-
Verfahren
und elektronisches Betriebsgerät zum Betreiben einer Gasentladungslampe
sowie Projektor.
-
Technisches Gebiet
-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und ein elektronisches Betriebsgerät
zum Betreiben einer Gasentladungslampe mit einem Gasentladungslampenbrenner
und einer ersten und einer zweiten Elektrode, wobei die Elektroden
vor ihrer ersten Inbetriebnahme einen nominellen Elektrodenabstand
im Gasentladungslampenbrenner aufweisen, der mit der Lampenspannung
korreliert ist.
-
Stand der Technik
-
Gasentladungslampen
werden in jüngerer Zeit aufgrund ihrer hohen Effizienz
vermehrt anstelle von Glühlampen eingesetzt. Dabei sind
Hochdruckentladungslampen bezüglich ihrer Betriebsweise schwieriger
zu handhaben als Niederdruck-Entladungslampen, und die elektronischen
Betriebsgeräte für diese Lampen sind daher aufwendiger.
-
Üblicherweise
werden Hochdruck-Entladungslampen mit einem niederfrequenten Rechteckstrom
betrieben, was auch ,wackelnder Gleichstrombetrieb' genannt wird.
Dabei wird ein im wesentlichen rechteckförmiger Strom mit
einer Frequenz von üblicherweise 50 Hz bis zu einigen kHz
an die Lampe angelegt. Bei jedem Umschwingen zwischen positiver und
negativer Spannung kommutiert die Lampe, da sich auch die Stromrichtung
umkehrt und der Strom damit kurzzeitig zu null wird. Dieser Betrieb
stellt sicher, dass die Elektroden der Lampe trotz eines Quasi-Gleichstrombetriebs
gleichmäßig belastet werden.
-
Gasentladungslampen
werden z. B. für Displaysysteme erfolgreich eingesetzt,
da sie eine hohe Leuchtdichte erzeugen können, die durch
eine kostengünstige Optik weiterverarbeitet werden kann. Displaysysteme
und deren Beleuchtungseinrichtungen sind beispielsweise in den Druckschriften
US 5,633,755 und
US 6,323,982 beschrieben.
Displaysysteme, wie etwa DLP-Projektoren (kurz für „digital light
processing projector”), umfassen eine Beleuchtungseinrichtung
mit einer Lichtquelle, deren Licht auf einen DMD-Chip (kurz für „digital
mirror device chip”) gelenkt wird. Der DMD-Chip umfasst
mikroskopisch kleine schwenkbare Spiegel, die das Licht entweder
auf die Projektionsfläche lenken, wenn das zugehörige
Pixel angeschaltet sein soll oder das Licht von der Projektionsfläche
weg lenken, beispielsweise auf einen Absorber, wenn das zugehörige
Pixel ausgeschaltet sein soll. Jeder Spiegel wirkt somit als Lichtventil,
das den Lichtfluss eines Pixels steuert. Diese Lichtventile werden
vorliegend DMD-Lichtventile genannt. Zur Farberzeugung umfasst ein DLP-Projektor
im Falle einer Beleuchtungseinrichtung, die weißes Licht
aussendet, beispielsweise ein Filterrad, das zwischen Beleuchtungseinrichtung
und DMD-Chip angeordnet ist und Filter verschiedener Farben, beispielsweise
Rot, Grün und Blau enthält. Mit Hilfe des Filterrades
wird aus dem weißen Licht der Beleuchtungseinrichtung Licht
der jeweils gewünschten Farbe sequenziell durchgelassen.
-
Die
Farbtemperatur solcher Displaysysteme hängt in der Regel
mit dem Farbort des Lichtes der Beleuchtungseinrichtung zusammen.
Dieser ändert sich in der Regel mit den Betriebsparametern
der Lichtquellen der Beleuchtungs einrichtung, wie beispielsweise
Spannung, Stromstärke und Temperatur. Weiterhin ist abhängig
von den in der Beleuchtungseinrichtung verwendeten Lichtquellen
das Verhältnis zwischen Stromstärke und Lichtfluss
nicht notwendigerweise linear. Dies führt bei Änderung
der Stromstärke ebenfalls zu einer Änderung des
Farbortes des Lichtes der Lichtquelle und damit zu einer Änderung
der Farbtemperatur des Displaysystems.
-
Weiterhin
ist die Farbtiefe des Displaysystems durch die minimale Einschaltdauer
eines Pixels begrenzt. Zur Erhöhung der Farbtiefe kann
beispielsweise Dithering eingesetzt werden, bei dem einzelne Pixel
mit einer geringeren Frequenz als der regulären Frequenz
von 1/60 Hz geschalten werden. Hierbei kommt es allerdings in der
Regel zu einem für den menschlichen Betrachter sichtbaren
Rauschen.
-
Das
Kontrastverhältnis des Displaysystems ist durch das Verhältnis
des maximalen Lichtflusses bei vollständig geöffneten
Lichtventilen zu minimalen Lichtfluss bei vollständig geschlossenen
Lichtventilen definiert. Zur Erhöhung des Kontrastverhältnisses eines
Displaysystems kann beispielsweise der minimale Lichtfluss bei vollständig
geschlossenen Lichtventilen mittels einer mechanischen Blende weiter verringert
werden. Eine mechanische Blende beansprucht jedoch Platz in der
Beleuchtungseinrichtung oder dem Displaysystem, erhöht
das Gewicht der Beleuchtungseinrichtung oder des Displaysystems
und stellt außerdem eine zusätzliche potentielle
Quelle für Störungen dar. Hochdruckentladungslampen,
wie sie in solchen Displaysystemen eingesetzt werden, können
auch gedimmt betrieben werden, jedoch wirft die gedimmte Betriebsweise
Probleme bezüglich der Elektrodentemperatur und des Bogenansatzes
der Hochdruckentladungslampe auf.
-
Der
Bogenansatz ist beim Betrieb einer Gasentladungslampe mit Wechselstrom
grundsätzlich problematisch. Beim Betrieb mit Wechselstrom
wird während einer Kommutierung der Betriebsspannung eine
Kathode zur Anode und umgekehrt eine Anode zur Kathode. Der Übergang
Kathode-Anode ist prinzipbedingt unproblematisch, da die Temperatur
der Elektrode keinen Einfluss auf ihren anodischen Betrieb hat.
Beim Übergang Anode-Kathode hängt die Fähigkeit
der Elektrode, einen ausreichend hohen Strom liefern zu können,
von deren Temperatur ab. Ist diese zu niedrig, wechselt der Lichtbogen
während der Kommutierung, meistens nach dem Nulldurchgang,
von einer punktförmigen Bogenansatzbetriebsweise in eine
diffuse Bogenansatzbetriebsweise. Dieser Wechsel geht mit einem
oft sichtbaren Einbruch der Lichtemission einher, was als Flackern wahrgenommen
werden kann.
-
Sinnvollerweise
wird die Lampe also in punktförmiger Bogenansatzbetriebsweise
betrieben, da der Bogenansatz hier sehr klein und damit sehr heiß ist.
Das hat zur Folge, dass hier aufgrund der höheren Temperatur
am kleinen Ansatzpunkt weniger Spannung benötigt wird,
um ausreichend Strom liefern zu können. Eine Elektrodenspitze,
die eine gleichmäßige Form mit einer nicht zerklüfteten
Oberfläche aufweist, unterstützt die punktförmige
Bogenansatzbetriebsweise und damit einen sicheren und zuverlässigen
Betrieb der Gasentladungslampe.
