒D沉積在電極A和B上的狀態(tài)下，由于沉積的顆粒，通過γ作用的次級發(fā)射難于發(fā)生，致使放電困難。結(jié)果，起動電壓升高到一非常高的電平。在顆粒D等量沉積在兩電極A和B上的情況下，不管哪個電極被提供有起動脈沖，所要求的起動電壓沒有明顯的不同。
在顆粒D沉積在其中一個電極上的情況下，當(dāng)圖7中所示的負(fù)起動脈沖被提供給其上沉積有顆粒D的電極A時，由于電極B的電勢變得低于電極A的電勢，生成一從電極B向電極A作用的電場。因此，通過α作用產(chǎn)生的正離子被加速朝向其上具有沉積的顆粒D的電極A。結(jié)果，在具有顆粒D的電極A上發(fā)生γ作用，由于在上述情況下難于發(fā)生次級電子的發(fā)射，因此就要求一高的起動電壓。
當(dāng)圖7中所示的負(fù)起動脈沖被提供給其上無沉積的顆粒D的電極B時，由于電極A的電勢變得低于電極B的電勢，生成一從電極A向電極B作用的電場。因此，通過α作用生成的正離子被加速朝向其上未沉積有顆粒D的電極B。結(jié)果，在不具有顆粒D的電極B上發(fā)生γ作用。由于在該情況下易于發(fā)生次級電子的發(fā)射，所要求的起動電壓相對較低。
自上述的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及基于這些結(jié)果的研究，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過實(shí)現(xiàn)這樣一結(jié)構(gòu)可由一低起動電壓起動放電燈，在該結(jié)構(gòu)中，顆粒(主要從放電燈的電弧管中的封閉材料導(dǎo)出)被有意地沉積在兩電極中的一個上，并且一起動脈沖被選擇地提供給其中的一個電極。以使生成從具有顆粒的電極到不具有顆粒的電極的電場，從而使在其上未沉積有顆粒的電極上產(chǎn)生γ作用。本發(fā)明是根據(jù)由本發(fā)明人新發(fā)現(xiàn)的知識而做出的。
以下將參照附圖，通過圖示的實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行描述。(實(shí)施1)圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)例中的放電燈的起動裝置的結(jié)構(gòu)簡圖。
一用于起動放電燈1并維持其操作條件的鎮(zhèn)流電路2被連至具有一對電極101和102的放電燈1(例如200W的金屬鹵素?zé)?。該鎮(zhèn)流電路2包括有一DC電源3、一逆變器電路4和一起動脈沖發(fā)生器5。
該DC電源3包括一整流及濾波電路7，用于對自工業(yè)用AC電源6的輸出進(jìn)行整流和濾波，以將該輸出轉(zhuǎn)換成一DC輸出；和一控制部分。該控制部分包括一晶體管8、一二極管9、一扼流線圈10、一電容器11、一電阻器12、13和14、及一控制電路15，其接收來自整流及濾波電路7的輸出，并控制將在一規(guī)定值上的電能提供給燈1。電阻器12和13檢測來自DC電源3的輸出電壓(燈電壓)，及電阻器14檢測來自DC電源3的輸出電流(燈電流)。由電阻器12、13和14獲得的兩檢測信號通過控制電路15被處理。并且晶體管8通過來自控制電路15的輸出信號被控制啟通或關(guān)斷，以使來自DC電源13的輸出電壓(燈電壓)具有一規(guī)定值。
逆變器電路4包括有晶體管16、17、18和19及一驅(qū)動電路20。晶體管16和19及晶體管17和18通過自驅(qū)動電路20輸出的信號而被交替地啟通。以這種方式，來自DC電源3的輸出被轉(zhuǎn)換成一AC信號并被輸出。
起動脈沖發(fā)生器5包括一電阻器21、一電容器22、一在電容器22的電壓達(dá)到一規(guī)定值時變?yōu)閷?dǎo)電的雙向雙端晶閘管23、一變壓器24、一二極管25、一電容器26、一當(dāng)電容器26的電壓達(dá)到一規(guī)定值時變?yōu)閷?dǎo)電的放電器27、一脈沖變壓器28和一電容器29，因此，起動脈沖發(fā)生器5產(chǎn)生一用于起動燈1的工作的起動脈沖。
參照圖2A、2B和2C，將描述200W金屬鹵素?zé)?的結(jié)構(gòu)。
