CN106998615A - 将至少一个图像投影到投影面上的投影设备和对此的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将至少一个图像投影到投影面上的投影设备，包括：放电灯和控制其放电电流的控制设备。在第一控制模式中，根据可预设的基本电流波形控制放电电流，在第二控制模式中，根据基本电流波形的绝对值的振幅变化在没有有效换向时、即在电流流动方向不变的所谓的直流相中，控制放电电流。以连续的顺序在第一控制模式和第二控制模式之间变换，其中两个相继的直流相的开始分别相差第一时间间隔，并且直流相在第二时间间隔期间存在。测量设备确定灯电压的电压测量值。调整装置从电压目标值和电压测量值之间的差值、调整偏差中确定第一调节变量，并且从中确定第一时间间隔和/或第二时间间隔。本发明还涉及一种用于运行这种投影设备的方法。

Description

将至少一个图像投影到投影面上的投影设备和对此的方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于将至少一个图像投影到投影面上的投影设备。此外，本发明涉及一种根据权利要求11的前序部分的用于将至少一个图像投影到投影面上的方法。

背景技术

通常用于投影设备的用于以交变电流运行的放电灯在制造过程结束时通常必须煅烧，所述放电灯是例如由申请人以型号P-VIP市售的用于在视频投影仪、投影电视设备以及其他投影应用中使用的水银高压放电灯。对此，通过初次运行，在电极头部上生长小的尖部，意即在电弧附着区域上进行钨的积聚和迁移过程。此外，尖部生长与灯电流的频率相关。

发明人的研究在此示出，在以具有频率f＝30赫兹的灯电流运行时，生长非常宽的尖部，在f＝60赫兹时，生长具有适当宽度和大的长度的尖部，并且此外在以具有频率f＝300赫兹的灯电流运行时，生长薄的、更确切地说短的尖部。尤其能够观察到下述效果，在大约15分钟的数量级的时间之后，生长率显现出部分减小，这表示尖部的热解耦。

用于投影应用(P-VIP)的水银高压放电灯的运行借助电子镇流器(EVG，PT-VIP-灯起动器)进行，所述电子镇流器将随时间可变的交变电流输出给灯。平均电流(I_RMS)根据测量到的灯电压由EVG调整成，使得在运行中，将预设的电功率(目标值)输出给灯。根据运行模式，例如通过投影仪或用户能够改变所述功率。

电流变化的瞬时形状(波形)例如与投影仪色轮和/或投影仪的运行模式相关，其中波形由各个不同长的区段构成，所述区段分别具有确定的暂时恒定的灯电流强度。在区段之间，能够通过电子镇流器加入换向，也就是说，在这些位置上，灯电流的流动方向反转其方向。这整体上对于每个波形造成电灯运行电流的不同的频率分量。

在灯的使用寿命期间，灯电压通常漂移，因为电极或其尖部上的几何形状和表面特性以及与此关联的热条件改变。典型的是尖部的回烧或蒸发，其结果是光通量减小，因为由于强制变长的电弧，与光学系统、尤其与反射器和投影设备的其他光转向元件的匹配变得不利。其他已知的现象是，由于通过从投影仪光学仪器反射回的辐射、例如在色轮上反射的可见光或者还有UV范围中的辐射分量造成的热过载，电极尖部中的一个自发熔化。

由于不利的条件，过强的尖部生长也是可能的，由此灯具有非常小的点火电压。由此，其结果是出现下述效果：由于电子镇流器的尺寸设计，不再能够实现理论功率。其结果是过小的光通量。

这种强的尖部生长例如能够通过电极尖部的有针对性的熔化来阻止。就此而言，WO 2010/086222 A1公开了一种用于运行具有气体放电灯燃烧器和第一电极以及第二电极的气体放电灯的方法，其中电极在其首次投入运行之前在气体放电灯燃烧器中具有标称的电极间距，所述电极间距与灯电压相关，所述方法包括下列步骤：a)检查对应于两个直流电压相之间的持续时间的阻塞时间是否结束，b)当阻塞时间结束时，为与灯电压相关的预先确定的持续时间，施加直流电压相，或施加伪换向，使得对于每个灯电压预先确定省略换向的持续时间。

此外，也能够使用非对称的波形(Waveforms)。如果在波形中将换向设置成，使得出现非常短的区段持续时间和非常长的区段持续时间，那么对于灯电流，在频谱中得出小频率和大频率的分量。就此而言，DE 10 2011 089 592 A1公开了一种用于将至少一个图像投影到投影面上的DLP投影仪。在此，以下述电流波形控制放电灯，所述电流波形具有第一区域和第二区域，其中第一区域与第一频率相关联并且第二区域与第二频率相关联。第一频率以f₁＝1/(2*T1)计算，其中T1涉及第一次换向和第二次换向之间的时间段。第二频率以计算，其中T_i涉及在区域之内从一次换向至下一次换向的持续时间。此外，涉及第二频率与第一频率的关系的调制因数至少为3。

