CN100566497C - 用于操作气体放电灯的电路和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于操作具有开关变压器(2)的气体放电灯(3)的电路(1)和方法，其中该开关变压器包括开关(22)、变换器电感器(24)和在用于测量灯的电压并设置所希望的功率的控制回路(33)中的控制装置(27)。根据本发明，开关变压器(2)包括第二控制回路(80)。根据第二控制回路，开关变压器对于各个灯条件是可调的。

Description

用于操作气体放电灯的电路和方法

技术领域

本发明涉及一种用于操作具有开关变压器的气体放电灯的电路和方法，其中开关变压器包括开关、变换器电感器和在用于测量灯电压并设置所希望的功率的控制回路中的控制装置，并且涉及用于该电路的测量滤波器。

背景技术

从US PS 5608294中已知具有开关变压器的这种电路。该电路包括整流器、整流级、控制装置以及具有开关和变换器电感器的降压变压器，该降压变压器也称为反向变换器(buck converter)。

从EP 1152645A1中已知用于操作数据和视频投影仪的气体放电灯的方法和装置。在用交流电流或交流电压操作的情况中，气体放电灯的电极在操作期间是适于模锻的，也就是，构件在气体放电灯的电极上生长。构件的大小和电流或电压的工作频率相互之间成比例。工作频率越高，生长的构件的直径越小。因此以这种用45、65、90和130Hz的操作频率顺序来减小操作电压和弧长的方法，在电极上装配尖端构件。

发明内容

本发明的目的是增加灯的使用寿命。

根据独立权利要求1、11、12和13的特征达到该目的。根据本发明，开关变压器包括第二控制回路。借助于第二控制回路，开关变压器可以适应各个灯的条件，可以减小灯内的等离子弧跃迁的趋势，能够控制电极间距并因此提高灯的光强度和使用寿命。

有利地，控制回路包括第三内部控制回路。借助于第三控制回路，能够确定连接的灯的单独的灯特性。为了这个目的，在灯上测量的操作数据与已经确定的数据相比较并且使参数合适。在稳定状态操作中，参数恰好是连接的灯的操作数据，并且然后为了增加灯的光强度和使用寿命，特别地来影响电极间距和电极温度是可能的。

有利地，第三内部控制回路包括计算机电路。该计算机电路具有在其输出端被有效计算的电压波形。由整流信号以简单模式控制该计算机电路。计算机电路并且因此第三内部控制回路仅需要如时钟信号的整流信号。

有利地，第三内部控制回路包括存储器。在该存储器中存储灯的参数。

有利地，第二控制回路包括积分控制器。既然在灯中的条件变化很慢，慢速和积分控制器被优选地用作控制器。

有利地，第二控制回路包括测量滤波器。随着测量滤波器的两个采样-保持级，灯电压的低扰动测量是可能的。

在简单模式中，测量滤波器包括加法器，利用该加法器能够从测量滤波器分出平均值。

在简单模式中，由时钟信号控制测量滤波器。测量滤波器仅需要时钟信号，时钟信号也切换开关变压器开关的开和关。

根据本发明，连续地或间断地测量随时间变化的灯的至少一个操作数据的值，所测量的操作数据与所计算的操作数据相比较，需要计算的参数被调节并且依靠所调节的参数选择电源电流的占空因数。

根据本发明，连续地或间断地测量随时间变化的灯的至少一个操作数据的值，所测量的操作数据与所计算的操作数据相比较，需要计算的参数被调节并且依靠所调节的参数选择交流电压或交流电流的频率。

根据本发明，连续地或间断地测量随时间变化的灯的至少一个操作数据的值，所测量的操作数据与所计算的操作数据相比较，需要计算的参数被调节并且依靠所调节的参数选择电源电流的变量，特别是电流脉冲的变量。连续地或间断地测量随时间变化的灯的至少一个操作数据的值并且同时，根据最初地所假定的参数，下文中也称为起始参数，灯的操作数据被选择性地或连续地计算并且然后所测量的操作数据与所计算的操作数据相比较，从这种比较中确定新的参数并且最初假定的参数由所确定的参数替换。在瞬变状态中，比较所确定的参数，直到已经达到所计算的和所测量的参数之间最佳可能的一致性。有利地，为了控制电极间距和电极温度，在稳定状态中依靠参数来选择电源电流的占空因数、频率和变量。