圖2A為燈1的結(jié)構(gòu)的截面視圖。燈1包括有該對電極101和102。其中一個電極(圖2A中為電極101)的附近的一部分表面被涂覆有一保溫膜103。通過該保溫膜103，電極101的溫度被防止快速降低，并因此當(dāng)燈1被關(guān)斷時，在電極101和102之間會產(chǎn)生溫度上的差異。這樣，燈1中封閉材料的顆粒被故意地沉積在未覆蓋有保溫膜103的電極102上，從而電極102的溫度比電極101降低得更快。
電極101和102典型地由鎢形成(熔點(diǎn)3400℃；沸點(diǎn)5700℃；0℃時比熱0.133J/g.k)。
鎢被選擇作為承受高達(dá)約3000℃溫度的材料，3000℃是燈1開啟時電極的典型溫度。替代地，可使用鎢與至少一種不同材料的混合物或復(fù)合物。例如，包含有鎢和釷(Th)的敷釷鎢可被用作為電極。
在燈1的電弧管中，除了惰性氣體外，還封閉有汞(熔點(diǎn)-39℃；沸點(diǎn)357℃)和/或金屬鹵化物?？捎玫慕饘冫u化物包括例如碘化鈉(熔點(diǎn)662℃；沸點(diǎn)1304℃)。碘化鉈(熔點(diǎn)442℃；沸點(diǎn)823℃)、碘化銦(熔點(diǎn)359℃；沸點(diǎn)726℃)或碘化鈧(熔點(diǎn)953℃；升華點(diǎn)912℃)。當(dāng)燈被開啟時，任意這些材料被蒸發(fā)并以氣體狀態(tài)存在于電弧管內(nèi)。根據(jù)燈1被關(guān)斷時溫度的降低，考慮到熔點(diǎn)和沸點(diǎn)(或升華點(diǎn))，當(dāng)取得封閉材料可十分穩(wěn)定地存在的溫度條件時，所封閉的材料沉積在電極的表面上，電弧管的內(nèi)表面上等。在本說明書中，處于沉積在燈1的上述部分上的狀態(tài)中的封閉材料將被稱為例如“沉積顆?！被蝾愃频谋磉_(dá)語。
下面將描述根據(jù)本發(fā)明的起動裝置的起動。
當(dāng)燈1在額定條件下被操作且然后被關(guān)斷時，燈1進(jìn)入以下狀態(tài)。
當(dāng)燈1被關(guān)斷時，燈1的溫度開始降低。在此時，由主要含有鎢的金屬材料形成的電極101和102的熱容量比主要由石英玻璃形成的電弧管的熱容量低。因此，電極101和102的溫度降低得比電弧管的溫度要快。
根據(jù)溫度的降低，當(dāng)燈1開著時處于氣體狀態(tài)的電弧管中的封閉材料的顆粒趨于沉積在燈1中的任何地方。由于保溫膜103的作用，電極101的溫度比電極102的溫度要難于降低。因此，顆粒很難沉積在被保溫膜103所覆蓋的電極101上，而是沉積在電極102上(圖2B中的顆粒D)。
當(dāng)燈1在顆粒D被沉積在電極102上的狀態(tài)中被起動時，以下情況發(fā)生。
燈1通過自起動脈沖發(fā)生器5提供的起動脈沖的作用而開始工作。詳細(xì)地，起動脈沖發(fā)生器5以下述方式進(jìn)行工作。電容器22在一規(guī)定的時間常數(shù)被充電。當(dāng)電容器22被充電到具有一規(guī)定的電壓時，雙向雙端晶閘管23變?yōu)閷?dǎo)電。因此，變壓器24的電壓升高，從而經(jīng)二極管25對電容器26充電。
當(dāng)電容器26被充電到具有一規(guī)定電壓時，放電器27變?yōu)閷?dǎo)電。因此，脈沖變壓器28產(chǎn)生一起動脈沖。該起動脈沖經(jīng)電容器29被提供給燈1。
在此時，在圖1中所示的電路中與燈1相連的節(jié)點(diǎn)a和中b中，在節(jié)點(diǎn)a處的電壓波形，即圖3中所示的起動脈沖的波形，在正與負(fù)值之間振蕩，根據(jù)這樣一周期性的振蕩，在電極101和102之間產(chǎn)生的電場方向也周期地往復(fù)逆變。
當(dāng)以從帶有顆粒的電極(圖2B中的電極102)到不帶有顆粒的電極(圖2B中的電極101)的方向產(chǎn)生該電場時，燈1的起動電壓低到足夠容易地執(zhí)行起動。
因此，當(dāng)待被施加的起動脈沖為負(fù)時，以從電極101到電極102的方向產(chǎn)生電場。因此，燈1不被起動。當(dāng)待被施加的起動脈沖為正時，以從電極102到電極101的方向產(chǎn)生電場，因此，燈1被起動。
在燈1被起動后，電容器22的電壓沒有達(dá)到要求使雙向雙端晶閘管23導(dǎo)電的電壓。因此，起動脈沖發(fā)生器5停止產(chǎn)生起動脈沖。