在WO 2009107019 A2中公开一种运行方式，所述运行方式通过在限定的时刻测量电压来确定电压的目标值。在超出或小于目标值时，发生运行参数的转换(例如电流脉冲高度的改变或灯频率)。然而，在此仅在两个分立的运行方式之间切换，这两个运行方式例如在其频率或其电流脉冲高度方面不同。在此不利的是，频率或电流脉冲高度经常不是可自由选择的，而是与临界条件关联，所述临界条件例如通过色轮预设。

发明内容

本发明的目的是：提供一种用于将至少一个图像投影到投影面上的投影设备，以及一种用于将至少一个图像投影到投影面上的方法，所述方法允许简单地并且在灯电压的更大范围中可用地控制电极尖部的间距。

所述目的通过具有权利要求1的特征的投影设备以及通过具有权利要求1的特征的方法来实现。

本发明的有利的改进方案是从属权利要求的主题。

本发明基于一种用于将至少一个图像投影到投影面上的投影设备，所述投影设备包括至少一个放电灯和控制设备，所述控制设备用于控制穿过放电灯的放电电流，使得至少一帧图像以可预设的帧频投影到投影面上，其中控制设备设计成用于：在第一控制模式中，根据可预设的基本电流波形来控制放电电流，所述基本电流波形具有绝对值可预设的振幅变化以及在可预设的位置上为了反转受控的放电电流的极性而分别具有电流换向；在第二控制模式中，根据绝对值可预设的振幅变化以及在可预设的位置上以不换向或直接相继的双换向的方式控制放电电流；并且以连续的顺序在第一控制模式和第二控制模式之间变换，其中在从第一控制模式到第二控制模式的两次相继的变换之间的时间差通过相应的第一时间间隔给出，并且在从第一控制模式变换到第二控制模式和紧接着离开第二控制模式之间的时间差通过相应的第二时间间隔给出。投影设备此外包括用于连续确定与放电灯的点火电压相关的电压测量值的测量设备。

基本电流波形在此理解为放电电流的理论变化，所述理论变化例如根据在绝对亮度或显色性方面客户特定的要求尤其在优化电流换向的位置的条件下确定，并且设为用于在相应的投影模式中的运行，在所述电流换向的位置上，实现穿过放电灯的电流流动方向的反转。

根据本发明，投影设备通过调整装置改进，所述调整装置设计成用于，根据通过可预设的电压目标值和电压测量值之间的差值确定的调整偏差，确定第一调节变量，并且从中确定第一时间间隔和/或第二时间间隔。

本发明基于下述知识，通过根据直接相继的双换向(伪换向)或直流相的间距来改变蒸发率或生长率，能够实现控制电极尖部的间距。与WO 2010/086 222 A1相反地，第一时间间隔的长度、即两个直流相之间的间距不直接根据唯一的分配函数(Zuordnungsfunktion)与当前的电压测量值相关，而是更确切地说，通过调整装置来个体地确定当前最优的设置。因此，直流相的间隔不通过当前电压预先确定。

此外，直流相的时间间距与从WO 2010/086 222 A1中已知的90秒相比典型地明显更短。在基本频率为300赫兹的情况下，在10秒内，已经达到蒸发区域。为了根本实现生长，第一时间间隔的长度在小于2秒的数量级中选择。此外，得出下述优点：灯电压或电极尖部的间距能够在可预设的范围之内在较长的时间段中保持稳定。该方法并不取决于灯和电极的分别详述的状态，并且自主地适应运行参数的相应的最优值。与在固定的特性曲线中的表现不同地，除样本偏差之外，灯电压的时间偏差也能够变小。

方法与客户特定的波形无关地工作(通常使用一组多个基本波形，所述基本波形对于不同的投影模式在绝对亮度或显色性方面优化)，所述客户特定的波形例如必须结合投影设备的色轮满足客户特定的要求。在此，能够以有利的方式取消对波形的附加的、超出对基本波形的正常检查的、时间且成本耗费的检验和匹配。同样地，对电极尖部的能量平衡的外部影响、例如辐射从投影仪光学装置的向回反射减小其效果，因为通过调整方法，能够及时设置运行参数、尤其直流相，使得在所述条件下(重新的)尖部生长也是可能的。

在特定的规律的、然而可变的间隔中，换向能够省略或通过两个非常快地相继的换向、即所谓的伪换向替代。因此，这种由两个直接相继的换向构成的伪换向不对电流波形的随后部段的电流方向产生影响。换言之，由此保持位于伪换向之前的电流方向。由于控制设备、例如电子镇流器的技术临界条件，这种伪换向能够是必需的。

由此得出下述时间段：在所述时间段中，灯电流或灯电压不变换符号，即所谓的直流相。与所述直流相的持续时间相关地，平均地得出低频的电流分量的增大，例如16.67毫秒对应于大约30赫兹。决定性的是，与在基本频率的两次换向之间的例如在300赫兹时对应于大约1.66毫秒的典型的持续时间相比，直流相是长的，借此在直流相期间能够实现足够的生长率。