-
Als
Kommutierung wird im folgenden der Vorgang betrachtet, bei dem die
Polarität der Spannung der Gas entladungslampe wechselt,
und bei dem daher eine starke Strom- oder Spannungsänderung
auftritt. Bei einer im wesentlichen symmetrischen Betriebsweise
der Lampe befindet sich bei der Mitte der Kommutierungszeit der
Spannungs- oder Stromnulldurchgang. Hierbei ist zu bemerken, dass die
Spannungskommutierung üblicherweise immer schneller abläuft
als die Stromkommutierung.
-
Als
Elektrodenende wird im Folgenden das innere, in den Entladungsraum
des Gasentladungslampenbrenners stehende Ende der Lampenelektrode
bezeichnet. Als Elektrodenspitze wird eine auf dem Elektrodenende
sitzende Nadel- oder Höckerförmige Erhebung bezeichnet,
deren Ende als Ansatzpunkt für den Lichtbogen dient.
-
Ein
großes Problem von Hochdruckentladungslampen stellt die
Veränderung bzw. Verformung der Elektroden über
die gesamte Lebensdauer dar. Dabei ändert sich die Form
der Elektrode weg von der Idealform hin zu einer mehr und mehr zerklüfteten
Oberfläche vor allem am inneren Ende der Elektrode. Überdies
besteht die Gefahr, dass Elektrodenspitzen entstehen, die nicht
in der Mitte der jeweiligen Elektrode angeordnet sind. Der Entladungsbogen
bildet sich immer von Elektrodenspitze zu Elektrodenspitze. Gibt
es mehrere etwa gleichberechtigte Elektrodenspitzen auf einer Elektrode,
so kann es zu einem Bogenspringen und damit zu einem Flickern der
Lampe kommen. Nicht mittig aufgewachsene Elektrodenspitzen verschlechtern
die optische Abbildung, da die Optik eines Projektors oder einer
Leuchte, in den/die eine derartige Entladungslampe eingesetzt ist,
auf eine spezifische Lage des Entladungsbogens ausgelegt und insbesondere
auf den Anfangszustand der Elektroden und des Entladungsbogens eingestellt
ist. In bestimmten Fällen kann es zu einem ungleichmäßigem
Aufwachsen der Elektrodenspitzen kommen, so dass der Lichtbogen
nicht mehr mittig, sondern axial verschoben im Brennergefäß angeordnet
ist. Dies verschlechtert die optische Abbildung des Gesamtsystems
ebenso. Die Zerklüftung hingegen führt zu einer
Vergrößerung des ursprünglichen Elektrodenabstands
und beeinflusst damit auch die Lampenspannung. Da diese proportional
zum Abstand steigt, kann es zu einer verfrühten Lebensdauerabschaltung
kommen, da diese gewöhnlich anspricht, wenn die Lampenspannung
einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Zusammenfassend
ergibt sich eine Reduktion der Lampenlebensdauer und der Qualität
des von der Lampe emittierten Lichts.
-
Aus
dem Stand der Technik sind gegenwärtig keine Lösungen
für diese Problematiken bekannt. Lediglich ergänzend
wird verwiesen auf die
WO 2007/045599
A1 . Während die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende
Problematik am Lampenlebensdauerende auftritt, befasst sich die
genannte Druckschrift mit einer Problematik, die innerhalb der ersten
dreihundert Betriebsstunden auftritt. Innerhalb dieses Zeitraums
kann es zu einem Spitzenwachstum kommen, das zu einer Reduktion
des Elektrodenabstands führt. Dadurch sinkt die Lampenspannung,
so dass der von einem elektronischen Betriebsgerät bereitzustellende
Strom zum Erreichen einer konstanten Leistung erhöht werden
muss. Da elektronische Betriebsgeräte naturgemäß für
einen bestimmten Maximalstrom ausgelegt sind, führt dies zu
Problemen. Um eine Anhebung der Stromauslegung für den
Dauerbetrieb und damit die Entstehung zusätzlicher Kosten
zu verhindern, schlägt die genannte Druckschrift vor, einen
Strompuls an die Elektroden anzulegen dergestalt, dass dadurch die
aufgewachsenen Elektrodenspitzen zurückgeschmolzen werden.
Dadurch kann der Abstand der Elektroden wieder vergrößert,
die Lampenspannung erhöht und damit der erforderliche Strom
abgesenkt werden. Im Gegensatz hierzu betrifft jedoch die vorliegende Erfindung
die Problematik, die Elektroden möglichst über
die gesamte Lebensdauer der Gasentladungslampe in einem optimalen
Zustand zu halten, bei dem die Elektroden in einem Abstand zueinander
stehen, der möglichst dem ursprünglichen Abstand
bei einer neuen Lampe entspricht, sowie die Oberfläche
der Elektrodenenden glatt zu halten mit mittig aufgewachsenen Spitzen,
die einen definierten Ansatzpunkt für den Bogen bilden.
Die Lehre der
WO 2007/045599
A1 löst daher die oben genannte Problematik nicht.
-
Aufgabe
-
Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und ein elektronisches
Betriebsgerät zum Betreiben einer Gasentladungslampe mit
einem Gasentladungslampenbrenner und einer ersten und einer zweiten
Elektrode anzugeben, wobei die Elektroden vor ihrer ersten Inbetriebnahme
einen nominellen Elektrodenabstand im Gasentladungslampenbrenner
aufweisen, und die Gasentladungslampe beim Betrieb des elektronischen
Betriebsgerätes mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren die oben genannte Problematik nicht mehr aufweist. Es
ist ebenfalls Aufgabe der Erfindung, einen Projektor anzugeben,
der solch ein elektronisches Betriebsgerät aufweist.
-
Darstellung der Erfindung
-
Die
Lösung der Aufgabe bezüglich des Verfahrens erfolgt
erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben
einer Gasentladungslampe mit einem Gasentladungslampenbrenner und
einer ersten und einer zweiten Elektrode, wobei die Elektroden vor
ihrer ersten Inbetriebnahme einen nominellen Elektrodenabstand im
Gasentladungslampenbrenner aufweisen, der mit der Lampenspannung
korreliert ist, folgende Schritte umfassend:
- a)
Prüfen, ob die Lampenspannung der Gasentladungslampe kleiner
als eine untere Lampenspannungsschwelle oder größer
als eine obere Lampenspannungsschwelle der Gasentladungslampe ist;
und
- b) Wiederholtes Anlegen einer Gleichspannungsphase mit einem
vorbestimmten zeitlichem Abstand derart, dass
– sie
für eine erste Zeitdauer anliegt, wenn sich die Lampenspannung
zwischen der unteren und der oberen Lampenspannungsschwelle befindet,
– sie
für eine zweite Zeitdauer anliegt, wenn die Lampenspannung
größer ist als die obere Lampenspannungsschwelle,
– sie
für eine dritte Zeitdauer anliegt, wenn die Lampenspannung
kleiner ist als die untere Lampenspannungsschwelle. Durch diese
Maßnahme wird der Elektrodenabstand so geregelt, dass er möglichst
gut dem Nominalwert entspricht.
-
Wenn
die Länge der ersten, zweiten und dritten Zeitdauer abhängig
von der Lampenspannung ist, so kann eine Gute Regelgenauigkeit erzielt
werden, und die Formung der Elektroden ist besonders effizient.