一旦燈1開始工作，與由DC電源3的電阻器12和13檢測的燈電壓成比例的一信號和與由電阻器14檢測的燈電流成比例的一信號通過控制電路15被處理，并且晶體管8被控制為開通或關(guān)斷，以使提供給燈1的電能具有一規(guī)定的值。
DC電源3的輸出在通過逆變器電路4被轉(zhuǎn)換成一AC信號后，被提供給燈1。燈1通過自逆變器電路4提供的AC電能而被維持進(jìn)行工作。
在第一實(shí)例中，保溫膜103被設(shè)置在電極101的附近，以故意地將封閉材料的顆粒沉積在200W金屬鹵素?zé)?的兩電極101或102中的一個上。通過保溫膜103的作用，當(dāng)燈1被關(guān)斷時，電極101的溫度降低速度被減慢，且因此封閉材料的顆?？蓛H被沉積在電極102上。在顆粒被非均勻地沉積在電極101和102之間的狀態(tài)中，由起動脈沖發(fā)生器5產(chǎn)生一用于生成從帶有顆粒的電極102到不帶有顆粒的電極101的方向上的一電場的起動脈沖，該起動脈沖被提供給燈1。因此，通過一不帶有保溫膜的簡單結(jié)構(gòu)，在其上未沉積有顆粒的電極上產(chǎn)生γ作用的狀態(tài)中，該200W金屬鹵素?zé)?可在一相對較低的起動電壓上被起動。
為了實(shí)現(xiàn)上述的選擇性沉積，考慮到封閉材料(汞和/或各種金屬鹵化物)的熱特性(熔點(diǎn)和沸點(diǎn))，在兩電極之間提供一適當(dāng)?shù)臏囟炔町?。更詳?xì)地講，其中一個電極被提供有使封閉材料可以一熱穩(wěn)定狀態(tài)存在的溫度，而另一電極則被提供有使所封閉材料不能以這樣一熱穩(wěn)定狀態(tài)存在的溫度。
通過替代使用保溫膜103而提供具有不同形狀(體積和/或表面積)的電極101和102，可使得電極101和102的熱容量相互不同。在圖2C中，電極104大于電極105。在這種情況下，電極105的溫度降低得比電極104要快，且因此封閉材料的顆粒僅被沉積在電極105上。
替換地，該對電極的各電極可以不同的材料形成以使得它們溫度降低的速度存在差異。(實(shí)例2)圖4為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)例中用于放電燈的起動裝置的結(jié)構(gòu)簡圖。
一用于起動放電燈30并維持其工作條件的鎮(zhèn)流電路2被連至具有一對電極106和107的放電燈30(例如200W金屬鹵素?zé)?。與圖1中相同的元件以相同的參考數(shù)字表示并省去對其的描述。
在第二實(shí)例中，取代在第一實(shí)例中使用的保溫膜103，在電極106的附近設(shè)置一保溫元件31以故意地將封閉材料的顆粒沉積在電極106或107上。由于保溫元件31可比保溫膜103更有效地防止溫度的降低，電極106和107的溫度降低速度上的差異被加大。因此，封閉材料的顆?？筛菀椎爻练e在電極107上。這樣，沉積在電極106和107上的封裝材料的顆粒量的差異被進(jìn)一步加大，并進(jìn)一步地降低了放電燈30的起動電壓。
如在第一實(shí)例中，當(dāng)燈30被開啟時，最好以從帶有顆粒的電極107到不帶有顆粒的電極106的方向產(chǎn)生一電場。為此目的，最好也以第一實(shí)例中所述的方式提供起動脈沖。
取代保溫元件，可使用一只對一電極(例如電極106)加熱的加熱裝置，例如，該加熱裝置可以是一加熱器。也可采用光或紅外照射。替代地，也可在一電極周圍設(shè)置一反射鏡以通過反射該燈發(fā)出的光來照射該電極，從而增高電極的溫度或防止其溫度降低。
取代加熱裝置，也可使用一只對一電極進(jìn)行冷卻的冷卻裝置。例如，該冷卻裝置可以是一采用珀?duì)柼?yīng)的冷卻元件。例如風(fēng)扇的空氣冷卻裝置、或一液體冷卻裝置。替代地，該電極的一部分可暴露地電弧管的外部以取得空氣冷卻效果，或可使用一例如散熱片的熱輻射裝置。
應(yīng)該注意到，在其中一電極被提供有上述冷卻(或熱輻射)裝置的情況下，帶有該冷卻裝置的該電極的溫度比另一電極的溫度降低得快。因此，封閉材料的顆粒被沉積在帶有冷卻裝置的電極上。(實(shí)例3)圖5為根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)例中用于放電燈的一起動裝置的結(jié)構(gòu)簡圖。
一用于起動放電燈51并維持其工作條件的鎮(zhèn)流電路52被連至具有一對電極101和102的放電燈51(例如200W金屬鹵素?zé)?。該鎮(zhèn)流電路52包括一DC電源53和一起動脈沖發(fā)生器54。