在具有例如为300赫兹的基本频率的持续运行中，由发明人从在制造工艺中生长的电极尖部开始在使用寿命期间观察到尖部的缓慢的蒸发，这引起灯电压的增长进而也引起光通量减小。根据直流相的时间间距、即第一时间间隔的长度，能够避免蒸发，或者甚至实现电极尖部的生长。相继的直流相之间的更短的时间间距、即第一时间间隔的缩小与低频的长期有效份额(langfristigen Anteil)是同义的。

此外，实际性能与灯设计和电极的个体的几何形状、灯的使用时间以及相应的灯电流相关。所述变量影响电极和其尖部的时间的和空间的温度曲线。然而，为了实现稳定的尖部形状和位置进而稳定的灯电压，时间间隔和直流持续时间、即第一时间间隔和第二时间间隔的最优值是未知的，并且通常仅能够通过时间耗费的试验来确定。

根据发明人的知识，下述情况产生变得困难的影响，不同的电流波形也要求最优的频率和/或持续时间的不同的设置，以及此外可能能够不充分考虑灯的个体的样本偏差。在灯的使用寿命期间，此外，用于直流持续时间和时间间距的最优的参数也能够改变。

所述问题能够通过下述方式解决，使用的EVG或投影设备在规律的、较大的时间间距中、例如在1秒和60秒之间测量当前的灯电压，并且与要遵循的电压目标值进行比较，也就是说，确定在可预设的电压目标值和电压测量值之间的当前的差值。

在一个有利的改进方案中，离开第二控制模式通过变换到第一控制模式中进行。因此，能够提出，在第二时间间隔之外，根据可预设的基本电流波形，或者根据反转的可预设的基本电流波形，控制穿过放电灯的放电电流。在此，放电电流关于基本电流波形的极性根据在之前的直流相之内省略的换向或双换向的数量得出。

在假设在之前的第一时间间隔中在第二时间间隔之外的放电电流的条件下(相对于基本电流波形近似“同相地”控制所述放电电流)，在随后的部段的第二时间间隔之内有效省略奇数次换向时，在所述部段中，在第一时间间隔之内在第二时间间隔之外，与基本电流波形相比，得到放电电流的反向的变化、即近似“反相的”变化。

替选地，能够设有具有附加的换向的附加的第三控制模式，所述附加的换向不包含在基本电流波形中，在离开第二控制模式时变换到所述第三控制模式中，并且所述第三控制模式又以基本电流波形的下一个正常的换向结束。因此，第三控制模式用作为离开第二控制模式和进入第一控制模式之间的中间状态，并且能够实现提供附加的换向。在基本电流波形的低的频率下，这能够是有意义的，以便能够设置直流相的有效长度的更精细的可分级性。

在另一有利的实施方式中，用于根据调整偏差确定第一调节变量的调整装置包括PID调整器。优选地，调整装置包括至少一个调整器，所述调整器尤其能够具有不同调整器类型的组合。

在另一有利的实施方式中，投影设备具有在调整装置下游连接的补偿设备，所述补偿设备设计成用于，将第一时间间隔和/或第二时间间隔延长或缩短一个换向位置，以实现下述放电电流：所述放电电流在对十个相继的第一时间间隔的持续时间进行平均、优选在对八个相继的第一时间间隔的持续时间进行平均的值中不含直流电流。

本发明的基本原理在于，借助于调整装置确定第一时间间隔和/或第二时间间隔，以有针对性地生长或蒸发电极尖部。在基本电流波形构成为使得所述基本电流波形按照预设在平均值中不具有直流分量时，通过部分地省略换向或由双换向替代单次换向，能够出现直流分量，所述直流分量在较长的持续时间中也未被补偿，使得结果为直流分量流经放电灯，所述直流分量由于其对放电灯的两个电极的不对称的影响是不期望的。因此，为了消除所述不期望的副作用，补偿设备用于，使第一时间间隔和/或第二时间间隔在其长度方面匹配，使得能够实现直流相在相应的直流方向上的尽可能均匀的分布。

优选地，能够提出，在相继的第一时间间隔中在各第二时间间隔中，放电电流沿与上述直流相相反的方向流动。同样能够提出，至少在相同极性的三个相继的直流相之后，强制极性变换。这通过加入或抑制换向得出，所述换向如在上文中示出的那样能够通过第一时间间隔和/或第二时间间隔的匹配来实现。

在另一有利的实施方式中，投影设备包括以恒定的转速旋转的色轮，所述色轮具有多个在环周上分布的色彩扇形区域，其中在与色轮的旋转同步的电流波形之内，通过色彩扇形区域之间的过渡预设换向的可能的位置。色彩扇形区域之间的过渡也称作为轮辐(Spokes)。这种色轮在所谓的DLP投影设备(digital light processing，数字光处理)中使用，其中要投影的图像经由微镜阵列提供。为此，将要投影的图像分解成各个色彩通道并且依次投影到投影面上，其中色轮能够分别仅使设为用于相应的色彩通道的光经过以通向投影面。在从一个色彩扇形区域向相邻的色彩扇形区域过渡时，在整个图像中不能够提供一致的色彩分布。出于所述原因，在投影光路穿过轮辐区域时，通常将微镜阵列控制成，使得混合光不到达投影面。因为放电电流的换向与放电灯的亮度的瞬时下降关联，换向的位置适宜地在下述部位上实现，在所述部位上，微镜阵列总归掩盖轮辐。以该方式，避免换向对投影的图像的干扰的可见的影响。