Dabei beträgt die Länge der ersten Zeitdauer bevorzugt
zwischen 0 ms und 200 ms, die Länge der zweiten Zeitdauer
bevor zugt zwischen 2 ms und 500 ms, und die Länge der dritten
Zeitdauer bevorzugt zwischen 5 ms und 500 ms. Die Zeitdauern können
je nach Lampentyp innerhalb dieses Bereiches präzisiert
werden, um eine besonders effiziente Formung der Elektroden zu gewährleisten.
-
In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Länge
der Gleichspannungsphasen bestimmt durch die Änderung beziehungsweise
den Anstieg der Lampenspannung in diesen Gleichspannungsphasen.
Falls das Anstiegskriterium nicht erfüllt sein sollte ist
eine maximale Dauer der Gleichspannungsphasen vorgegeben, die z.
B. wie in der vorhergehenden Ausführungsform wiederum von
der Lampenspannung abhängen kann. Durch diese Maßnahme
wird die Genauigkeit der Elektrodenregelung deutlich erhöht,
und damit die Wahrscheinlichkeit eines zu hohen Energieeintrages
reduziert.
-
Wenn
der vorbestimmte zeitliche Abstand der Gleichspannungsphasen zwischen
180 s und 900 s beträgt, werden die Elektroden nicht über
Gebühr belastet, und die Lebensdauer der Gasentladungslampe
wird nicht beeinträchtigt.
-
Die
obere Lampenspannungsschwelle beträgt bevorzugt zwischen
60 V und 110 V, die untere Lampenspannungsschwelle beträgt
bevorzugt zwischen 45 V und 85 V, insbesondere zwischen 55 V und
75 V. Die Lampenspannungsschwellen können je nach Lampentyp
innerhalb dieses Bereiches präzisiert werden, um das Verfahren
auf diesen Lampentyp hin optimieren zu können.
-
Der
Betrieb der Gasentladungslampe mit einem Wechselstrom, auf dessen
Halbwellen ein Puls höherer Strom stärke aufmoduliert
wird, der zwischen 50 μs und 1500 μs lang ist,
unterstützt die Formung der Elektroden durch das erfindungsgemäße
Verfahren und macht es noch effizienter.
-
Die
Länge der Gleichspannungsphase wird bevorzugt dadurch eingestellt,
dass eine Halbwelle des angelegten Wechselstroms aus mehreren Teilhalbwellen
besteht, wobei ein Teil der Kommutierungen oder alle Kommutierungen
zwischen zwei Halbwellen durch eine kurz darauf erfolgende weitere Kommutierung
wieder rückgängig gemacht wird. Durch diese Maßnahme
können Gleichspannungsphasen erzeugt werden, dessen Länge
ein Vielfaches einer Teilhalbwelle beträgt. Durch eine
statistische Verteilung verschiedener Längen der Gleichspannungsphasen
können im Mittel beliebeige Längen der Gleichspannungsphasen
erzeugt werden und der Energieeintrag in die Elektroden somit genau gesteuert
werden.
-
Wenn
die verschiedenen Teilhalbwellen einer Halbwelle unterschiedliche
Stromstärken an die Gasentladungslampe anlegen, kann das
Verfahren noch verfeinert werden, und der gewünschte gemittelte
Energieeintrag in die Elektrode in kürzerer Zeit eingebracht
werden.
-
Die
Lösung der Aufgabe bezüglich des Betriebsgerätes
erfolgt erfindungsgemäß mit einem elektronischen
Betriebsgerät, dass ein Verfahren nach einem oder mehreren
der vorgenannten Merkmale ausführt. Durch diese Maßnahme
wird das Betriebsgerät in die Lage versetzt, die Gasentladungslampe
optimal zu pflegen.
-
Die
Lösung der Aufgabe bezüglich des Projektors erfolgt
erfindungsgemäß mit einem Projektor mit einem elektronischen
Betriebsgerät wobei der Projektor ausgelegt ist, während
der Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ein Bild zu projizieren, ohne dass dem Bild die Durchführung
des Verfahrens anzusehen ist. Durch diese Maßnahme kann
das Verfahren jederzeit ausgeführt werden, ohne den laufenden
Betrieb zu beeinflussen, und damit kann die Lampe zu jeder Zeit
gepflegt werden.
-
Weitere
vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen
Verfahrens und elektronischen Betriebsgerätes zum Betreiben
einer Gasentladungslampe ergeben sich aus weiteren abhängigen
Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnung(en)
-
Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand
der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche
Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:
-
1 einen
Graphen zur Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Dauer einer
an die Gasentladungslampe angelegten Gleichspannungsphase und der
Lampenspannung für eine erste Ausführungsform
des Betriebsverfahrens;
-
2 einen
Graphen, der eine zweite Ausführungsform des Betriebsverfahrens
veranschaulicht;
-
3 eine Darstellung eines Elektrodenpaares
vor und nach der Optimierung durch das Verfahren in der zweiten
Ausführungsform;
-
4 Den
Verlauf von Lampenspannung und Lampenstrom während einer
Gleichspannungsphase mit unterschiedlicher zeitlicher Auflösung;
-
5 den
Verlauf des Lampenstroms bei einer Betriebsweise mit Maintenancepulsen;
-
6a einen
Graphen, bei dem der Zusammenhang zwischen der Lampenspannung und
der Kommutierfrequenz in einer ersten Ausbildung der dritten Ausführungsform
des Betriebsverfahrens dargestellt ist;
-
6b einen
Graphen, bei dem der Zusammenhang zwischen der Lampenspannung und
der Kommutierfrequenz in einer zweiten Ausbildung der dritten Ausführungsform
des Betriebsverfahrens dargestellt ist;
-
6c eine
Kurvenform des Lampenstroms für die zweite Ausbildung der
dritten Ausführungsform des Betriebsverfahrens;
-
7 einen
Signalflussgraphen zur schematischen Darstellung einer vierten Ausführungsform
eines Betriebsverfahrens;
-
8 den
zeitlichen Verlauf der Lampenspannung nach dem Einschalten einer
Entladungslampe;
-
9 den
zeitlichen Verlauf der Leistung P bezogen auf die nominelle Leistung
Pnom während eines Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens;
-
10 den Zustand des vorderen Teils der Elektroden
im Ausgangszustand (Fig. a)), nach dem Überschmel zen (Fig.
b)), sowie das Wachstum der Elektrodenspitzen in der Anfangsphase
(Fig. c)) und im Zustand abgeschlossener Regeneration (Fig. d)); und
-
11 den
zeitlichen Verlauf des Lampenstroms und der Lampenspannung bei Ansteuerung mit
asymmetrischem Strom-Dutycyle während der Überschmelzphase.
-
12 schematische
Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Beleuchtungseinrichtung
zur Ausführung des Verfahrens,
-
13,
eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels
eines Displaysystems,
-
14,
ein schematisches Diagramm einer Lichtkurve, die bei dem ersten
Ausführungsbeispiel des Displaysystems verwendet ist,
-
15A–C schematische Diagramme von drei
beispielhaften Lichtkurven zum Betrieb einer Beleuchtungseinrichtung
gemäß dem Betriebsverfahren der fünften
Ausführungsform,
-
15D, eine tabellarische Darstellung der Lichtkurve
aus 15C, und
-
15E–G, schematische Diagramme dreier
weiterer beispielhaften Lichtkurven zur exemplarische Erläuterung
des Aufbaus einer Lichtkurve,
-
16,
ein schematisches Diagramm einer beispielhaften Stromstärken-Beleuchtungsstärken-Kennlinie
einer Lichtquelle zum Betrieb einer Beleuchtungseinrichtung gemäß der
Erfindung.