該DC電源53包括一整流和濾波電路56，用于對自工業(yè)用AC電源55的輸出進(jìn)行整流和濾波以將該輸出轉(zhuǎn)換成一DC輸出；和一控制部分。該控制部分包括一晶體管57、一二極管58、一扼流線圈59、一電容器60、電阻器61、62和63、及一控制電路64，該控制部分接收整流和濾波電路56的輸出并控制將一規(guī)定值的電能提供給燈51。電阻器61和62檢測DC電源53的輸出電壓(燈電壓)，且電阻器63檢測DC電源53的輸出電流(燈電流)。由電阻器61、62和63取得的兩檢測信號由控制電路64進(jìn)行處理，且晶體管57通過控制電路64的輸出信號而被控制成開通或關(guān)斷，以使DC電源53的輸出電壓(燈電壓)具有一規(guī)定的值。
起動脈沖發(fā)生器54包括一電阻器65、一電容器66、一在電容器66的電壓達(dá)到一規(guī)定值時變?yōu)閷?dǎo)電的雙向雙端晶閘管67、一變壓器68、一二極管69、一電容器70、一在電容器70的電壓達(dá)到一規(guī)定值時變?yōu)閷?dǎo)電的放電器71、一脈沖變壓器72和一電容器73。因此，起動脈沖發(fā)生器54產(chǎn)生一用于起動燈51的起動脈沖。
以下將對根據(jù)本發(fā)明的起動裝置的起動進(jìn)行描述。
當(dāng)燈51在額定條件下被操作時，由電阻器61和62檢測的DC電源53的輸出電壓(燈電壓)和由電阻器63檢測的DC電源53的輸出電流(燈電流)通過控制電路64被處理，并且晶體管57通過控制電路64的輸出信號而控制成開通或關(guān)斷，以使DC電源53的輸出電壓(燈電壓)具有一規(guī)定的值。在該實(shí)例中，由于燈51通過直流電流而被起動，連在正極側(cè)的電極111具有比連在負(fù)極側(cè)的電極112更高的溫度。
當(dāng)燈51在額定條件下被操作且然后被關(guān)斷時，燈51進(jìn)入以下狀態(tài)。
當(dāng)燈51被關(guān)斷時，燈51的溫度開始降低。如在第一和第二實(shí)例中，電極111的溫度降低得比電弧管要快。而且，由于燈51通過直流電流被起動，電極111具有比電極112高的溫度。因此，即使當(dāng)電極111和112的溫度以同一速度降低時，連至負(fù)極側(cè)的電極112的溫度比電極111更快地降至一足夠低的溫度。結(jié)果，封閉材料的顆粒被沉積在電極112上而很難沉積在電極111上。以此方式，實(shí)現(xiàn)了將封閉材料的顆粒僅沉積在一電極上的狀態(tài)。
在封閉材料的顆粒僅被沉積在電極112上的狀態(tài)中，一起動脈沖被提供給燈51以在從帶有顆粒的電極112到不帶有顆粒的電極111的方向上形成一電場。這樣，通過一不帶有保溫膜或元件(或一加熱裝置或一冷卻裝置)，如在其上來沉積有顆粒的電極上產(chǎn)生γ作用的狀態(tài)中的第一或第二實(shí)例所述，該200W金屬鹵素?zé)?1可在一相對較低的起動電壓上被起動。
起動脈沖發(fā)生器54以與第一和第二實(shí)例中的相同方式被操作。更詳細(xì)地，在圖5中所示的電路中連至燈51的節(jié)點(diǎn)C和d中，節(jié)點(diǎn)C處的電壓波形如圖3所示。在此省去對起動脈沖發(fā)生器54的操作的詳細(xì)敘述。
在第三實(shí)例中，燈51通過直流電池被起動以故意地將封閉材料的顆粒沉積在該200W金屬鹵素?zé)?1的電極111或112中的一個上。通過這樣一系統(tǒng)，連在正極側(cè)的電極111具有比連在負(fù)極側(cè)的電極112高的溫度。因此，當(dāng)燈51被關(guān)斷時，電極112的溫度在一電極111的溫度相比較早的時間達(dá)到一較低的溫度條件，且因此封閉材料的顆粒被主要沉積在電極112上。在封閉材料的顆粒僅被沉積在一電極112上的情況下，一起動脈沖被提供給燈51以使在一從帶有顆粒的電極112到不帶有顆粒的電極111的方向上產(chǎn)生一電場。以此方式，在其上未沉積有顆粒的電極上產(chǎn)生γ作用，且因此，如在第一或第二實(shí)例中所述，該200W金屬鹵素?zé)?1可以不使用保溫膜或元件(或一加熱裝置或一冷卻裝置)的簡單結(jié)構(gòu)，以一足夠低的起動電壓被起動。