在一个尤其优选的实施方式中，基本电流波形具有基本频率，所述基本频率至少为90赫兹并且最大为400赫兹，尤其至少为180赫兹并且最大为360赫兹。在基本频率处于所述范围中时，已经证实的是，本发明的效果尤其显著地显现并且在两个方向上对电极尖部的影响是可能的，即实现蒸发和生长。在此，将基本频率近似地理解为下述平均频率，所述平均频率在较长的时间段中测量。所述基本频率例如能够经由下面的计算规则计算：

基本频率＝每图像(帧)换向的数量*图像帧频(帧率)/2。

因此，例如在帧率为60赫兹时每图像10次换向的情况下，得出300赫兹的基本频率。对穿过放电灯的放电电流的控制能够进行成，使得在为50至70赫兹的典型的图像帧频下，通过加入换向、优选每投影图像大于或等于十次换向，借助于控制设备将时间可变的、仍整流的电流变化转换成具有大于或等于250至350赫兹的灯交变电流。

优选地，能够提出，调整装置具有调整传递性能，所述调整传递性能形成为用于根据调整偏差通过具有线性的传递性能的第一函数部分并且通过具有传递函数的第二函数部分确定第一时间间隔，所述传递函数至少部分地包括指数函数或幂函数。尤其地，第一函数部分能够包括之前提到的PID调整器。具有至少部分地包括指数函数或幂函数的传递函数的这种设计方案基于下述知识，两个直流相之间的通过第一时间间隔限定的时间在宽的范围中改变，以便实现期望的效果，其中然而呈可预设的电压目标值和电压测量值之间的差值的形式的所基于的测量变量、即调整偏差具有明显更小的变化范围。因此，通过调整装置提供的调节变量的扩展改进调整装置的调整性能。幂函数根据作为输入变量的调节变量例如能够具有二次项或三次项。

在另一有利的实施方式中，第二时间间隔具有可预设的恒定值。替选地，能够提出，根据调整偏差确定第二时间间隔。在这种情况下，此外能够提出，第一时间间隔具有可预设的恒定值。

因此，为了投影设备的运行，原则上得出下面三个可能的运行类型：

a)调整第一时间间隔/第二时间间隔恒定，

b)第一时间间隔恒定/调整第二时间间隔，

c)调整第一时间间隔/调整第二时间间隔。

在此，第二时间间隔的长度分别选择成，使得所述第二时间间隔的长度始终小于第一时间间隔的长度。优选地，能够选择小于第一时间间隔长度的一半的第二时间间隔长度。

在另一有利的实施方式中，调整装置包括参数设置单元，所述参数设置单元设计成用于，确定电压测量值的变化率，并且如果变化率超出可预设的第一变化阈值，那么借助于第二调节变量以可预设的第一因数缩放第一时间间隔和/或以可预设的第二因数缩放第二时间间隔。

优选地，第一因数大于1，尤其至少为2；第二因数优选小于1，尤其最大为0.5。由此得出下述优点，电极重构的过快的发展通过下述方式抑制：将对于所述重构决定性的呈第一时间间隔和/或第二时间间隔形式的作用变量改变成，使得通过直流相能够仅仍以缩短的持续时间或以相互间延长的时间间距存在，减弱对电极尖部形状的影响。

在一个有利的改进方案中，参数设置单元设计成用于，如果变化率小于可预设的第二变化阈值，那么将第一因数和/或第二因数置于1。优选地，第二变化阈值比第一变化阈值小可预设的滞后值，其中值与在灯电压增大时的正的变化率相关。以相同的方式，在灯电压减小时在负的方向上，能够使用具有反向的符号的相同值。以该方式，能够实现滞后，所述滞后抵抗由于两次参数设置之间的永久变换造成的不稳定性。因此，整体上能够实现更稳定的调整特性。

此外，本发明基于一种用于借助于放电灯将至少一个图像投影到投影面上的方法，所述方法包括：控制穿过放电灯的放电电流，使得至少一个图像以可预设的帧频投影到投影面上，在第一控制模式中，根据可预设的基本电流波形来控制放电电流，所述基本电流波形具有绝对值可预设的振幅变化以及在可预设的位置上为了反转受控的放电电流的极性分别具有电流换向，并且在第二控制模式中，根据绝对值可预设的振幅变化以及在可预设的位置上以不换向或直接相继的双换向的方式控制放电电流。此外，方法包括：以连续的顺序在第一控制模式和第二控制模式之间变换，其中在从第一控制模式到第二控制模式的两次相继的变换之间的时间差通过相应的第一时间间隔给出，并且在从第一控制模式变换到第二控制模式和紧接着离开第二控制模式之间的时间差通过相应的第二时间间隔给出；连续确定与放电灯的点火电压相关的电压测量值。