-
17 einen
schematischen Stromlaufplan einer beispielhaften Schaltungsanordnung
zum Ausführen des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens.
-
Bevorzugte Ausführung
der Erfindung
-
Erste Ausführungsform
-
1 zeigt
einen Graphen zur Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Dauer
einer an die Gasentladungslampe angelegten Gleichspannungsphase
und der Lampenspannung für eine erste Ausführungsform
des Erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens. Das
erfindungsgemäße Verfahren stellt einen definierten
Abstand der Elektrodenspitzen und eine möglichst glatte,
wenig zerklüftete Form der Elektrodenenden über
die gesamte Lebensdauer der Gasentladungslampe sicher. Dies wird
durch Gleichspannungsphasen erreicht, die nach Bedarf die Elektrodenenden überschmelzen
und auch ein Elektrodenwachstum fördern.
-
Im
Folgenden wird erläutert, was eine Gleichspannungsphase
ist: Gleichspannungsphasen bestehen aus dem Auslassen von wenigen
Kommutierungen. Diese Auslassungen werden so platziert, dass die
Elektroden jeweils immer nur wechselseitig belastet werden, dass
heißt einmal wirkt die eine Elektrode während
einer Gleichspannungsphase als Anode, dann wirkt nach einer Pause
mit normalem Lampenbetrieb die andere Elektrode während
einer Gleichspannungsphase als Anode. Die Frequenz an sich wird
nicht verändert. Bei einer positiven Gleichspannungsphase
wird immer nur eine erste Elektrode der Gasentladungslampe aufgeheizt,
bei einer negativen Gleichspannungsphase wird immer nur eine zweite
Elektrode der Gasentladungslampe aufgeheizt. Da eine positive Gleichspannungsphase
immer nur auf die erste Elektrode und eine negative Gleichspannungsphasen
immer nur auf die zweite Elektrode der Gasentladungslampe wirkt,
können je nach Vorgehensweise verschiedene Zustände
der Gasentladungslampenelektroden verändert werden. In einem
alternativen Verfahren werden genau genommen keine Kommutierungen
ausgelassen, sondern jede „normale” Kommutierung
durch eine gleich auf sie folgende weitere Kommutierung „rückgängig” gemacht.
Es werden also durch dieses Betriebsschema Pseudokommutierungen
erzeugt, die im Prinzip eine Auslassung einer Kommutierung nachbilden,
aber real zwei schnell hintereinander ausgeführte Kommutierungen
darstellen. Dies ist aus technischen Gründen manchmal notwendig,
um die das erfindungsgemäße Verfahren ausführende
Schaltungsanordnung einfacher gestalten zu können. Je nach Länge
und den daraus resultierenden Energieeintrag der Gleichspannungsphasen
können verschiedene physikalische Prozesse im Gasentladungslampenbrenner
forciert werden.
-
Sehr
lange Gleichspannungsphasen mit hohem Energieeintrag schmelzen das
ganze Ende der betreffenden Elektrode für kurze Zeit auf.
Während der kurzen Zeitdauer, in der das Elektrodenende
flüssig ist, formt sich durch die Oberflächenspannung des
Elektrodenmaterials das Ende kugelförmig oder oval ein.
Die Elektrodenspitzen schmelzen ab und werden durch die Oberflächenspannung
des Elektrodenmaterials neutralisiert. Daraus resultiert eine geringe
Vergrößerung der Bogenlänge und damit
der Lampenspannung durch die Rückbildung der Elektrodenspitzen.
-
Kurze
Gleichspannungsphasen bewirken lediglich ein Überschmelzen
der Elektrodenspitzen, so dass die Form der Elektrodenspitzen beeinflusst
werden kann. Dies wird dazu benutzt, die Elektrodenspitzen über
die gesamte Brenndauer in möglichst optimaler Form zu halten,
und eine definierte mittig ansetzende Spitze zu Erzeugen.
-
Ein
sogenannter Maintenancepuls kann das Spitzenwachstum der Elektrodenspitze
beschleunigen, und wird vorzugsweise nach einer langen Gleichspannungsphase
angewandt, um auf das ovale oder runde Elektrodenende wieder eine
Elektrodenspitze aufwachsen zu lassen, die einen guten Bogenansatzpunkt
erzeugt. Als Maintenancepuls wird in diesem Zusammenhang ein kurzer
Strompuls bezeichnet, der kurz vor oder kurz nach der Kommutierung
an die Gasentladungslampe angelegt wird, um die Elektrode zu heizen.
Die Länge des Maintenancepulses ist zwischen 50 μs
und 1500 μs lang, wobei die Stromhöhe des Maintenancepulses
größer ist als im stationären Betrieb.
Damit wird ein Überschmelzen des äußeren
Endes der Elektrodenspitze erreicht, deren thermische Trägheit
eine Zeitkonstante von ca. 100 μs aufweist.
-
In
einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird die Lampe in regelmäßigen Abständen
unabhängig von der Lampenspannung und der bisherigen Brenndauer
immer mit einer Gleichspannungsphase beaufschlagt, dessen Länge
von der Lampenspannung abhängt. Das Verfahren verwendet
nun die Kennlinie VT nach 1 für
die Berechnung der Länge der Gleichspannungsphasen, die
an die Gasentladungslampe angelegt werden.
-
Bei
einer sehr geringen Lampenspannung, die normalerweise bei einer
neuen Gasentladungslampe auftritt, und die den linken Teil der Kennlinie VT
betrifft, werden verlängerte Gleichspannungsphasen an die
Gasentladungslampe angelegt, um die aufwachsenden Elektrodenspitzen
abzuschmelzen und den Elektrodenabstand nicht zu klein werden zu lassen.
Je kleiner die Lampenspannung ist, desto länger sind die
Gleichspannungsphasen. Die Gleichspannungsphasen werden unterhalb
einer minimalen Lampenspannung an die Lampe angelegt. Der Bereich
der minimalen Lampenspannung variiert je nach Lampentyp zwischen
45 V–85 V, insbesondere zwischen 55 V–75 V. Bei
der Gasentladungslampe der vorliegenden Ausführungsform
liegt die Minimalspannung bei 65 V. Unterhalb 65 V Lampenspannung
werden also längere Gleichspannungsphasen an den Gasentladungslampenbrenner
angelegt. Die Länge der Gleichspannungsphasen beträgt
in der bevorzugten Ausführungsform bei 65 V 40 ms, wobei die
Gleichspannungsphasen mit sinkender Spannung länger werden,
um dann bei 60 V eine Länge von 200 ms zu erreichen. Die
Länge der Gleichspannungsphasen kann je nach Lampentyp
zwischen 5 ms und 500 ms variieren. Die Gleichspannungsphasen werden
in regelmäßigen Abständen an die Gasentladungslampe
angelegt. Die Abstände sind abhängig von der Lampenspannung,
nicht jedoch kürzer als 180 s. Bei der bevorzugten Ausführungsform beträgt
die Dauer zwischen zwei Gleichspannungsphasen 180 s bei 60 V Lampenspannung,
wobei sie bis auf 300 s bei 65 V Lampenspannung ansteigt. Die Zeitspanne
zwischen zwei Gleichspannungsphasen kann je nach Lampentyp zwischen
180 s und 900 s variieren. Zusammenfassend kann also gesagt werden,
dass bei niedrigerer Spannung die Gleichspannungsphasen öfter
an die Gasentladungslampe angelegt werden und auch länger
und somit Energiereicher sind. Zwischen den Gleichspannungsphasen wird
im normalen Betrieb immer mit einem Maintenancepuls gearbeitet,
um das mittige Wachstum von Elektrodenspitzen auf dem Elektrodenende
zu fördern.
