[发明专利]用于例如高压钠灯的放电灯的功率因子校正方法及装置

说明书

技术领域

本发明总体上涉及公共照明设施以及用于个别地或分组地开启、关闭及调制所述设施的通讯方法的领域，该公共照明设施包括多个灯柱，如街道照明设施。

更具体地，本发明涉及用于驱动放电灯的方法，该放电灯由交流电供电网络供电，该方法通过在开启阶段提供最少可能数目的启动脉冲(通常只有1个)以及调节其稳定状态的发光度来驱动放电灯。

更详细地，本发明涉及用于放电灯(例如高压钠灯)的驱动方法以及相关的命令及控制装置，该灯可装备公共照明设施的灯柱，也可用于工业或市政部门的照明区域或相对广阔的停车场区域。

背景技术

在该特定的技术领域内众所周知，长期以来要求对公共街道照明设施的管理更加有效以及更加经济。满足该要求将有可能将用于此目的的技术方案扩展到应用的其它领域，例如在公共及工业环境中。

更具体地，许多公共机构目前具有迫切的需要以便他们能够在用于街道照明或公共区域照明的电能消耗上寻求重大的节约。

如果要更好的理解本发明的基础问题，首先需要解释与气体放电灯有关的一些概念及观念，例如氙放电灯或高压钠放电灯。

对于用于“人工气候室”中的氙(Xe)放电灯所进行的研究已经揭示了关于灯泡中的电流流动模式的有趣信息，“人工气候室”即在其中通过再生所有可能的气候条件(通常是湿度，酸度，温度及压力)来模拟加速的老化条件。

这种灯泡通常是由石英制成并且填充有多种气体，这些气体一旦在开启阶段达到被称为电离的特定的激发状态，就能够支持电流的流动。在实际中，气体分子，一旦充电(预电离阶段)，其电气状态就发生变化，从绝缘体变成了导体。在导体状态下，其因此能够允许电流的流动以换取发出强光，该强光通常由于热电效应而产生。

因此可能通过合适的电驱动电路从外部控制电流，以便调整稳定状态的发光，按照波长(光谱)以及强度(每平方米的流明-即1ux-或W每平方米，取决于规范中规定的参考变量)。

申请人进行的进一步研究专注于其他类型的气体放电灯，以研究是否有可能应用从氙放电灯上所获得的知识和经验。这样的进一步的研究主要是关于高压钠(HPS)灯，所述高压钠灯目前在发光度(发射的流明)和消耗的电流之间达到了最佳的比例。

由于照明设施所要求的相对的结构简单性，这种灯也广泛用于公共照明设施。当前最普遍的灯实际上包含灯柱，该灯柱具有串联至限流线圈3及合适的触发器4的灯2，该触发器4作为气体预电离阶段的启动器；此布置被连接至通常的230V的AC供电网络，如图1示意性所示。

灯通常额定值为150W，尽管具有高达2000W的设施。

也应当注意HPS钠灯整体上表现与氙灯非常不同。

钠灯与氙灯发出的光谱实际上非常不同，钠灯几乎完全没有紫外成分并且反而具有很强的黄/橙成分，该黄/橙成分也成为了其在通常被安装的街道或广场上所显示出来的外在特征。

申请者进行的研究使得对下列一些特性的研究成为可能，对于各特征都提供了简要的总体评估：

-传统设施所能达到的电效率的范围是从最小60％到最大79％。该计算是通过直接应用“输出功率/输入功率”的比率得到的。所获得的效率的变化是由不同生产商的灯所决定的，每一效率反映了一种值的限流线圈，该值生产商和生产商之间不同；

-该设施的功率因子相当低(0.53-0.65)，并且无论如何都在任何现有的规范(＞＝0.85)之外。如果期望使用功率因子校正电容器，将不得不解决更低的电效率的问题；

-线圈的操作温度允许在环境温度上增加甚至超过60℃；

-已经发现在灯开启之后的瞬间(即当气体尚未达到热平衡)以及在操作之后的几分钟在通过灯的电流中总有一个小的连续分量。这一事实导致了电效率以及电灯平均寿命的可观的下降：在第一种情况中是因为由于不能用于转化成辐射能的热量而存在的恒定的功率损耗，在第二种情况中是因为来自灯的内部电极的材料的恒定迁移导致超前消耗。同样值得注意的是，气体激发总是以高强度的电场的方式进行，这使得有可能将一些原子从构成灯电极的材料中“分离”出来，导致它们实际上被侵蚀，并且，最终被物理地消耗；

-重新开启灯而不允许有冷却时间是不可能的，该冷却时间在某些情况下可能会长达几分钟；

-如果供电电压低于195V的AC是不可能开启灯的，相反，在电压低至约180V的AC时有可能使灯保持开启；

-如果供电电压升至约250V的交流电(AC)，电效率下降很快，并且预计平均值为65％。