根据本发明，方法通过下述方式改进：根据由可预设的电压目标值和电压测量值之间的差值确定的调整偏差，确定第一调节变量，并且从中确定第一时间间隔和/或第二时间间隔。

以有利的方式，方法通过下述方式改进：根据放电灯的设置的目标功率，确定可预设的电压目标值。由此，借助于本发明，没有以其全功率运行的放电灯也能够在电极尖部的成型方面受到影响。

针对根据本发明的投影设备描述的优点和特征以及实施方式同样适用于相应的方法，并且反之亦然。因此，针对设备特征能够提出相应的方法特征，并且反之亦然。

在上文中在说明书中提到的特征和特征组合以及在下文中在附图描述中提到的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合能够不仅以分别给出的组合、而且也以其他组合或单独地使用，而不脱离本发明的范围。因此，下述实施方案也视为由本发明包括并且公开，所述实施方案在附图中未明确地示出或阐述，然而通过分开的特征组合从阐述的实施方案得出并且能产生。

附图说明

根据下面考虑附图对实施例的描述，得出其他优点和特征。在附图中，相同的附图标记表示相同的特征和功能。

附图示出：

图1以示意图示出电流波形的强烈简化的实施例，

图2以示意图示出在周期性的开关运行中具有恒定的直流相设置的放电灯的电压变化，

图3以示意图示出在开关周期的一部分期间分别具有恒定的参数组的直流相的间距和持续时间变化的条件下，基于具有高的60赫兹分量的预设的电流波形的电压变化，

图4以简化的示意图示出根据本发明的投影设备的调整装置的一个优选的实施例，

图5以示意图示出关于时间绘制的直流相的借助于PID调节器预设的间距和电压变化，

图6针对190瓦特灯的三个实例以示意图示出关于时间绘制的直流相的间距和电压变化，并且

图7以简化的示意图示出灯电压与灯功率的相关性。

具体实施方式

为了阐述本发明，在图1中示出电流波形12的尤其没有振幅调制的强烈简化的实施例。在此，在时间t的整个示出的范围中，电流波形12的绝对值具有恒定值并且分别在换向的位置上变换符号，在时刻t0、t2、t4、t6、t8、t10和t12发生从负电流至正电流的过渡，在时刻t1、t3、t5、t7、t9、t11和t13发生从正电流至负电流的过渡。

与间隔t0-t1、t1-t2、t2-t3、t3-t4相比，间隔t4-t5明显延长并且称作为时间间隔tDCLength。间隔t5-t6、t6-t7、t7-t8和t8-t9在其相应的长度上近似于间隔t0-t1至t3-t4。间隔t9-t10具有与间隔t4-t5相似的长度，其中在该直流相中，电流在此现在沿与之前相反的方向流动。在两个相继的直流相(t4-t5/t9-t10)之间的时间差通过时间间隔tDCInterval给出，所述时间间隔称作为第一时间间隔。间隔tDCLength称作为第二时间间隔。

在图2中示出的图表示出关于以分钟为单位的时间t绘制的以伏特为单位的灯电压U的变化作为第一电压变化20，其中第一时间间隔tDCInterval选择成32毫秒并且第二时间间隔tDCLength选择成16毫秒。灯在具有两小时的接通时间和15分钟的关断时间的开关周期中周期性地运行。

在选择将第一时间间隔tDCInterval设置在大约30毫秒(32毫秒)的大小时，能够观察到电极尖端的强烈增长，这能够在第一电压变化20上在时间t在0和大约180分钟之间的范围中明显可见地证实。此外，良好可见的是，在周期性的15分钟中断之后，电压变化实际上在中断之前无缝地连接于灯电压。

与之相反地，在两个相继的直流相之间的间距大约为8000毫秒(8秒)的情况下，即在第一时间间隔tDCInterval中，观察到电极尖部的缓慢的蒸发。

为此，图3示出具有高的60赫兹分量的预设波形的电压变化。在此，直流相的持续时间、即第二时间间隔tDCLength的长度、和直流相的间距、即第一时间间隔tDCInterval的长度分别改变。具有相应的参数设置的运行持续时间大约为30分钟，停顿时间分别为大约8分钟。电压变化分成部段30a、30b、30c、30d、30e、30f、30g、30h、30i、30j、30k。各当前的参数设置在下述表格中整理：

部段	tDCLength	tDCInterval
			30a	16毫秒	1024毫秒
30b	16毫秒	512毫秒
			30c	16毫秒	256毫秒
30d	16毫秒	128毫秒
			30e	16毫秒	32毫秒
30f	50毫秒	1024毫秒
			30g	50毫秒	256毫秒
30h	50毫秒	128毫秒
			30i	8毫秒	1024毫秒
30j	16毫秒	256毫秒
			30k	16毫秒	32毫秒