-
Bei
einer optimalen Lampenspannung im mittleren Bereich der Kennlinie
VT werden nur sehr kurze Gleichspannungsphasen an die Gasentladungslampe
angelegt, die lediglich die Elektrodenspitzen kurz Anschmelzen und
damit in Form halten. Die Länge der Gleichspannungsphasen
beträgt in der bevorzugten Ausführungsform etwa
40 ms. Die Länge der Gleichspannungsphasen kann je nach Lampentyp
zwischen 0 ms und 200 ms liegen. Bei manchen Lampentypen kann auf
die Gleichspannungsphasen in diesem Bereich auch ganz verzichtet
werden.
-
Wird
die Gasentladungslampe älter, so steigt die Lampenspannung
an, bedingt durch den Rückbrand der Elektroden und den
damit längeren Lichtbogen. Bei älteren Lampen
ist die Gefahr groß, dass das Elektrodenende zerklüftet
ist, und die Elektrodenspitzen nicht mehr mittig aufwachsen können. Daher
werden lange und energiereiche Gleichspannungsphasen an den Gasentladungslampenbrenner angelegt,
die die Elektrodenenden leicht Überschmelzen und damit
eine möglichst glatte Elektrodenoberfläche erzeugen.
Dies kann als ein Polieren der Form des Elektrodenendes angesehen
werden. Die Gleichspannungsphasen werden oberhalb einer maximalen
Lampenspannung an die Gasentladungslampe angelegt. Die maximale
Lampenspannung kann dabei je nach Lampentyp in einem Bereich zwischen
60 und 110 V variieren, bei der Gasentladungslampe der bevorzugten
Ausführungsform beträgt die maximale Lämpenspan nung
75 V. Die Dauer der Gleichspannungsphasen variiert in der bevorzugten
Ausführungsform von 30 ms bei 75 V bis zu 120 ms bei 110
V Lampenspannung des Gasentladungslampenbrenners. Die Dauer der
Gleichspannungsphasen kann dabei je nach Lampentyp von 2 ms bis
zu 500 ms variieren. Die Zeitspanne zwischen zwei Gleichspannungsphasen
beträgt in der vorliegenden Ausführungsform 300
s bei 75 V Lampenspannung, und sinkt auf 180 s bei 110 V Lampenspannung.
Die Zeitspanne zwischen zwei Gleichspannungsphasen kann je nach
Lampentyp zwischen 180 s und 900 s variieren. Zusammenfassend kann
gesagt werden, dass die Dauer der Gleichspannungsphasen bei zunehmender
Lampenspannung steigt, wobei die Gleichspannungsphasen mit zunehmender
Lampenspannung häufiger an die Gasentladungslampe angelegt
werden.
-
Zweite Ausführungsform
-
In
einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens wird die Länge
der Gleichspannungsphasen nicht über eine Kennlinie gesteuert,
sondern die Länge der Gleichspannungsphasen wird über
die Lampenspannung in der Gleichspannungsphase selbst geregelt.
Dazu weist die das Verfahren ausführende Schaltungsanordnung
eine Messeinrichtung auf, die die Lampenspannung und vor allem die Änderung der
Lampenspannung während einer Gleichspannungsphase messen
kann. Die Änderung der Lampenspannung während
der Gleichspannungsphase wird auf ein Abbruchkriterium hin ausgewertet,
und die Gleichspannungsphase bei Erreichen des Abbruchkriteriums
beendet. 2 zeigt einen Graphen, der das
Verfahren der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
Es gibt zwei Schwellwerte, bei deren Unter- beziehungsweise Überschreitung
das Verfahren der zweiten Ausführungsform ausgeführt
wird. Solange die Lampenspannung innerhalb des optimalen Bereiches
zwischen den Schwellwerten von 65 V und 75 V liegt, wird die Gasentladungslampe
im Normalbetrieb ohne Anlegen von Gleichspannungsphasen betrieben.
Verlässt die Lampe aber diesen Spannungsbereich, so werden
Gleichspannungsphasen an die Lampe angelegt. Die Länge
der Gleichspannungsphasen richtet sich nach der Lampenspannung und
vor allem nach der Änderung der Lampenspannung, die während
der Gleichspannungsphasen anliegt. Die Gleichspannungsphasen werden
solange beibehalten, bis die Lampenspannung um einen zuvor berechneten
oder einem vorgegebenen Wert ΔU1, ΔU2 angestiegen ist. Der Spannungsanstieg der Lampenspannung
in der Gleichspannungsphase beträgt je nach Gasentladungslampe
zwischen 0,5 V und 8 V. In einer bevorzugten Ausführungsform
beträgt der gewünschte Spannungsanstieg zwischen
3 V bei 60 V und 1,5 V bei 65 V. Wird der Lampenspannungsanstieg
innerhalb einer vorgegebenen Maximalzeit nicht erreicht, so wird
die Gleichspannungsphase beendet, um die Elektroden nicht zu schädigen.
Nach einer Sperrzeit, in der keine Gleichspannungsphasen angelegt
werden dürfen, wird das Verfahren von neuem ausgeführt,
d. h. es wird die Lampenspannung gemessen und eine weitere Gleichspannungsphase
angelegt, wenn die Lampenspannung außerhalb des optimalen
Bereiches von 65–75 V liegt. Diese Schritte werden periodisch
so oft wiederholt, bis die Lampenspannung wieder im optimalen Bereich
liegt.
-
In
den im folgenden beschriebenen Verfahren wird eine Gleichspannungsphase,
die bisher immer aus einer positiven Phase für die erste
Elektrode und einer negativen Phase für die zweite Elektrode bestand,
in diese zwei Phasen aufgeteilt, um unterschiedliche Zustände
der beiden Lampenelektroden zu behandeln. In einer ersten Ausbildung
der zweiten Ausführungsform, die zum Ausgleichen einer
asymmetrischen Elektrodengeometrie geeignet ist, wird die Länge
der Gleichspannungsphase für den zuvor berechneten Spannungsanstieg
für die erste Elektrode bestimmt, und in einer darauffolgenden
inversen Gleichspannungsphase auf die zweite Elektrode angewandt.
-
In
einer zweiten Ausbildung, die symmetrisch auf beide Elektroden wirkt,
wird die Länge der Gleichspannungsphasen für jede
Elektrode aus dem Spannungsanstieg während der Gleichspannungsphasen
berechnet. Die Höhe des Spannungsanstiegs ist hierbei für
beide Gleichspannungsphasen gleich.
-
In
einer dritten Ausbildung findet eine individuelle Elektrodenformung
zur Zentrierung des Lichtbogens in der Brennerachse statt. In der
dritten Ausbildung werden folgende Verfahrensschritte ausgeführt:
Im
ersten Schritt wird die Länge der Elektrodenspitze gemäß der
Relation:
berechnet.
