[发明专利]运行高压气体放电灯的方法

说明书

本发明涉及一种运行高压气体放电灯的方法，这种高压气体放电灯使用一种具有灯因数(lamp factor)大体上提高到1．0的电子镇流器。

高压气体放电灯使用电子镇流器的原因，是由于与普通所谓的感应镇流器相比，电子镇流器可以做成小型化，且重量较轻。另外，电子镇流器比普通电感镇流器优越的一个众所周知的地方在于，为了获得一额定工作功率，具有灯功率因数大体为1．0的电子镇流器所需的灯电压和灯电流比具有功率因数为0．9或更低的普通镇流器所需的灯电压和灯电流要低，这一点可以从图12A和12B中看出，图中，带有电子镇流器的灯的负载特性用实线表示，带有普通镇流器的灯的负载特性用虚线表示。图12A所示的各负载特性中，灯功率W_LA用纵轴表示，灯电压V_LA用横轴表示。图12B描述同一负载特性，其中，灯电压V_LA用纵轴表示，灯电流I_LA用横轴表示。从图中可以看出，受电子镇流器控制的灯产生额定灯功率W_o所需的额定灯电压V₀₁和电流I₀₁比受普通镇流器控制的灯产生额定灯功率W₀所需的额定灯压V₀₂和电流I₀₂要低。因此，电子镇流器所产生的温度应力比起普通镇流器要小。另外，就施加到灯上的最大灯功率而言，由于比起普通镇流器来说，电子镇流器的灯电压和灯电流较低，因此给出最大灯功率较低，因而认为其温度应力会降低。就此而言，可以期待用电子镇流器延长灯的工作寿命。

然而，人们却发现电子镇流器降低了灯的工作寿命。事实上，人们发现某些受电子镇流器控制运行的灯的工作寿命减至受普通镇流器控制运行的灯的工作寿命的一半还不到。通过研究，发明人发现，受电子镇流器控制运行的灯比起受普通镇流器控制运行的灯来说，灯的电弧管中局部温度上升要显著得多。这一研究集中在对呈现灯的局部温度的电弧亮度上进行。电弧亮度的测量是如图13所示，运作水平放置的灯来进行的，并被确定在灯的电极2之间建立的电弧点X处为最大亮度，这里，沿电弧的长度方向上亮度是变化的，并且此电弧亮度被确定为与灯的局部温度基本成正比。这一研究是对三种灯(即新灯、刚刚接近灯寿命终了并呈现最大灯电压的旧灯以及介于新旧灯之间的灯)，用电子镇流器和普通镇流器分别改变灯功率W_LA和灯电压V_LA测量具有相同电弧亮度的点。所使用的灯是德国OSRAM制造的名称为HQI-TS 150W／NDL的150W金属检卤灯。为获取具有相应不同灯功率和灯压的、不同级别的相等亮度点1，2和3，选择了三种级别的电弧亮度。弧光亮度级别是，数字越大，级别越高(3＞2＞1)。将如此测量的点绘出，如图13所示，图中，直线N_EW1和N_EW2、I_NT1和I_NT2以及O_LD1和O_LD2分别对应于用电子镇流器和普通镇流器控制的新灯、半新旧灯和旧灯，其中，实线和虚线分别表示用电子镇流器和普通镇流器运行的灯的变化的电弧亮度。从图13可以得知，因为灯电压V_LA就在额定电压V₀₁的附近，所以，在给出相同电弧亮度的情况下，电子镇流器和普通镇流器处所需的灯功率之间没有很大差异。但是，在灯经历了长时期使用以后，当灯电压超过额定电压V₀₁而增大时，分别给出级别2和3的相同电弧亮度所需的灯功率之间存在着显著的差异。换言之，当灯电压超过额定灯电压而增大时，可以看到，当由电子镇流器和普通镇流器运行的同一灯给出同一灯功率(即亮度级别)时，由电子镇流器运行的灯的电弧亮度比用普通镇流器运行的灯的电弧亮度要大得多。这就意味着，在相同灯功率下使灯工作时，电子镇流器所引起的局部温度的上升比起普通镇流器所引起的局部温度的上升要显著得多。这种局部温度的显著上升被认为可归因于电子镇流器所给出的灯功率因数的提高。即，为了给出相同的灯功率，电子镇流器所需的灯电流比普通镇流器所需的灯电流低，并且对于产生同样的平均电弧温度，电子镇流器比普通镇流器给出更窄的电弧。因此，当灯电压超过额定电压时，灯电流被认为集中在电弧的中央，从而显著增加电弧亮度，电弧中央的亮度最大。当电弧亮度随灯中的局部温度上升而变大时，由石英玻璃制成的电弧管就暴露在局部热集中的中心。当这一局部热集中十分显著时，石英玻璃将经历再晶体化过程而使一部分发白、混浊。发白混浊部分将电弧产生的光和热反射到电弧管的其他部分，从而提高了电弧管的整体温度，最终使灯损坏而不能使用。在充钠灯的情况下，电弧管局部或整体温度的上升被认为会引起钠泄漏，从而使灯严重损害。