待被提供給燈51以維持其工作狀態(tài)的DC電流不需要為完全的直流電流，而包括一DC分量就足夠了。具體地，當(dāng)平均值超時未變成零，而是保持在某一正/負(fù)值上時，可取得上述的優(yōu)點(diǎn)。例如，可使用具有PWM處理中被調(diào)制的脈沖型正弦波形的電流。
在第一、二和三實(shí)施例中，一200W的金屬鹵素?zé)舯挥米鳛榉烹姛?。其它類型的燈，例如，高壓鈉燈也可被使用。瓦數(shù)不限于為200W。
然而，應(yīng)當(dāng)注意到，當(dāng)使用金屬鹵素?zé)魰r，本發(fā)明的有益效果特別明顯。原因是具有高負(fù)電性的封閉在該金屬鹵素?zé)糁械慕饘冫u化物在與沉積在其它類型的HID燈的電極上時相比，其沉積在金屬鹵素?zé)糁械碾姌O上時可使起動電壓顯著減低。
包括在根據(jù)本發(fā)明的鎮(zhèn)流電路中的DC電源可具有任何其它的結(jié)構(gòu)，只要其DC輸出可被控制即可。例如，DC電源可以是一AC電源與一整流器的組合。該逆變器電路可具有任意結(jié)構(gòu)，只要DC電源(或其等效裝置)的輸出可被轉(zhuǎn)換成一AC輸出即可。該起動脈沖發(fā)生器可具有任意結(jié)構(gòu)，只要能提供用于在從其上沉積有封閉材料的顆粒的電極到其上未沉積有顆粒的電極的方向上產(chǎn)生一電場的起動脈沖。
在第一、二和三實(shí)例中，燈中的該對電極可在水平方向或垂直方向上相互面對。在將該兩電極設(shè)置成垂直方向上相互面對的情況下(即一電極位于另一電極的上方)，其上沉積顆粒的電極最好位于另一電極的下方。通過這樣一配置，由于(1)重力的作用，和(2)熱對流的生成，上電極周圍的溫度被進(jìn)一步防止降低。這樣，進(jìn)一步有助于封閉材料的顆粒沉積在下電極上。
可選擇地，可在其上不應(yīng)該沉積有顆粒的電極附近設(shè)置一產(chǎn)生機(jī)械振動的元件。在這一結(jié)構(gòu)中，通過機(jī)械振動而物理地防止了顆粒沉積在這一電極上。由于通常是在燈被關(guān)斷后大約10秒鐘開始封閉材料的顆粒的沉積，在燈被關(guān)斷后，施加于一電極幾秒鐘的適當(dāng)幅度的振動。具體地，可使用帶有一壓電元件的裝置施加該振動。
在根據(jù)本發(fā)明的放電燈的一起動裝置(即閃光裝置)中，封閉在放電燈中的材料的顆粒僅被沉積在兩極中的一個上。下一次該燈被起動時，提供一起動脈沖以在從其上沉積有顆粒的電極到不帶有顆粒的電極的方向上產(chǎn)生一電場。這樣，在沒有沉積顆粒的電極上產(chǎn)生γ作用，并當(dāng)放電開始時，次級發(fā)射的效率通過γ作用而被提高。因此，起動電壓的電平可被維持足夠低。
一起動電壓的足夠低的電平減小了起動脈沖發(fā)生器的尺寸。更詳細(xì)地講，起動脈沖發(fā)生器的元件，特別是作為起動脈沖變壓器的最大元件的脈沖變壓器的尺寸被減小。因此，起動脈沖發(fā)生器的尺寸也被減小。而且，由于起動電壓的電平的降低，可以減小尺寸的起動脈沖發(fā)生器更易于地取得足夠的絕緣。
由于較低的起動電壓減輕了對電極的損害，放電燈的壽命被延長。
本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員顯然可以不脫離本發(fā)明的范圍和精神而作出各種其它的改型。因此，所附權(quán)利要求的范圍并不限于在此所作的描述，而應(yīng)為更廣泛地解釋。
權(quán)利要求
1.一種用于放電燈的起動裝置，該放電燈包括一對電極和內(nèi)部封閉有材料的一電弧管，該起動裝置包括有一選擇沉積裝置，用于當(dāng)燈被關(guān)斷時，選擇地將該材料沉積在該對電極中一的一電極上；及一鎮(zhèn)流電路，用于起動放電燈的操作并在額定條件下維持其操作；其中該鎮(zhèn)流電路包括一起動脈沖發(fā)生器，用于當(dāng)放電燈開始起動時，將一起動脈沖提供給放電燈，該起動脈沖產(chǎn)生一從其上沉積有材料的該對電極中的一電極作用到另一電極的電場。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的起動裝置，其中該放電燈包括有該選擇沉積裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的起動裝置，其中當(dāng)放電燈被關(guān)斷時，其上待被選擇地沉積上材料的該電極的溫度降低得比另一電極的溫度要快。