具有内部控制回路的电路被用于灯的分析并且来说明单独的灯的参数。

本发明的所有方面从下面的实施例中是显而易见的并且将参考下面的实施例进行说明。

附图说明

附图中：

图1示出了具有开关变压器、测量滤波器和控制器的方框图，

图2示出了用于接通和切断开关变压器开关的时钟信号的时序图，

图3示出了通过开关变压器的变换器电感器的电流波形的时序图，

图4示出了在气体放电灯上对于半周期的第一电压波形的时序图，

图5示出了在气体放电灯上对于半周期的第二电压波形的时序图，

图6示出了在灯上对于第一和第二半周期所计算的电压波形的时序图，及

图7示出了在灯上对于第一和第二半周期测量的电压值的时序图，

图8示出了所测量的和所计算的电压波形和中间差值的时序图。

具体实施方式

图1示出了具有开关变压器2、气体放电灯3、作为电压电源的直流电压源4、测量滤波器5、在下面也称为A-D转换器的模数转换器6、和控制单元7的电路1。开关变压器2包括整流级20、点火级21、开关22、二极管23、变换器电感器24、电容器25、转换器26、控制装置27以及在变换器电感器24和整流级20之间并在电容器25上的测量点28。借助于导电连接29和30，在变换器电感器24上分接出所测量的值并将所测量的值提供给控制装置27。进一步经由导电连接31和32及转换器26，控制装置27控制也称为开关晶体管的开关22。转换器26、控制装置27和导电连接29、30、31和32是第一控制回路33的一部分。整流级20包括整流控制单元34和四个开关晶体管35、36、37和38。根据信号状态，单元34接通晶体管35和38或者36和37。这样控制灯3中的电流方向。点火级21包括第一电感器39、具有两个线圈41和42的点火变压器40、点火控制单元43和电容器44。电容器44的值很小，所以在稳定状态操作中其可以忽略不计。为了点火，高频的开关信号出现在到整流控制单元34的导电连接45上。使得电感器39和电容器44借助于谐振器频率而被激励。大约400到800V的高电压出现在电容器44上。同时，在点火控制单元43中更小的电容器被充电，然后该电容器给点火变压器40提供点火脉冲。这样在灯3上产生5到25kV的高电压脉冲。测量滤波器5包括具有两个电阻50和51的分压器50、51，放大器52，具有开关54和电容器55的第一采样-保持级53，具有开关57和电容器58的第二采样-保持级56，第一阻抗变压器59，第二阻抗变压器60，加法器61，也称为触发器的两个边缘触发信号发送器62和63，，和输出端64。经由导电连接31和信号发送器62和63，控制装置27控制采样-保持级53和56的开关54和57。加法器56和放大器65和三个电阻66、67与68一起工作。

测量滤波器5、A-D转换器6和控制单元7是第二控制回路80的一部分。

控制单元7包括第三内部控制回路81和控制器82。第三内部控制回路81包括计算机电路83、下文中也称为比较器的比较器电路84、和存储器85。在计算机电路83的输出端86上，其中实现具有可自由选择参数的模型公式，与模型对应的模型电压的数字化值是可获得的。经由导电连接87，标记整流时间的信号被提供给比较器84。

用于灯3的开关变压器2的输出电压和/或输出电流通过周期性地接通和断开开关22来进行调节。当开关22被接通时，电压U_V1-U_C1出现在转换器线圈24中，该电压U_V1-U_C1由直流电压源4的电压U_V1和电容器25两端的电压U_C1产生。因此变换器电感器24中的电流逐渐变大。因为第一近似值中U_V1和U_C1都是常数，电流线性地上升。一旦达到预定切换条件，开关22被断开，然后电流流过二极管23。然后电压为-U_C1，电流再次线性地下降。借助于电容器25和在点火级21中，电压波动至少部分地被过滤。

