[发明专利]高强度放电灯的快速再点燃

说明书

相关申请

本申请要求对2010年5月30日提交的题为“高强度放电灯的快速重点燃（Fast Reignition of a High Intensity Discharge Lamp）”的美国专利申请号12/790,830的优先权，其通过引用结合于此用于所有目的。

技术领域

本发明一般涉及高强度放电灯，且更具体而言，涉及高强度放电灯的再点燃。

背景技术

气体放电灯通过电弧的点燃和稳定来产生光。电弧是气体的电击穿，其产生持续的等离子放电。该电击穿是通过在灯中施加电场来实现的。一旦发生击穿并形成等离子体，电子将流过等离子体及其化合物分子从灯的一端到另一端。当电子与等离子体的化合物分子撞击时，它们将那些分子上的电子激发到更高状态。当这些电子回到其静止状态时，它们发出可见光形式的基本相等量的能量。

尽管电弧非常有效，形成电弧需要相当大的能量脉冲。在气体放电灯中，通过将点燃脉冲施加到灯来初始地点燃（电）弧。该过程被称为“点燃”灯。点燃脉冲一般是在灯的两端之间施加的大电压脉冲。该电压脉冲需要足够高以超过灯中的化学制品的电击穿。开启灯所需的电压是很多不同变量的函数，包括灯中的化学制品、那些化学制品的温度、以及灯的一般架构。

温度和点燃脉冲所需的量级之间的关系是气体放电发光所固有的重要缺陷的根本原因。产生光的灯还产生热量，这提高了灯中的化学制品的温度。当气体放电灯中的化学制品被加热时，需要更多的能量来点燃灯。气体放电灯的这些方面一起形成了所谓的热再点燃问题。如果灯已经工作了较长的时间且然后被关闭，要再次开启灯是非常困难的。系统被设计为在普通条件下施加到灯的能量脉冲经常不足以再点燃该灯。在该情形下，热再点燃问题将导致不能再从灯获取光线这种情况，直到已经过了足够的时间从而灯足够冷却。在连续和响应发光很重要的应用中，这是不可接受的情形。

自从出现以来，热再点燃问题已在气体放电灯领域被确认。对该问题的早期解决方法包括让灯永久发光并在不需要时用可移动的金属遮蔽器（shutter）来覆盖灯以阻断光线。该方法增加了光源的响应性，但同时明显不是节能的。早期解决方法的另一类型涉及对灯施加更大或特殊形状的点燃脉冲，从而施加足够的能量来开启灯，即使内部化学制品仍处于激发状态。尽管与等待灯冷却的方法相比该方法减少了灯的开启时间，由于热再点燃脉冲所需的高能量级别，该方法将给灯带来严重破坏。

灯点燃应力（stress）是灯寿命缩短的重要原因。因此，需要避免发光系统进行无法点燃灯的点燃且由此不必要地给灯的其他组件带来负担。在由于退化（degrade）而连续再点燃和熄灭的“循环”灯的情况下，不必要的点燃还会浪费电能。从热再点燃问题的角度来看，失败的再点燃尝试还会有害，因为失败的尝试将电能施加到灯并增加灯的温度、由此延长了灯冷却所需的时间。试图限制失败点燃次数的发明涉及热再点燃问题，因为它们都试图消除无效的点燃脉冲传递到灯这种情况，该点燃脉冲只会损耗灯的组件并浪费能量。

现有技术通过限制特定的时间量之后或特定的尝试量之后的再点燃尝试次数来应对避免不必要的点燃尝试的问题。例如，在有些方法中，在经过特定的时间段之后，一系列再点燃脉冲被关闭。类似地，电路可以自动检测失败的再点燃脉冲是否已产生了特定的热量，在该时间点，点燃电路失效一段时间。这些方法特别适用于施加专门的高能量再点燃脉冲的情形，因为这样的脉冲比一般强度的点燃脉冲更可能损坏灯。这些方法都具有在点燃脉冲失败之后采取行动的弱化的特点。在开始的一系列无效点燃之后停止尝试点燃灯的方法的主要问题是，开始的点燃仍然会损耗灯、浪费能量、再加热灯、并增加灯足够冷却来再点燃之前必须经过的总时间。