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的起動裝置，其中放電燈還包括一設(shè)置在該對電極中的一電極附近的保溫膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的一起動裝置，其中該對電極的各電極具有相互不同的一熱容量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的起動裝置，其中該對電極的各電極具有相互不同的形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的起動裝置，其中該對電極的各電極具有相互不同的體積。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的起動裝置，其中該對電極的各電極具有相互不同的表面積。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的起動裝置，其中該對電極的各電極由具有相互不同的比熱的材料形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的起動裝置，其中該選擇沉積裝置被設(shè)置在放電燈內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的起動裝置，其中當(dāng)放電燈被關(guān)斷時，與另一電極溫度相比，該選擇沉積裝置更快地降低其上被選擇地沉積有材料的電極的溫度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的起動裝置，其中該選擇沉積裝置是一保溫元件。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的起動裝置，其中該選擇沉積裝置是一加熱裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的起動裝置，其中該選擇沉積裝置是一冷卻裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的起動裝置，其中該選擇沉積裝置是一熱輻射裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的起動裝置，其中在放電燈工作時該鎮(zhèn)流電路將至少包含有一DC分量的電流提供給放電燈，且因此使該對電極中的一電極的溫度高于另一電極的溫度，以使當(dāng)放電燈被關(guān)斷時，選擇地將材料沉積在具有較低溫度的電極上。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的起動裝置，其中該鎮(zhèn)流電路包括一振動施加裝置，用于在放電燈關(guān)斷的一規(guī)定時段期間，將機(jī)械振動施加給其上不沉積材料的電極。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的起動裝置，其中該對電極沿著重力作用的方向被配置，并且其上將被沉積材料的電極位于另一電極的下方。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的起動裝置，其中封閉材料至少包括一金屬鹵化物。
全文摘要
一種用于放電燈的起動裝置,該放電燈包括一對電極和內(nèi)部封閉有材料的一電弧管,該起動裝置包括有:一選擇沉積裝置,用于當(dāng)燈被關(guān)斷時,選擇地將該材料沉積在該對電極中一的電極上;及一鎮(zhèn)流電路,用于起動放電燈的操作并在額定條件下維持其操作;其中該鎮(zhèn)流電路包括一起動脈沖發(fā)生器,用于當(dāng)放電燈開始起動時,將一起動脈沖提供給放電燈,該起動脈沖產(chǎn)生一從其上沉積有材料的該對電極中的一電極作用到另一電極的電場。
文檔編號H05B41/08GK1177899SQ9711639
公開日1998年4月1日 申請日期1997年8月21日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月21日
發(fā)明者小南智, 宮崎光治, 堀井滋 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社