-
In
einem zweiten Schritt wird die Dauer oder der Spannungsanstieg der
Gleichspannungsphase für die gewünschte Verschiebung
des Elektrodenschwerpunktes proportional zur individuellen Länge der
Elektrodenspitze berechnet:
-
Für
eine asymmetrische Elektrodengeometrie nach der ersten Ausbildung
gilt:
ΔU
= ΔUGleichspannungsphase_ersteElektrode + ΔUGleichspannungsphase_zweiteElektrode.
-
Für
eine symmetrische Elektrodengeometrie nach der zweiten Ausbildung
gilt:
T = TGleichspannungsphase_ersteElektrode + TGleichspannungsphase_zweiteElektrode.
-
Durch
die dritte Ausbildung der zweiten Ausführungsform des Verfahrens
ergeben sich neue Vorteile, die die bisherigen Verfahren nach dem
Stand der Technik nicht leisten können. Durch die Möglichkeit
des asymmetrischen Einbringens von Energie in die jeweiligen Elektroden
ergibt sich die Möglichkeit, den Elektrodensystemschwerpunkt
zu zentrieren und in seiner zentrierten Lage über die Lebensdauer
zu halten. Durch die zentrierte Lage des Elektrodenschwerpunkts
innerhalb des Brennergefäßes ergibt sich eine
stabilere und effektivere Lichtausbeute durch das optische System,
das auf eine definierte Elektrodenlage hin berechnet wurde. Der
Entladungsbogen bleibt die ganze Lebensdauer der Lampe über
im Fokus. Dadurch, dass die Bogenansatzpunkte sich immer mittig
auf der Elektrode befinden, ergibt sich ein durchschnittlicher Maximaler
Abstand des Entladungsbogens von der Brennergefäßwand über
die gesamte Lebensdauer, der eine Entglasung des Brennergefäßes
wirksam vermindert. In einem fortgeschrittenen optischen System
wäre es auch denkbar, dass das optische System seinen Gesamtwirkungsgrad
durch eine Regelschleife, die die Elektrodenformungsmechanismen
mit umfasst, optimieren und damit maximieren kann.
-
Natürlich
ist auch ein Verfahren denkbar, dass die erste Ausführungsform
und die zweite Ausführungsform gemischt verwendet, um die
Elektroden und die Elektrodenspitzen in optimalem Zustand zu erhalten.
Eine Vorteilhafte Mischung könnte umfassen, dass bei Lampenspannungen
unterhalb der unteren Lampenspannungsschwelle ein Verfahren der
zweiten Ausführungsform verwendet wird, bei dem die Länge
der Gleichspannungsphase durch die Lampenspannungsänderung
während dieser Gleichspannungsphase bestimmt wird, und
dass bei Lampenspannungen oberhalb der oberen Lampenspannungsschwelle
ein Verfahren der ersten Ausführungsform verwendet wird,
bei dem die Länge der Gleichspannungsphase berechnet oder
durch eine Kennlinie vorgegeben wird.
-
3 zeigt eine Darstellung eines Elektrodenpaares
vor und nach der Optimierung des Verfahrens in der zweiten Ausführungsform.
In der 3a ist ein Elektrodenpaar 52, 54 mit
den Elektrodenenden 521, 541 und den Elektrodenspitzen 523, 543 vor der
Anwendung des Verfahrens in der zweiten Ausführungsform
zu sehen. Der Mittelpunkt 57 der Elektroden liegt nicht
im optimalen Mittelpunkt 58 des Brennergefäßes,
da die Elektrodenspitze 543 wesentlich weiter aufgewachsen
ist als die Elektrodenspitze 523. Daher wird das Verfahren
in seiner zweiten Ausführungsform mit der Ausbildung zum
Ausgleichen einer asymmetrischen Elektrodengeometrie angewandt.
Nach der Durchführung des Verfahrens, sehen die Elektroden 52, 54 aus
wie in 3b dargestellt: beide Elektrodenspitzen 523, 543 sind
wieder gleich lang, der Mittelpunkt 57 zwischen den Elektrodenspitzen
liegt wieder im Brennermittelpunkt 58. Der Entladungsbogen
brennt wieder optimal im Mittelpunkt des Brennergefäßes,
und der optische Wirkungsgrad des Gesamtsystems ist maximiert.
-
4 zeigt
den Verlauf der Lampenspannung UDC und des
Lampenstroms IDC während einer Gleichspannungsphase
mit unterschiedlicher zeitlicher Auflösung. Im oberen Graphen
sind die beiden Kurven in einer geringen zeitlichen Auflösung
von 4 ms/DIV dargestellt. Es ist vor allem am Strom gut zu sehen,
dass die positive wie die negative Gleichspannungsphase jeweils
aus 3 normalen Halbwellen zusammengesetzt ist. Dies ist gut an den
2 nadelförmigen Stromimpulsen 61, 62 zu
erkennen, die die Gleichspannungsphase in 3 Bereiche aufteilt. Auch in
der Lampenspannung sind diese Pulse zu sehen. Der untere Graph zeigt
einen dieser Pulse in einer größeren zeitlichen
Auflösung von 8 μs. Hier ist vor allem an der
Lampenspannung UDC gut die Doppelkommutierung
zu sehen, die Spannung UDC springt mit einer
positiven Flanke auf ihren oberen Wert und etwa 2 μs später
wieder mit einer negativen Flanke auf ihren unteren Wert, bei dem
sie bis zur nächsten Kommutierungsstelle bleibt. Der Lampenstrom
IDC will nach der ersten Kommutierung umschwingen,
ist aber zu langsam, so dass nur ein geringer Stromeinbruch während
der 2 us zu verzeichnen ist. Dies kommt daher, weil die Stromkommutierung
wie Eingangs schon erwähnt langsamer abläuft als
die Spannungskommutierung.
-
5 zeigt
einen Verlauf des Lampenstroms, bei dem die Gasentladungslampe mit
den oben erwähnten Maintenancepulsen MP betrieben wird.
Auch hier ist deutlich zu sehen, dass die Gleichspannungsphase DCP
aus zwei Halbwellen HW zusammengesetzt ist, da zwei Maintenancepulse
MP in der Gleichspannungsphase auftreten.
-
Die
Gleichspannungsphasen werden also aus Halbwellen der normalen Betriebsfrequenz
zusammengesetzt, so dass die höchste Betriebsfrequenz immer
ein ganzzahliges oder gebrochenrationales Vielfaches der Frequenz
der Gleichspannungsphasen beträgt.
-
Dritte Ausführungsform
-
In
einer dritten Ausführungsform des Verfahrens findet eine
kontinuierliche Anpassung der Betriebsfrequenz in Abhängigkeit
von der Lampenspannung statt. Dabei kann das Verfahren in verschiedenen
Ausbildungen betrieben werden. In einer ersten Ausbildung der dritten
Ausführungsform, die in 6a dargestellt
ist, wird die Betriebsfrequenz in diskreten Schritten, abhängig
von der Lampenspannung verändert. Dabei wird die Frequenz
höher, je größer die Lampenspannung ist.
Da aufgrund verschiedener Randbedingungen im Gesamtsystem nur zu
bestimmten Zeiten eine Kommutierung stattfinden kann, kann die Betriebsfrequenz
nur eine beschränkte Anzahl an Frequenzwerten annehmen.
