[发明专利]放电灯点燃装置和点燃放电灯的方法

说明书

本发明涉及一种点燃放电灯的装置和方法。特别地，本发明涉及一种能延长放电灯的寿命的装置和方法。

图10示出一个普通放电灯点燃装置的电路图。在图10中，1001代表一个用作放电灯的金属囟素灯，1002代表一个用来启动/点燃该金属囟素灯1001的点燃电路。点燃电路1002由一个直流电源1003、一个逆变器1004和一个高压脉冲发生器1005所组成。直流电源1003由一个整流/平滑电路1007和一个降压型斩波器电路1029组成。整流/平滑电路1007对市用交流电源1006进行整流和平滑，使之转换成直流电源。降压型斩波器电路1029包括一个晶体管1008、一个二极管1009、一个扼流圈1010、一个电容1011、电阻1012、1013、1014、以及一个控制器1015。晶体管1008接收整流/平滑电路1007的输出，并控制提供给金属囟素灯1001的功率具有一个预定的值。降压型斩波器电路1029利用电阻1012和1013探测输出电压，利用电阻1014探测输出电流并在控制器1015中对这两个探测到的信号进行数学运算。这样，降压型斩波器电路1029根据控制器1015的输出信号来控制晶体管1008的通断，使得降压型斩波器电路1029的输出电压保持在一个预定值上。逆变器1004包括晶体管1016、1017、1018、1019和一个驱动器1020。来自驱动器1020的输出信号所起的作用是，交替地形成晶体管1017和1018的导通时期和晶体管1016和1019的导通时期。这样，直流电源1003在从逆变器1004输出之前被转换成了交流电。高压脉冲发生器1005用来产生启动金属囟素灯1001所需的高压脉冲。

以下，将说明上述结构的放电灯点燃装置的工作过程。当金属囟素灯1001被由高压脉冲发生器1005所产生的高压脉冲启动时，在金属囟素灯1001的两个电极之间形成了放电电弧。金属囱素灯1001被启动之后，由电阻1012和1013探测出一个正比于金属囱素灯1001的灯电压的信号，由电阻1014探测出一个正比于金属囟素灯1001的灯电流的信号。这两个探测信号受到控制器1015的功率控制操作，使晶体管1008的通断被控制得能令提供给金属囟素灯1001的功率保持在一个预定的功率大小上。直流电源1003的输出在提供给金属囟素灯之前被逆变器1004转换成交流电。这样，金属囟素灯1001就保持点燃状态。从直流电源1003的输出转换而成的交流电流的频率常常被设定在可以防止出现下述问题的频率上，这些问题例如有，放电电弧的波动或消失，或者由于II ID灯所固有的声共振现象而造成的金属囟素灯1001的爆裂。

然而，已知上述的普通技术有下述问题。假定金属囟素灯1001的电极为A和B，并且直流电源1003输出电位的高电位为Va，低电位为Vb。图11是一个示出用于普通放电灯点燃装置中的电极电位的图。电极A和B都按照矩形波的形式交替地变化，平均都处于正电位。当电极A的电位为Va时，电极B的电位为Vb；当电极A的电位为Vb时，电极B的电位为Va。这样，电极A和B的平均电位(即放电电弧的平均电位)成为(Va+Vb)/2。因为点燃电路的负电位方一般是接地的，所以Vb基本为零。其结果是，金属卤素灯1001的放电电弧的平均电位相对于地电位而言是正的。

图12是一个示出普通金属卤素灯1001中的电场的图。因为围绕该金属卤素灯1001的各个元件有可能保持为地电位(也就是说，放电电弧的平均电位变得高于周边元件的电位)，于是在这些元件的方向上，也就是从放电电弧106向着电弧管103管壁的方向上，或者说在如图12(a)和(b)中的箭头所示的从放电电弧106向外的方向上产生了电场。图12(a)中沿着II-II线的横截面图示于图12(b)。

当金属卤素灯1001正在发光时，密封在电弧管内的发光金属(例如Na和Sc)被电离，变成带有正电荷的正离子，从而在沿着从放电电弧内部向着管壁的方向所产生的电场的作用下，这些离子将被迫向管壁运动。这样，由于电弧管内部所产生的电场的作用，金属离子有可能向管壁运动。其结果是，在管壁附近金属离子的浓度将增大。另一方面，金属卤素灯1001的电弧管通常用石英玻璃做成，已知这种玻璃经过与金属离子的反应之后将失去透明性。也就是说，管壁附近金属离子浓度的增大将增加石英玻璃与金属离子发生反应的机会，由此造成不透明化。