在接通电路1之后的瞬时响应期间，第二控制回路80不工作。在变换器电感器24中的电流具有固定形式，这通过电流的相对量和电流反向次数来描述。对于灯3的边界条件是所希望的灯的功率，也称为第一控制回路33的所希望的值。因此第一控制回路33测量灯的电压并调节电流的绝对值，使得获得希望的功率。在灯3的稳定状态操作期间，在较短间隔上连续地重复该方法。

也称为灯观察器的第三控制回路81利用由时间分辨率测量的灯3的电压值，该值在测量滤波器5的输出端64上被分接出。在比较器84中将这些值与由模型公式所计算的模型电压值相比较。在下文中模型公式也称为模型等式。按照模型电压和所测量的电压之间的差的函数，第三控制回路81则影响存储在存储器85中的模型公式的参数。在接通电路1之后，新的灯的操作参数被存储为起始参数。在瞬间响应期间，用连接的灯3的各个参数使开始设置的起始参数一致并最后通过这些参数代替起始参数。换句话说：借助于第三控制回路81，存储在存储器85中的参数能够适应连接的灯3的各个参数。各个参数的复制在第三控制回路81中产生并且在存储器85中供第二控制回路80使用。此后，为了最优化灯的操作，在第二控制回路80中考虑连接的灯3的各个参数。然后这些各个参数被控制器82评价为操作参数并且被用来确定改善的电流波形、适合的希望的功率值或交流电流的反向次数。

第一控制回路33控制灯的功率为一个设置的希望值。第二控制回路80响应灯3的各个参数来控制灯3的操作模式，或者，换句话说：第二控制回路80通过影响操作模式来控制灯3的各个参数。第三控制回路81为最佳符合于连接的灯3的各个参数而控制所存储的起始参数的复制。

借助于控制器82的调节改变在下文中也称驱动器的开关变压器2中存储的所希望的功率值、电流波形和电流反向次数，特别是存储在控制装置27中的值。频率在0.5和20000Hz之间，优选在30和1000Hz之间。脉冲持续时间位于半周期的1和25％之间，优选地在4和8％之间。脉冲和发脉冲的操作尤其在EP1152645A1中详细地进行解释。相关脉冲的高度位于平均电流的0和1000％之间，特别在100和400％之间，在绝对值中其为0到10A，优选为0.5到4A，特别为2.6A。其中电流首先在一个方向中并且然后在另一个方向中流过灯3的两个连续周期被定义为占空因数。在正常的操作中，占空因数为50％，但是占空因数从1到99％都是可能的，有利地，可以使用功率为25到180W的20到80％，优选地在额定功率为120W的100到140W。因为技术原因，对于调节的限制根据使用的驱动器2、灯3以及数据和视频投影仪而被设置。

图2示出了关于在时刻91和92上的开关22接通和关断状态的时钟信号90和关于在时刻t₁上的上升沿93及关于在时刻t₂上的下降沿94的时序图。时钟信号在50KHz的频率上振荡，也就是，每周期20μs或五个周期1ms。

图3示出了关于通过变换电感器24的电流信号95的时序图。在时刻t₁和t₂上，达到电流信号95的最小值96和最大值97并且该电流改变其方向，时刻t₁和t₂标记电流反向次数。

图4示出了在电容器25两端的正弦曲线电压波形98。当开关22在时刻t₁上被接通时，在采样-保持级53中采样电压值99，并且当开关22在时刻t₂上被切断时，采样第二电压值100。两个值99和100通过分压器50、51被分接出并且在加法器61中把对应于分压器50、51的值加在一起。

每当开关22被接通时第一采-样保持级53被触发，并且因此存储对应于电压值99的值，同时转换器电流95达到最小值96。当开关22被切断时第二采样-保持级56被触发，并且存储对应于值100的值，同时转换器电流95达到最大值97。加法器61总计对应于分压器50、51的两个电压值，并且因此对应于平均值的信号在每个时刻t₃、t₄、t₅和t₆在输出端64上被分接出。然后在时刻t₃-t₆的任一个上利用该信号，也就是，异步地，并且具有任一采样率。从而这里获得电容器25上电压的低扰动测量，并且通过开关变压器2不存在扰动地来分接出所测量的值。