Wird die Gasentladungslampe z. B. in einem Videoprojektor mit einem
Farbrad betrieben, so kann die Betriebsfrequenz der Gasentladungslampe
nur dann kommutiert werden, wenn das Farbrad in einer Stellung ist, bei
der gerade von einem Farbsegment auf das nächste gewechselt
wird. Durch die gleichmäßige Umdrehungszahl des
Farbrades, die wiederum von der Bildwiederholfrequenz des Videobildes
abhängt, ist grundsätzlich die Frequenz der Kommutierungen über
einen Umlauf des Farbrades fest vorgegeben.
-
Um
die Gasentladungslampe optimal zu betreiben, soll aber bei einer
bestimmten Lampenspannung immer eine feste Betriebsfrequenz gefahren werden.
Im vorliegenden Beispiel wird z. B. bei einer Lampenspannung zwischen
0 V und 50 V ein Lampenstrom mit einer Betriebsfrequenz von 100
Hz an die Gasentladungslampe angelegt. Da die Betriebsfrequenz aber
aufgrund obiger Randbedingungen nur einige diskrete Frequenzwerte
annehmen kann, ist die Anpassung der Betriebsfrequenz an die Lampenspannung
recht grob. Die höchste Betriebsfrequenz ist die Frequenz,
bei der zu allen möglichen Kommutierungszeitpunkten auch
eine Kommutierung durchgeführt wird. Diese Frequenz ist
die höchste im System darstellbare Frequenz. Die möglichen
Kommutierungszeitpunkte, die durch die oben erwähnten Randbedingungen
z. B. eines Farbrades vorgegeben sind, werden wie oben schon erwähnt auch
als Kommutierungsstellen bezeichnet.
-
In
einer zweiten Ausbildung der dritten Ausführungsform des
Verfahrens wird die Betriebsfrequenz der Gasentladungslampe anhand
einer Kennlinie kontinuierlich angepasst. Die Kennlinie einer bevorzugten
Ausführungsform ist in 6b dargestellt. Bis
zu einer gewissen Lampenspannung von hier 50 V bleibt die Betriebsfrequenz
immer gleich bei etwa 100 Hz. Ab einer Lampenspannung über
50 V steigt die Betriebsfrequenz kontinuierlich bis zu einer Lampenspannung
von 150 V an. Aufgrund der obigen Ausführungen kann nicht
jede Betriebsfrequenz direkt angefahren werden. Es wird daher mit
einem Verfahren gearbeitet, bei dem der Wechselrichter die Gasentladungslampe
mit einer Abfolge von diskreten Frequenzen betreibt, die alle einen
ganzzahligen oder gebrochenrationalen Bruchteil der höchsten
Betriebsfrequenz darstellen. Um diese niedrigeren Frequenzen darzustellen,
wird nicht an jeder Kommu tierungsstelle wirklich kommutiert, sondern
es werden jeweils zwei oder mehr Teilhalbwellen zu einer resultierenden
Halbwelle HW zusammengefasst, so dass die Periodendauer der resultierenden
Halbwelle ein ganzzahliger oder gebrochenrationaler Faktor der ursprünglichen
Teilhalbwelle ist, wie in 5 dargestellt.
Dadurch wird ein Kommutierungsmuster erzeugt, dass im zeitlichen
Verlauf ein sehr unregelmäßiges Erscheinungsbild
zeigen kann. Das Kommutierungsmuster besteht aus einer Hintereinanderschaltung
von Halbwellen verschiedener diskreter Frequenzen. Eine das Verfahren
ausführende Steuerung mixt nun diese diskreten Frequenzen
in ihrer Häufigkeit so, dass der zeitliche Mittelwert der
Frequenzen der gewünschten einzustellenden Betriebsfrequenz
der Gasentladungslampe entspricht. 6c zeigt
eine beispielhafte Kurvenform mit Kommutierungsstellen 31, 32, 33, 34, 35,
bei denen Bedarfsweise eine Kommutierung erfolgen kann. Erfolgt bei
jedem dieser Punkte eine Kommutierung, so wird die höchste
Betriebsfrequenz erzeugt, und eine Halbwelle ist jeweils genau eine
Teilhalbwelle lang. Auch bei dieser Ausführungsform gibt
es wieder die Möglichkeiten, Kommutierungen wirklich auszulassen, oder
anstatt die Kommutierung auszulassen, zwei schnelle Kommutierungen
hintereinander auszuführen. Dadurch, dass die Kommutierungen
nur nach Bedarf ausgeführt werden, und dadurch mindestens zwei
verschiedene grob abgestufte Frequenzen erzeugt werden, wobei diese
dann durch ihre Häufigkeit des Auftretens auf eine sehr
fein einstellbare resultierende mittlere Frequenz eingestellt werden
können, können alle Randbedingungen eingehalten
werden und trotzdem die Gasentladungslampe im zeitlichen Mittel
mit der optimalen Frequenz betrieben werden. Dies hat den Vorteil,
dass die vorgegebenen Kommutierungsstellen, die oft von Videoprojektionssystemen,
bei denen der Hersteller des Videoprojektionssystems eine feste
Frequenz vorgibt, um die Synchronisation mit dem Videosignal sowie
mit einer im optischen System befindlichen Farbwechseleinheit bewerkstelligen
zu können, benötigt werden, immer eingehalten
werden, und das Verfahren damit auch bei Anwendungen durchführbar
ist, bei denen durch die Kommutierungsstellen eine feste Frequenz vorgegeben
ist. Wie in dieser Figur zu erkennen ist, ist das Verfahren auch
dann geeignet, wenn die möglichen Kommutierungsstellen
an sich nicht immer gleich beabstandet sind. Bei vielen fortschrittlichen Videoprojektionssystemen
sind die verschiedenen Farbsektoren des Farbrades auch verschieden
breit, so dass die zeitlichen Abstände der möglichen
Kommutierungsstellen unterschiedlich sind. Dies ist bei dem vorliegenden
Verfahren kein Problem, da die übergeordnete Steuereinheit
dies berücksichtigen kann und aus der Vielzahl an Frequenzen,
die die unterschiedlichen Halbwellen aufweisen, durch die oben erwähnte
zeitliche Häufigkeitsverteilung den zeitlichen Mittelwert
der resultierenden Frequenz exakt an die vorgegebene Betriebsfrequenz
der Gasentladungslampe anpassen kann.
-
Vierte Ausführungsform
-
7 zeigt
einen Signalflussgraphen zur schematischen Darstellung einer vierten
Ausführungsform des Verfahrens. Dieses beginnt im Schritt 100 mit
dem Starten, d. h. Zünden der Lampe. Anschließend
wird im Schritt 120 geprüft, ob mindestens ein
Parameter in einem Wertebereich liegt, der damit korreliert ist,
dass die erste und/oder die zweite Elektrode zerklüftet
ist. Als dieser Parameter kommt bevorzugt die Lampenspannung oder
die Betriebsdauer seit der ersten Inbetriebnahme oder seit der letzten
Durchführung des Verfahrens oder der Abstand der Elektroden
in Betracht. Wird die Frage mit Nein beantwortet, wird die Gasentladungslampe
im Schritt 150 weiter im normalen Lampenbetrieb betrieben.
Wird die Frage mit ja beantwortet, so wird die Lampe zunächst
ebenfalls im Schritt 125 im normalen Lampenbetrieb betrieben.