例如在部段30a和30f中可见，随着灯电压U相应地增大，电极尖部上的材料重新排列或电极尖部蒸发。在此，在两个直流相之间的间距、即第一时间间隔tDCInterval的长度分别为1024毫秒。相反地，在明显更短的直流相间距中，例如在30d和30h中为128毫秒或在30e和30k中为32毫秒时，观察到尖部的共同生长进而电压下降。此外可见，尽管运行参数(时间间隔tDCInterval或tDCLength)未改变，灯电压的时间变化承受波动。原因例如能够是在相应的情况下不同的尖部几何形状。因此，有利的是，代替固定预设的参数选择，使用调整器，所述调整器为当前情况分别确定最优的参数对。

在图4中示出根据本发明的投影设备的调整装置的一个优选的实施方式。通过也能够包含不同调整器类型的组合的至少一个调整器44，优选通过PID调整器，设置直流相的持续时间和/或间距，所述PID调整器除了当前确定的差值之外有利地还考虑在先的值。借助于减法器42确定可预设的电压目标值UTarget和与放电灯的点火电压相关的电压测量值UMeasured之间的差值，由此确定调整偏差ΔU并且输送给调整器44。调整器44从中确定第一调节变量OUTControl，所述第一调节变量借助于非线性的传递元件46用于确定第一时间间隔tDCInterval和第二时间间隔tDCLength。PID调整器分别借助于要适当选择的系数对当前的偏差、最后测量的偏差以及之前的偏差的积分或总和加权，并且从加权值的总和中确定第一调节变量OUTControl。

由此，在较长的运行持续时间(数小时)中，能够达到或保持在可预设的范围之内的灯电压U的期望的电压目标值UTarget。用于PID调整器的系数能够根据相应的设计规则确定或估计，并且通过借助不同的灯类型的试验优化。在此，目的是尽可能快地实现预设的目标电压，而没有过调。

在调整器调节变量OUTControl和通过非线性的传递元件46提供的第一时间间隔tDCInterval的长度之间的函数关系例如能够作为公式如下示出：

tDCInterval＝tDCInterval0×2^-OUTControl。

通过所述指数函数，能够满足直流间隔的大的时间范围，进而满足电极尖部的生长率或蒸发率的足够大的范围。参数tDCInterval0有利地选择成，使得在接近目标值的稳定的灯电压下，观察不到蒸发或生长。在实验性的试验中，所述范围位于250毫秒和2000毫秒之间，典型地大多大于500毫秒。

如果电极尖部上的条件改变成，使得出现在每分钟大于大约0.5伏特的范围中的相对较快的电压增长，这对应于一个或两个电极尖部的萎缩或强烈熔化，那么之前描述的调整器首先通过缩短第一时间间隔tDCInterval作出反应，以便再次达到尖部的生长和灯电压UL的下降。然而此外，措施在该情况下是不利的，因为通过更频繁的直流相，也引起电极尖部温度的更强烈的波动。

为了抵抗所述效应，能够提出，通过另一调整器、例如具有滞后的双点式调整器，在超出电压变化的可预设的阈值、例如每分钟+0.5伏特时，仅减小第二时间间隔tDCLength，或仅增大第一时间间隔tDCInterval，或同时减小第二时间间隔tDCLength以及第一时间间隔tDCInterval。例如，这两个时间间隔能够减小到通过调整单元44的第一调整器确定的值的一半，其中第一调整器例如能够是PID调整器。同样能够提出，两个间隔中的一个仅与变化率相关地并且不与瞬时值相关地受到影响。

双点式调整器例如能够构成为参数设置单元45，所述参数设置单元将第二调节变量OUTControl2提供给函数部分46，以便缩放第一时间间隔tDCInterval和/或第二时间间隔tDCLength。如果时间电压变化随后低于可预设的第二变化阈值、例如每分钟0.25伏特，那么再次为持续时间和间隔使用原始的、未改变的时间值。

此外，能够在调整装置40下游设有补偿设备48，所述补偿设备根据基本电流波形以及第一时间间隔tDCInterval和第二时间间隔tDCLength确定放电电流的直流分量。在出现在较长的时间段中、例如在一组大约八至十个相继的第一时间间隔tDCInterval中取平均值的直流分量时，补偿设备能够将相应的第一时间间隔tDCInterval和/或第二时间间隔tDCLength延长或缩短一个换向位置，由此附加的换向起作用或禁用起作用的换向，这二者都引起相同的效果，在附加换向或省略换向的位置上，出现电流波形的反转，由此能够在平均值中控制电流波形的直流含量。

在图5中，第一时间间隔tDCInterval的值的变化作为第一曲线52示出，其中在横坐标上绘制以小时为单位的时间t，并且在纵坐标上绘制以毫秒为单位的第一时间间隔tDCInterval的值。在下面的图表部分中，以相同的方式在纵坐标上绘制以伏特为单位的灯电压U，灯电压U的变化作为第二变化曲线54示出。第二时间间隔tDCLength的值、即直流相的长度在此分别为8毫秒。与此相比，分别示出具有恒定的第一时间间隔tDCInterval、即10秒的第三变化曲线56和具有大小为0.5秒的恒定的时间间隔tDCInterval的第四变化曲线58，其中第三变化曲线56和第四变化曲线58表示典型的平均的电压变化，并且在图5中虚线地示出。灯以2小时的接通持续时间和15分钟的关断持续时间周期性地运行，灯的功率为240瓦特。尤其在时间t在0和192小时之间的范围中，良好可见的是，第一时间间隔tDCInterval的值首先增大，以便抵抗电压的进一步下降，并且调整到70伏特的目标电压。随后，然后两个值在从大约240小时起的范围中在目标电压70伏特处稳定。