按照输入信号，测量滤波器5仅需要在测量点28并且通过分压器50、51分接出的被测量的变量，和在转换器26之前分接出的开关变压器2的开关晶体管22的开关信号。被测量的信号98首先被作为阻抗变压器的第一放大级52稳定，使得邻近的采样-保持级55和58能够可靠地操作。利用开关变压器2外的导电连接31上的开关信号的上升沿93，触发器62产生短脉冲，该短脉冲暂时地接通开关54。此时给电容器55充电到当前的电压值。阻抗变压器59跟随在电容器55的后面。从而电容器55在电阻很高时被关闭并且随后保持该电压值恒定。在开关的下降沿94上通过触发器63、开关57、电容器58和阻抗变压器60执行相同的过程。从而，在任何时间上，在开关22被接通和切断时对应于测量的值99、100的值是可利用的。然后这些值被进一步的放大器65和电阻66、67和68相加并且使其在输出端64上可用以供进一步的利用。

用方波交流电流操作气体放电灯3，特别是高压气体放电灯，通称为高亮度放电灯或缩写为HID-灯。特别地，利用特高压气体放电灯，也称为超高压、超高性能或缩写为UHP灯。在这种情况中灯上的电压同样地接近矩形。然而，如果更精密地检测电压的波形，将显示来自矩形的特性变化。这种变化主要由阴极上等离子弧的特性引起，并且特别地，该变化依靠该等离子弧连接到阴极的区域。通过测量和估算该电压波形，在灯是完好的假定下，确定灯3的各个参数是可能的，该参数反映气体放电灯内的条件，例如电极间距、两个电极的相关温度、对于该电极作为阴极在半周期工作的情况下，电极尖端的几何形状、电极的熔化状态、阴极弧附着点的区域改变和等离子弧的跃迁趋势。

在此基于这样的事实进行考虑，灯的电压包括在电源导线上和作为欧姆电阻的电极材料中的电压降、阳极上的接近常数的电压降、由电极的发射特性所影响并且在阴极前面产生弧状态的电压降、和依靠压力、等离子温度和弧长的实际电弧放电上的等离子电压。

图5示出了时间t上的电压波形101，该电压波形被分成四个区域102、103、104和105。通过电极尖端的形状基本上确定在第一区域102中的电压波形101。因此该区域102中的电压称为U_尖端，相关的时间值称为τ_尖端。通过用钨线圈缠绕的电极的增厚部分的温度基本上确定第二区域103中的电压波形101。因此该区域103中的电压称为U_线圈，并且相关的时间值称为τ_线圈。通过在阴极上弧连接中的改变基本上确定了第三区域104中的电压波形101并且该电压波形104描述了从阴极到等离子弧的电子迁移。从而给该区域104的特征提供附加“迁移”。确定其中弧连接被压缩为点的第四区域105中的电压波形101。从而弧连接从发散的二维空间连接改变到被压缩为点的点形式连接。从而给该第四区域105的特征提供描述“点”。第三和第四区域并不在所有情况中都发生。

通常，该波形101通过下面的公式进行描述：

电压差106通过下面的项所表述：

自由参数U_等离子、U_尖端、U_线圈、τ_尖端、U_弧、t_Trans和S_Trans存储在存储器85中并且借助于内部控制回路81被调节。

在计算机电路83中该公式被转换，同时n作为采样值的数目，该采样值在每次极性改变时以0开始，并且Δt是两个采样值之间的时间。Δt优选地位于5和200μs之间，在本情况中为10μs。持续时间τ_线圈被固定在100ms上。τ_尖端和τ_线圈为一阶时间常数。

公式包括四个加数。第一加数U_等离子被表示在第一区域102中并且是55V到130V之间的数量级；75V是典型的新灯。U_等离子是电极间距和阳极两端电压降的特性，其中新灯的电极间距为大约1mm。第二加数-2U_弧是校正值，其与第四加数(U_线圈*...)*(1-tanh(...))结合。第三加数U_尖端*(0.5...)描述了第一区域102中的函数。U_尖端位于从0V到6V的范围中，1.5V为典型的新灯。U_尖端是电极尖端的取整数的特性。

