CN100420351C - 用于操作高压灯的脉冲宽度调制 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种操作高压灯的方法，其中灯使用交变灯电流(2)。为了改进光电弧的稳定性和减少电路布置的耗散功率，所述灯电流(2)的绝对值基本是常数，所述交变灯电流(2)进行了脉冲宽度调制，由此，正脉冲的脉宽与负脉冲的脉宽的脉宽比进行了调制。另外还公开了一种电路布置、灯电流信号(2)和其用途。

Description

用于操作高压灯的脉冲宽度调制

技术领域

本发明涉及一种操作高压灯的方法，特别地，可用于提高光电弧稳定性，其中高压灯使用交变电流。此外，本发明涉及一种提供给高压灯的灯电流信号，还涉及一种向高压灯提供灯电流的电路布置。最后，本发明还涉及将这些方法、信号和电路布置用于多种装置。

背景技术

高压灯，尤其是高强度的放电灯，需要有适当的电流，使光电弧基本上保持稳定。美国专利US 5,608,294公开了一种向灯提供非常适合的电流的方法。

美国专利US 5,608,294公开的方法的目的是提供一种可操控高压灯的方法，并提供了调控高压放电灯的电路布置，可使灯工作期间的闪烁基本得到抑制。为了减少闪烁，向高压放电灯提供了交变的灯电流，产生具有灯电流的给定半周期的预定分数的电流脉冲，所述电流脉冲具有与灯电流相同的极性，叠加到灯电流半周期的后部，所述电流脉冲在该后部产生。通过将电流脉冲叠加到灯电流，电极温度上升的较高。高温使得放电电弧在负极相位时在相同电极位置产生。这个作用使得光电弧具有较高稳定性。

如美国专利5,608,294中介绍的那样，利用另外的电流脉冲将增加电路布置的耗散功率。另外光输出不是常数，使这种灯在接下来的显示装置中的使用复杂化，其希望最好具有恒定的光流量。

发明内容

根据上述和已知的方法，本发明的目的是要改进光电弧的稳定性。本发明的另一个目的是减少电路布置的耗散功率。

提出一种操作高压灯的方法，具有一个周期t_G＝t₊+t_-的交变灯电流向高压灯提供，其中所述灯电流的绝对值基本是常数，所述交变的灯电流经过脉宽调制，由此在正脉冲的脉宽t₊和负脉冲的脉宽t_-之间的脉宽比在比工作频率低的频率下进行调制，从而光电弧的稳定性得到提高。

另外，光通量实际上保持恒定，由于灯电流具有几乎恒定的绝对值，灯的额定值实际上是常数。另外，由于不需要另外的电流脉冲，耗散功率下降。

高压放电灯、高强度放电灯(UHP灯)或高压气体放电灯(HIP灯)等高压灯具有光电弧。根据本发明，可以确保从高压灯发出的光一般都具有相同的光通量。

根据本发明，向高压灯提供了具有基本上恒定绝对值的电流。电流的极性根据给定的频率进行变化。这样，极性变化的电流脉冲施加到高压灯上。应当指出在极性变换期间，电流的绝对值不是常数。电流信号具有边缘。任何可以使极性变化的信号形式都可以采用。可能采用的信号有斜坡信号、矩形信号，或锯齿信号。电流的信号形式最好是矩形信号。脉冲还可以具有边缘，其边缘陡度可以从矩形变化到斜坡。

这样的交变灯电流然后进行脉冲宽度调制。脉宽调制可对任一极性的电流脉冲宽度进行调制。正脉冲的宽度和负脉冲的宽度的宽度比因此得到了调节。当脉宽比根据给定的功能进行调制时，光电弧的稳定性可以提高。

灯电流交变的工作频率是优选的。频率在大约5千赫兹以上时，有出现声共振的可能性。在这种情况下，光电弧的稳定性可能恶化。但更高的交变灯电流频率也可以使用，并包含在本发明的范围内。在交变灯电流的频率下降到某个值以下时，如大约40赫兹，光电弧稳定不能实现。这个频率范围仅是优选的范围，不能将本发明限制在该范围。

调制脉冲宽度比的频率范围是有利的范围。频率主要取决于电极的几何形状，频率值超过大约100赫兹时光电弧稳定的作用消失。非常低的频率，比如0.1赫兹，仍允许光电弧稳定性有提高。这些非常低的频率可以应用于必须避免假像的光系统。当从灯发出的光通量在正极脉冲和负极脉冲时不同的时候，避免假像可以通过在不为人感知的调制频率下进行调制信号来实现。可以通过非常低的调制频率来实现。另外，这个频率范围只是优选的范围，不能将本发明限制在该范围。

通过使脉宽调制频率与一个显示装置的显示频率同步，可以防止显示装置出现假像。

脉宽比是用谐波信号进行调制是最有利的。这种信号可以是正弦、余弦、锯齿或任何其他的信号。另外，与这些信号近似的信号也可以使用。

调制的幅度最好是减小。当电流脉冲的幅度减小时，施加到灯的电流绝对值减少。

在本发明的另一个实施例中，提供给高压灯的灯电流的极性是变化的，其绝对值基本是常数，正脉冲的脉宽和负脉冲的脉宽的脉宽比经过调制。这样的信号使高压灯发出的光信号，当光电弧稳定时，具有基本上恒定的信号强度。