在借助于PID调整器进行调整的另一实例中，在第二时间间隔tDCLength的、即相应的直流相的长度的大小为8毫秒的值恒定时，针对三个示例性选择的灯，关于时间确定呈第一时间间隔tDCInterval的形式的直流相的间距和灯电压U的变化。如已经在上文中那样，灯在分别具有2小时的接通持续时间和15分钟的关断持续时间的开关周期中运行，并且调整到70伏特的目标电压。全部三个灯分别具有190瓦特的功率。

图6中的图表示出第一灯的第一电压变化曲线61、第二灯的第二电压变化曲线63以及第三灯的第三电压变化曲线65。以相同的方式示出第一灯的第一直流相间距变化62、第二灯的第二直流相间距变化64以及第三灯的第三直流相间距变化66，所述直流相间距变化分别表示第一时间间隔tDCInterval的值的变化。在灯的相应的曲线对中，良好可见第一时间间隔tDCInterval和灯电压U的反向关系，这尤其在曲线对63/64中在18小时和24小时之间的时间范围中以及在曲线对65/66中在63小时和81小时之间的时间范围中是清楚可见的。

尤其地，两个第一灯与第三灯的比较示出：在灯电压U在大约70伏特的数量级中的平均值相似的情况下，第一时间间隔tDCInterval的值明显偏差。因此示出，本发明良好适合于控制灯参数的偏差。

在稳定的灯运行的情况下，除了灯几何形状和放电空间中的水银密度之外，灯电压U也与运行电流或目标功率相关。目标功率也经常以相对于灯额定功率的百分比作为“收益”给出。如果改变灯功率，那么对于灯电压的相关性得到典型的特性曲线，所述特性曲线在收益小时比在额定功率(100百分比)下运行时具有更小的值。在图7中示出关联关系。在此，绘制灯电压U与灯收益的相关性，所述灯收益以百分比给出功率。在横坐标上以百分比为单位在30和100之间以十的步进值的区域中绘制灯的收益，在纵坐标上以伏特为单位在25和80之间以五的步进值绘制灯电压U。

为相应的灯功率的不同值分别绘制测量值72a、72b、72c、72d、72e、72f、72g、72h、72i。例如，测量值72g示例性地在大约85％的灯收益下示出灯电压U。附加地，引入比较曲线74，所述比较曲线表示具有所述偏差带宽的各个测量值的原则上的变化。

在具有大于或等于80％的收益的灯功率下，电压U近似恒定地位于大约75伏特。换言之，在该范围中，灯电压U仅仅通过电极间距确定。在大约70％收益之下，观察到灯电压U随着收益的实际线性的下降。所述随着灯功率下降而下降的灯电压U取决于灯容器中的水银的越来越多的冷凝进而取决于水银蒸汽压力的下降。变化原则上能够通过两个直线段近似，所述直线段模仿灯电压U的线性增大和恒定区域。

根据如通过变化曲线74与减小的灯功率的相关性、即与收益的相关性示出的这种特征，能够为调整预设相应匹配的电压目标值UTarget。以该方式，本发明也在调光的功率下起作用。

在此处描述的电压调整之内，能够考虑到，基于在电子镇流器中保存的或以电路方式实现的特征曲线，电压目标值UTarget的分别有效的值匹配于分别要求的灯功率。替选地或附加地，能够根据要求的灯功率修改调整器调节变量和直流相的间隔或持续时间之间的函数的关联关系。

根据灯的运行模式，禁用调整也能够是有意义的。例如在所谓的“动态调光(dynamic dimming)”中，在灯功率快速变化时，由于特性曲线的关联关系，不能够实现时间稳定的灯电压U。在非常小的灯功率下，例如在大约30％的额定功率下，频繁的或过长的直流相能够引起电极尖部的突然加热进而引起其萎缩。

实施例仅仅用于阐述本发明，但不限制于此。尤其地，调整单元44的具体的设计方案和在非线性的函数部分46中的转换能够任意地构成，而不脱离本发明的构思。

因此，在上文中示出，如方法和电子镇流器能够构成为通过在投影设备中使用用于稳定高压放电灯的灯电压。

Claims (12)

1.一种用于将至少一个图像投影到投影面上的投影设备，所述投影设备包括：

·至少一个放电灯，

·控制设备，所述控制设备用于控制穿过所述放电灯的放电电流(I)，使得至少一个所述图像以可预设的帧频投影到投影面上，其中控制设备设计成用于，

-在第一控制模式中，根据可预设的基本电流波形来控制所述放电电流，所述基本电流波形具有绝对值可预设的振幅变化以及在可预设的位置上为了反转受控的所述放电电流的极性而分别具有电流换向，