第四加数描述了两个区域103和104，U_线圈在区域103和104中标记了电压值并且位于0V和65V之间幅度的数量级，5V是典型的新灯。U_{线 圈}越小，温度越高。τ_尖端位于30μs和500μs之间的范围，150μs是典型的新灯。τ_尖端是尖端的取整数的特性。U_弧位于-2V和2V之间的范围并且是校正因数。t_Trans位于0.1ms和矩形末端之间的范围。如果t_Trans不存在，那么没有到阴极的点连接存在。S_Trans是区域104中的陡度，位于0.01和10之间的范围并且为弧连接的转变的特性。这些参数借助于内部控制回路81进行调节。可选择地，这些参数也能被程序修改。

在1500和7000Hz之间的谐振频率f_谐振表征为可能存在的熔化尖端并且在10000Hz上的电极尖端被完全地凝固。对于新灯，谐振器频率在5000Hz左右。谐振表现为熔化尖端的大小和体积并且因此同时也表现为温度。通过分析频率范围内的灯电压直接确定谐振。

在电流反向之后，等离子弧最初出现在大范围上，也就是，扩散地，出现在气体放电灯3的阴极上。在区域104中，等离子弧从作用于阴极的大范围状态改变到作用于阴极的点形式状态。在第三区域104的阶跃函数表示阴极上弧状态中的改变。该等离子弧持续作用在大范围上的阳极上。

因此灯电压波形101的特别部分紧密地连接到灯3的内部状态。这些部分通过其时间响应基本上能彼此分离：在整流之后的即时波形，再现在具有加数U_尖端*(0.5-e...)的区域102中，斜率，再现在具有加数U_线圈的区域103中，平均电压，由U_等离子所再现。为了利用这些条件，被叠加到方波电压上的相对小的电压变化将被测量并被分配给灯的参数。

计算机电路83中的公式借助于可变参数进行改变。在操作期间，灯上的电压值在测量滤波器5中被测量、滤波，在A-D转换器中被数字化并与出现在输出86上来自于计算机电路83的数字值相比较。通过计算，从确定的误差中确定存储器85的新参数。每次对于半周期的部分方面实施该计算。

在下文中也称为灯的驱动器的开关变压器2给灯3供电。为了该目的，其产生在控制装置27中编程的电流波形。驱动器2提供整流时钟信号到计算机电路83。作为参数，存储器85包括连接的灯3的实际特征。在第一通路中，这些是新灯3的典型值，或换句话说：最初所设置的参数为新灯(3)的参数。计算机电路83使得输出端86上的模型电压是可利用的。这是具有应该具有的给定参数和电流值的灯3的电压波形。实际的灯电压在灯3上被分接出，被测量并且在比较器电路84中与模型电压相比较，模型电压也就是所计算的波形。比较器电路84发送校正信号到存储器85，该校正信号表示模型电压和所测量的值之间的变化。借助于校正信号，存储器85中的参数被校正。从而模型电压能更好地与每个通道中的实际灯的电压相匹配。在稳定状态操作中，存储器85中的参数恰好为连接的灯3的参数。

同样存储在存储器85中并激励控制器82的控制值能够从参数中得到。为了最佳化灯的操作或检测错误，计算机电路83、比较器电路84、存储器85和控制器82交替地也实现为μC或信号处理器或者被集成在控制单元27中。

在低频范围中，灯3在如恒定反向电压的第一近似值中运转。也就是，灯3上的电压最大程度上与电流无关。仅仅电压方向随电流方向改变。被提供方波交流电流时，可得到恰好相同的方波电压。叠加到其上的是随着时间改变的小电压，其对于模型建立是不可缺少的。电极作为阴极每半周期交替地操作。

图5说明灯的电压绝对值的典型路线。该电压借助于两个时间常数τ_尖端和τ_线圈所描述并且包括基于其电压调节到低值的步幅。全部影响具有总电压较小百分比的振幅。有时，小振幅的振荡跟着发生。然后用于公式的参数为两个时间常数τ_尖端和τ_线圈、步幅的形状和位置和可能的谐振振幅。公式另外包括用于元件弧电压降和阳极电压降的电压值U_等离子，该电压值U_等离子是电极间距的测量。第一相对短的时间常数τ_尖端提供关于电极尖端区域的形状的信息。第二时间常数τ_线圈描述了电极温度或发射。谐振指示熔化尖端的大小和体积并且因此同时也表示温度。