在本发明的另外的实施例中，还提供了向高压灯供应灯电流的的电路布置，该电路具有脉冲形成装置，可提供具有一个周期t_G＝t₊+t_-且基本上不变绝对值的交变灯电流；和调制装置，可在比工作频率低的频率下调制正脉冲的脉宽和负脉冲的脉宽之间的脉冲宽度比。该电路布置的特点是电路的耗散功率低于已有电路，使高压灯具有使光电弧稳定的信号。

在本发明的另一个实施例中，如上所述的方法、灯电流信号或电路布置用于带有液晶或反射镜显示装置的数据或图像投影仪。稳定的光电弧发射出恒定的光，这非常适合于所提到的投影仪。

附图说明

通过参考下面对实施例的说明，将对本发明的这些和其它的特征更加清楚。在附图中：

图1是作为时间函数的灯电流；

图2是作为时间函数的灯电流；

图3带有脉宽调制的操作和标准操作的每工作小时的电弧跃变的累积分布。

具体实施方式

图1显示了作为时间函数的灯电流信号2。图1中还显示了调制信号4，提供了调制电流信号2正和负脉冲脉宽的调制信息。在图1中还显示了灯电流信号2的平均值6。X轴表示时间，单位为毫秒。Y轴表示灯电流信号2、调制信号4和平均值6的幅度。Y轴的比例为1。

调制信号4是频率f_s为50Hz的正弦信号。该调制信号4调制矩形电流信号2的正和负半波之间的比。电流信号2的频率是f_G为1000Hz。电流信号2的绝对值总是保持为1。在调制信号4是正的时候，电流信号2正半波持续的时间比负半波长。这还导致了当调制信号为正时，电流信号2平均值6是正的；当调制信号为负时，电流信号2平均值6是负的。

电流信号2的绝对值I_lamp可由灯电压U_lamp和灯功率P_lamp确定。

$I_{\mathrm{lamp}}=\frac{P_{\mathrm{lamp}}}{U_{\mathrm{lamp}}}$

从图2，可以更清楚地看到电流信号2的正脉冲t₊和负脉冲t_-之间的比。电流信号2在一个周期t_G(t_G＝1/f_G且t_G＝t₊+t_-)内的平均电流值6I_m定义为：

$I_m=I_{\mathrm{lamp}}\·\frac{(t_{+}-t_{-})}{t_G}$

这意味着平均电流值6必须在电流信号2的最大正值和最大负值之间。平均值可定义为m·I_lamp，m∈[-1；+1]，其中，m定义为调制度。各周期t₊和t_-的持续时间，即脉冲宽度，成为：

$t_{+}=\frac{1+m}{2}{t}_G$

$t_{-}=\frac{1-m}{2}{t}_G$

t₊和t_-的持续时间与调制信号4的不同。脉冲宽度，即t₊和t_-的持续时间根据调制信号4来定义。在这种情况下，调制信号是正弦信号Msin(2πt/f_s)，调制频率f_s为50Hz，调制幅度为M。调制脉宽的比可通过调制信号4用公式m_i＝Msin(2πf_si/f_G)来计算，其中，i是以1为单位增加的指数。光电弧变化，电流信号的频率f_G、调制信号的频率f_s、调制信号(即正弦、余弦、矩形、锯齿形)、和调制幅度M都变化。在图1中，调制幅度是0.8。

高压灯施加图1和图2所示的电流信号2的作用在图3中显示。在图3中，w轴表示电弧跃变的距离，s轴表示检测到的电弧跃变的累积量。分布10代表具有传统灯电流的灯的电弧跃变的分布，分布8代表具有根据本发明灯电流的灯的电弧跃变的分布。如图所示，与传统的灯相比，可以看到只有很少的电弧跃变具有长跃变距离。这样就具有使显示装置上的光保持恒定的作用。

上面介绍的实施例只是一个可能的技术方案。结合了恒定光通量和低耗散功率的减少光电弧跃变，根据本发明，可通过另外的调制信号和电流频率来实现。

Claims (7)

1. 一种操作高压灯的方法，具有一个周期t_G＝t₊+t_-的交变灯电流(2)向高压灯提供，其特征在于，所述灯电流(2)的绝对值基本是常数，所述交变灯电流(2)进行了脉冲宽度调制，由此，对在正脉冲的脉宽t₊与负脉冲的脉宽t_-之间的脉宽比在比工作频率低的频率下进行调制，从而改善光电弧稳定性。

2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述灯电流(2)在40赫兹和5千赫兹之间以不会产生声共振并且不会降低光电弧稳定性的频率下进行变化。

3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脉宽比在0.1赫兹和100赫兹之间进行调制。

4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脉宽调制的频率同步于一个显示装置的显示频率。

5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脉宽比是用谐波信号进行调制的。

6. 一种向高压灯提供灯电流(2)的电路布置，设有脉冲形成装置，提供具有一个周期t_G＝t₊+t_-且绝对值基本上是常数的交变的灯电流(2)；还设有调制装置，在比工作频率低的频率下调制在正脉冲的脉宽t₊与负脉冲的脉宽t_-之间的脉宽比，从而改善光电弧稳定性。

7. 在带有液晶或反射镜显示装置的数据或图像投影仪中根据权利要求1到5中任一项所述方法或根据权利要求6所述的电路布置的应用。

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