-在第二控制模式中，根据绝对值可预设的振幅变化以及在可预设的位置上以不换向或直接相继的双换向的方式，控制所述放电电流，并且

-以连续的顺序在所述第一控制模式和所述第二控制模式之间变换，其中在从所述第一控制模式到所述第二控制模式的两次相继的变换之间的时间差通过相应的第一时间间隔(tDCInterval)给出，并且在从所述第一控制模式变换到所述第二控制模式和紧接着离开所述第二控制模式之间的时间差通过相应的第二时间间隔(tDCLength)给出，和

·测量设备，所述测量设备用于连续地确定与所述放电灯的点火电压相关的电压测量值(UMeasured)，

其特征在于，

·设有调整装置(40)，所述调整装置设计成用于，根据通过可预设的电压目标值(UTarget)和所述电压测量值之间的差值确定的调整偏差(ΔU)，确定第一调节变量(OUTControl)，并且从中确定所述第一时间间隔(tDCInterval)和/或所述第二时间间隔(tDCLength)。

2.根据权利要求1所述的投影设备，

其特征在于，

离开所述第二控制模式通过变换到所述第一控制模式中进行。

3.根据上述权利要求中任一项所述的投影设备，

其特征在于，

所述调整装置(40)为了根据所述调整偏差(ΔU)确定所述第一调节变量(OUTControl)而包括PID调整器(44)。

4.根据上述权利要求中任一项所述的投影设备，

其特征在于，

所述投影设备设有在所述调整装置(40)下游连接的补偿设备(48)，所述补偿设备设计成用于，将所述第一时间间隔(tDCInterval)和/或所述第二时间间隔(tDCLength)延长或缩短一个换向位置，以实现下述放电电流：所述放电电流在对10个相继的第一时间间隔的持续时间进行平均、优选在对8个相继的第一时间间隔的持续时间进行平均的值中不含直流电流。

5.根据上述权利要求中任一项所述的投影设备，

其特征在于，

所述投影设备包括以恒定的转速旋转的色轮，所述色轮具有多个在环周上分布的色彩扇形区域，其中在与所述色轮的旋转同步的电流波形之内的换向的可能的位置通过所述色彩扇形区域之间的过渡来预设。

6.根据上述权利要求中任一项所述的投影设备，

其特征在于，

所述基本电流波形具有基本频率，所述基本频率至少为90Hz并且最大为400Hz，尤其至少为180Hz并且最大为360Hz。

7.根据上述权利要求中任一项所述的投影设备，

其特征在于，

所述调整装置(40)具有调整传递性能，所述调整传递性能形成为用于根据所述调整偏差(ΔU)通过具有线性的传递性能的第一函数部分并且通过具有传递函数的第二函数部分(46)确定所述第一时间间隔(tDCInterval)，所述传递函数至少部分地包括指数函数和幂函数。

8.根据上述权利要求中任一项所述的投影设备，

其特征在于，

所述第二时间间隔(tDCLength)具有可预设的恒定值。

9.根据上述权利要求中任一项所述的投影设备，

其特征在于，

所述调整装置(40)包括参数设置单元(45)，所述参数设置单元设计成用于，确定所述电压测量值(UMeasured)的变化率，并且如果所述变化率超出可预设的第一变化阈值，那么借助于第二调节变量(OUTControl2)以可预设的第一因数缩放所述第一时间间隔(tDCInterval)和/或以可预设的第二因数缩放所述第二时间间隔(tDCLength)。

10.根据权利要求9所述的投影设备，

其特征在于，

所述参数设置单元(45)设计成用于，如果所述变化率小于可预设的第二变化阈值，那么将所述第一因数和/或所述第二因数置于一。

11.一种用于借助于放电灯将至少一个图像投影到投影面上的方法，所述方法包括：

-控制穿过所述放电灯的放电电流(I)，使得将至少一个图像以可预设的帧频投影到投影面上，

-在第一控制模式中，根据可预设的基本电流波形来控制所述放电电流，所述基本电流波形具有绝对值可预设的振幅变化以及在可预设的位置上为了反转受控的所述放电电流的极性分别具有电流换向，

-在第二控制模式中，根据绝对值可预设的振幅变化以及在可预设的位置上以不换向或直接相继的双换向的方式，控制所述放电电流，并且

-以连续的顺序在所述第一控制模式和所述第二控制模式之间变换，其中在从所述第一控制模式到所述第二控制模式的两次相继的变换之间的时间差通过相应的第一时间间隔(tDCInterval)给出，并且在从所述第一控制模式变换到所述第二控制模式和紧接着离开第二控制模式之间的时间差通过相应的第二时间间隔(tDCLength)给出，并且

-连续地确定与所述放电灯的点火电压相关的电压测量值(UMeasured)，

其特征在于，

-根据通过可预设的电压目标值(UTarget)和所述电压测量值之间的差值确定的调整偏差(ΔU)，确定第一调节变量(OUTControl)，并且从中确定所述第一时间间隔(tDCInterval)和/或所述第二时间间隔(tDCLength)。

12.根据权利要求11所述的方法，

其特征在于，

-根据所述放电灯的设置的目标功率，确定可预设的所述电压目标值(UTarget)。