在内部控制回路81中，实现该方法，利用该方法在灯电流周期上分析灯的电压波形。灯的不同内部状态，如电极温度、弧状态、电极间距和电极的熔化状态产生灯的周期性电压波形中的特征。通过比较所测量的灯的电压波形和这些已经预先获得的特征波形，能够得到在操作期间关于灯3的内部状态的推论。

从参数分析中，能够确定对于灯的电流的不同需要。

通过增加电流脉冲或增加在整流之前已经存在的电流脉冲来抵消增加的电极间距。在整流之前减小或切断的电流脉冲停止减小电极间距。在整流之后电流脉冲同样停止减小电极间距或增加电极间距。

用于相关温度、尖端形状和熔化状态的参数是紧密地相互依存的，对于具有熔化、圆尖端的两个电极的同样温度是有利的。通过改变各自的脉冲振幅可以保证这种调节和平衡。

在其他投影仪中，通常需要没有脉冲串的恒定光电流。

对于两个电极的平衡温度通过调节交流电流的正和负的灯电流半波的持续时间的比率所得到，因平衡的温度而达到相同的尖端形状和相同的熔化状态。

基于频率增长，两个连续极性变换之间的间隔将变小。阶跃函数接近于随后的极性变换并且区域105以有利的模式保持比较小。阴极弧连接的直径的不利的时间特性被频率的频率增长所补偿。在相对高的频率上，阶跃函数不再产生。

相对低的电极温度借助于相对低的灯功率所得到。为了该目的，两个电极的温度得自于参数U_线圈。

该方法用来保持较窄范围内电极常数上的负载。通过该方法，灯的使用寿命被延长，特别地具有最佳光强度的操作阶段被延长。当在恒定弧间隔上产生较短的电弧时，得到最佳光强输出。

图6示出了对于具有额定电极间距为1mm和额定压强为230bar的120W飞利浦UHP灯，在第一半周期中所计算的电压值的第一电压波形111和在第二半周期中所计算的电压值的第二电压波形112。在第一半周期中，第一电极作为阴极，并且在第二半周期中，第二电极作为阴极。

图7示出了对于具有额定电极间距1mm和额定压强为230bar的相同的灯，第一半周期中所测量的电压值的第三电压波形113和在第二半周期中所测量的电压值的第二电压波形114。由于干扰，波形113和114为锯齿形状。

每个波形111和112是作为阴极在半周期中操作的各自电极的结果。为了估算该形状，利用该模型函数，其参数通过在计算机电路83中的程序进行调节，使得其最可能确切地对应于所测量的波形。作为对于第一电极的参数，U_等离子指定为88.54V，U_尖端指定为1.61V，U_线圈为6.13V，τ_尖端为1.0*10^-4s，U_弧为0.33V，τ_Trans为4.97*10^-3s，S_Trans为0.03和f_谐振为10000.00Hz。作为对于第二电极的参数，U_等离子指定为88.56V，U_尖端指定为1.76V，U_线圈为4.69V，τ_尖端为10*10^-4s，U_弧为0.26V，τ_Trans为4.97*10^-3s，S_Trans为0.03和f_谐振为10000.00Hz。

用于U_等离子的88.5V的值对已经有些用久的灯3有效，这种灯3已经工作了较长时间，由于汽化，其电极间距已经扩大。灯3工作在100Hz的频率上，因此一个半周期为5ms长。示出在4.97ms上的时间特性，由于多个前面和后面采样值已经被抑制为抗干扰。U_尖端大于1V的值表示仍然微圆形的电极尖端。U_线圈的增加值表示冷电极。在第一电极的电压波形111具有比第二电极的电压波形112更大增加的情况时，第一电极比第二电极稍微冷是清楚的。对于τ_尖端的越小的时间常数表示越平坦的电极尖端。U_弧是校正值。区域104中弧的发散和点状态之间的改变时间由t_Trans指示。再现对于区域102和103的测量间隔，具有以10μs间隔的496个测量值，其对应于4.97ms。点转变的陡度由S_Trans指示。在1500和7000Hz之间的谐振频率f_谐振表示可能的熔化尖端并在10000Hz上的电极尖端完全地被凝固。

为了补偿不均衡的电极温度，使用由物理性质确定的效应，该效应是电极在阳极阶段比在阴极阶段中被加热地更强。通过采用阳极阶段持续时间到阴极阶段持续时间的比率，从而在两个电极之间可以转移热输出。为了这个原因，在控制回路81中，比较两个电极的U_线圈值并且改变电源电流的占空因数直到两个温度值相同。既然在灯中的条件较慢地改变，缓慢的和积分的控制器优选地用作控制器82。随着交流电流的第一阶段和作为阳极的第一电极在作为起始值的50％的占空因数上或在来自先前操作的存储的占空因数上，用于程序次序的简化的序列如下：首先比较两个电极1和2的U_线圈，其次，如果U_线圈，E1大于U_线圈，E2，那么增加0.01％的占空因数，或其次，如果U_线圈，E1小于U_线圈，E2，那么减少0.01％的占空因数，或如果U_线圈，E1等于U_线圈，E2，那么朝着50％增加或减小0.01％的占空因数，然后等待一秒并且重复该过程。根据制造公差及安装或装配而定，该方法允许不同温度条件下的自动补偿，并且从而延长灯的使用寿命。同时，灯的垂直操作位置被考虑。

图8示出所测量的电压波形121和所计算的电压波形122。现在设置所测量的电压波形U_等离子，使得两个波形121和122在时刻t₁₀上具有公共交叉点123。然后，在时刻t₁₁上，所测量的电压值125和所计算的电压值126之间的差124对于U_尖端的调节是可测量的。在时刻t₁₂上，所测量的电压值128和所计算的电压值129之间的差127对于U_线圈的调节是可测量的，及在时刻t₁₃上所测量的电压值131和所计算的电压值132之间的差130对于U_弧的调节是可测量的。在位于接近或远离时刻t₁₁、t₁₂和t₁₃的时刻上，测量用于监控的值。所测量的电压值125、128和131是灯的操作数据。

参考数字的列表

1     电路

2     开关变压器

3     气体放电灯

4     电源电压

5     测量滤波器

6     A-D转换器

7     控制单元

8

9

10

11

12

20    整流级

21    点火级

22    开关

23    二极管

24    变换器电感器

25    电容器

26    转换器

27    控制

28    测量点

29    导电连接

30    导电连接

31    导电连接

32    导电连接

33    第一控制回路

34    整流控制单元

35    开关晶体管

36    开关晶体管

37    开关晶体管

38    开关晶体管

39    第一电感器

40    点火变压器

41    线圈

42    线圈

43    点火控制单元

44    电容器

45    导电连接

46

50    分压器/电阻器

51    分压器/电阻器

52    放大器

53    第一采样-保持级

54    开关

55    电容器

56    第二采样-保持级

57    开关

58    电容器

59    阻抗转换器

60    阻抗转换器

61    加法器

62    边缘触发信号发送器

63    边缘触发信号发送器

64    输出端

65    放大器

66    电阻器

67    电阻器

68    电阻器

69

80    第二外部控制回路

81    第三内部控制回路

82    控制器

83    计算机电路

84    比较器

85    存储器

86    输出端

87    导电连接

90    时钟信号

91    接通状态

92    切断状态

93    上升沿

94    下降沿

95    电流/电压信号

96    最小值

97    最大值

98    电压波形

101   电压波形

102   区域

103   区域

104   区域

105   区域

106   电压差

111   计算的电压波形1.Hp

112   计算的电压波形2.Hp

113   测量的电压波形1.Hp

114   测量的电压波形2.Hp

121   所测量的电压值

122   所计算的电压值

123   交叉点

124   差值

125   操作的数据/所测量的电压值

126   所计算的电压值

127   差值

128   操作的数据/所测量的电压值

129   所计算的电压值

130   差值

131   操作的数据/所测量的电压值

132   计算的电压值

Claims (12)

1.一种用于操作具有开关变压器(2)的气体放电灯(3)的电路(1)，其中开关变压器(2)包括开关(22)、变换器电感器(24)和在用于测量灯的电压并设置所希望功率的第一控制回路(33)中的控制装置(27)，开关变压器(2)包括第二控制回路(80)，用于将开关变压器(2)调节到各个灯的条件，其特征在于所述第二控制回路(80)包括第三控制回路(81)，所述第三控制回路(81)包括用于存储模型公式的参数的存储器(85)和用于实现所述模型公式的计算机电路(83)。

2.如权利要求1所述的电路(1)，其特征在于所述第三控制回路(81)还包括比较器电路(84)，用于将由模型公式所计算的模型电压值与测量的灯(3)的电压值相比较。

3.如权利要求2所述的电路(1)，其特征在于所述第二控制回路(80)还包括控制器(82)，所述控制器(82)的输出端耦合到控制装置(27)，所述控制器(82)的输入端耦合到第三控制回路(81)。

4.如权利要求1所述的电路(1)，其特征在于所述模型公式是：

其中U_等离子、U_尖端、U_线圈、τ_尖端、U_弧、t_Trans和S_Trans是将被存储在存储器(85)中并且借助于第三控制回路(81)将被调节的参数，n是采样值的数目，该采样值在每次极性改变时以0开始，Δt是两个采样值之间的时间，τ_尖端和τ_线圈是一阶时间常数，U_等离子是电极间距和阳极两端电压降的特性，U_弧是校正值，U_尖端是电极尖端的取整数的特性，S_Trans是弧连接的转变的特性，f_谐振是谐振频率。

5.如权利要求1所述的电路(1)，其特征在于所述第二控制回路(80)还包括用于测量灯(3)的电压值的测量滤波器(5)，所述测量滤波器(5)包括两个采样-保持级(53，56)和加法器(61)，时钟信号(90)控制所述测量滤波器(5)。

6.一种具有如权利要求1到5中任一项所述的电路(1)的数据和视频投影仪。

7.一种用于操作具有开关变压器(2)的气体放电灯(3)的方法，其中开关变压器(2)包括开关(22)、变换器电感器(24)和在用于测量灯的电压并设置所希望功率的第一控制回路(33)中的控制装置(27)，其中开关变压器(2)包括第二控制回路(80)，用于将开关变压器(2)调节到各个灯的条件，其特征在于所述第二控制回路(80)包括第三控制回路(81)，并且所述方法包括将模型公式的参数存储在所述第三控制回路(81)的存储器(85)中和用于经由所述第三控制回路的计算机电路(83)实现所述模型公式的步骤。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于所述方法还包括经由第三控制回路(81)的比较器电路(84)，将由模型公式所计算的模型电压值与所测量的灯(3)的电压值相比较的步骤。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于所述模型公式是：

其中U_等离子、U_尖端、U_线圈、τ_尖端、U_弧、t_Trans和S_Trans是将被存储在存储器(85)中并且借助于第三控制回路(81)将被调节的参数，n是采样值的数目，该采样值在每次极性改变时以0开始，Δt是两个采样值之间的时间，τ_尖端和τ_线圈是一阶时间常数，U_等离子是电极间距和阳极两端电压降的特性，U_弧是校正值，U_尖端是电极尖端的取整数的特性，S_Trans是弧连接的转变的特性，f_谐振是谐振频率。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于下面的步骤：

连续地或间断地测量随着时间变化的灯(3)的至少一个操作数据(125，128，131)的值，

比较所测量的操作数据(125，128，131)和所计算的操作数据，

调节计算所必需的参数，

根据调节的参数来选择电源电流的占空因数。

11.如权利要求7所述的方法，其特征在于下面的步骤：

连续地或间断地测量随着时间变化的灯(3)的至少一个操作数据(125，128，131)的值，

比较所测量的操作数据(125，128，131)和所计算的操作数据，

调节计算所必需的参数，

根据调节的参数来选择交流电压或交流电流的频率。

12.如权利要求7所述的方法，其特征在于下面的步骤：

连续地或间断地测量随着时间变化的灯(3)的至少一个操作数据(125，128，131)的值，

比较所测量的操作数据(125，128，131)和所计算的操作数据，

调节计算所必需的参数，

根据调节的参数来选择电源电流的值。

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