Während dieser Zeit wird aber regelmäßig überprüft,
ob ein Startkriterium für das Überschmelzen erfüllt
ist. Das Startkriterium kann z. B. das erreichen einer bestimmten
Lampenspannung UBSSoll sein. Während
dieser Zeit wird im normalen Lampenbetrieb kein Überschmelzschritt vorgenommen.
Sobald das Startkriterium erfüllt ist, wird im Schritt 135 das Überschmelzen
der Elektroden initiiert. Bevorzugt in äquidistanten Zeitabständen
wird im Schritt 140 geprüft, ob ein Abbruchkriterium
für das Ende der Überschmelzphase erfüllt
ist. Dies kann bevorzugt dann sein, wenn die Lampenspannung über
einen Sollwert UBASoll angestiegen ist. Wird
dies verneint, wird Schritt 135 fortgesetzt und anschließend
wieder im Schritt 140 die Abfrage vorgenommen. Diese Wiederholung
der Schritte 135, 140 erfolgt so lange, bis im
Schritt 140 die Frage bejaht wird, wonach das Verfahren
weitergeht zu Schritt 150 wo während des normalen
Lampenbetriebs im stationären Zustand neue Elektrodenspitzen
auf dem vorderen Teil der Elektroden aufgewachsen werden. Während
dieser Zeit wird in regelmäßigen Abständen zu
Schritt 120 verzweigt, um eine kontinuierliche Regelschleife
zu gewährleisten, die die Elektroden der Gasentladungslampe
immer in möglichst optimalen Zustand erhält.
-
8 zeigt
in schematischer Darstellung den zeitlichen Verlauf der Lampenspannung
UB einer Entladungslampe nach ihrem Einschalten.
Wie zu erkennen ist, wird die Lampe innerhalb der ersten 45 s mit
einer Leistung P betrieben, die kleiner als die nominelle Leistung
Pnom ist. Diese Phase wird als Hochlaufphase
bezeichnet, während der der Lampe zugeführte Strom
begrenzt wird, um die Gasentladungslampe beziehungsweise das elektronische
Betriebsgerät nicht zu überlasten. Im Bereich
nach 45 s ist zwar die Lampenspannung UB noch
nicht auf ihren Dauerbetriebswert angestiegen, jedoch wird dort
die Lampe bereits mit der nominellen Leistung Pnom betrieben,
d. h. dass dort keine Strombegrenzung mehr aktiv ist. Diese Phase
wird als Leistungsregelungsphase bezeichnet, während der
die Lampe im wesentlichen mit ihrer nominalen Leistung betrieben wird.
Der normale Lampenbetrieb setzt sich somit zusammen aus einer Hochlaufphase,
die mit dem Start der Lampe beginnt, und einer Leistungsregelungsphase,
die sich an die Hochlaufphase anschließt und nach einer
gewissen Zeit in den stationären Zustand übergeht,
während dem die Gasentladungslampe im wesentlichen mit
ihren nominellen Parametern betrieben wird. Besonders die Hochlaufphase
nach dem Einschalten bis 45 s ist zur Durchführung des Verfahrens
besonders geeignet, da dort die Brennertemperatur noch niedrig ist
und der Benutzer die Lampe noch nicht zum vorgesehenen Zweck betreibt.
-
9 zeigt
in schematischer Darstellung den zeitlichen Verlauf des Verhältnisses
der Leistung P zur nominellen Leistung Pnom in
Prozent sowie der Lampenspannung UB während
der Durchführung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
des Verfahrens. Zunächst, d. h. im normalen Betrieb und
vorliegend bis zum Zeitpunkt t1, wird die
Entladungslampe mit der nominellen Leistung Pnom betrieben.
Anschließend wird die Leistung P abgesenkt auf 30% der
nominellen Leistung. Dies führt zur Abkühlung
der Entladungslampe, aus der sich die bereits im Zusammenhang mit 2 erwähnten
Vorteile ergeben. Anschließend, d. h. zum Zeitpunkt t2, wird zum Überschmelzen der Elektroden
die Entladungslampe mit einem Lampenstrom I betrieben, der zwischen
150 und 200% des nominellen Lampenstroms Inom beträgt.
Ab dem Zeitpunkt t3 wird die Lampe mit einer Leistung
betrieben, die circa 75% der nominellen Leistung Pnom beträgt.
Daran anschließend, d. h. ab dem Zeitpunkt t4,
wird die Leistung in 5%-Schritten, die jeweils circa 20 Minuten
dauern, bis zum Erreichen der nominellen Leistung Pnom oder
sogar darüber hinaus erhöht, was zum Aufwachsen
neuer Elektrodenspitzen führt. Wie sich aus dem Verlauf
der Lampenspannung UB erkennen lässt,
sinkt diese ausgehend von einem konstanten Wert, der sich während
des Betriebs der Entladungslampe mit der Leistung Pnom eingestellt
hat, während des Betriebs mit geringerer Leistung ab und
steigt danach allmählich wieder an.
-
10a) bis d) zeigen den Zustand der vorderen Teile
der Elektroden in unterschiedlichen Stadien der Durchführung
des Verfahrens. 4a) zeigt den Zustand
vor der Durchführung des Verfahrens. Die vorderen Teile
der Elektroden sind deutlich zerklüftet, die Elektrodenspitzen
sind außermittig angeordnet, der Abstand der Elektroden
beträgt da. Der Zustand kurz nach dem Überschmelzen
der vorderen Teile der Elektroden ist in 10b)
wiedergegeben. Deutlich erkennbar ist die Halbkugelform der vorderen
Teile der Elektroden, die sich beim Überschmelzen aufgrund
der Oberflächenspannung ergibt. Anstelle der Zerklüftungen
zeigt sich nunmehr eine glatte Elektrodenoberfläche. Der
Abstand ist angewachsen auf db. In diesem
Zustand genügen kleine Unregelmäßigkeiten
auf den Elektroden, um ein Hüpfen der Bogenansatzpunkte
zu ermöglichen, was in einem Flickern der Entladungslampe
resultieren würde. Deshalb wird im in c)
dargestellten Schritt begonnen, Elektrodenspitzen auf die vorderen
Teile der Elektroden aufzuwachsen. Durch das Aufwachsen der Elektroden
verkürzt sich der Abstand. Er beträgt nunmehr
dc, wobei gilt: da < dc < db. 4d) schließlich zeigt den Zustand
nach der abgeschlossenen Regeneration, d. h. nach dem Schritt des
Aufwachsens der Elektrodenspitzen. Die Oberfläche der Vorderseite
der Elektroden ist nach wie vor unzerklüftet, wobei jedoch
Elektrodenspitzen aufgewachsen sind, wodurch sich der Abstand dd gegenüber der Darstellung von c) verringert hat. Es gilt: dd ≤ da < dc < db. Im Vergleich mit 4a fällt
auch die größere Lichtausbeute auf.
-
Während
eine bevorzugte Anwendung von Entladungslampen und damit des Verfahrens
Projektoren sind, betrifft das Verfahren jedoch alle Arten von Entladungslampen,
insbesondere beispielsweise auch Xenon-Autolampen. Es sei noch einmal
darauf hingewiesen, dass für die Durchführung
des Verfahrens die bisher zum Betreiben einer Entladungslampe verwendeten
elektronischen Betriebsgeräte nicht auf eine höhere
Belastung ausgelegt werden müssen, da das Strom-Zeit-Integral
entscheidend ist, weshalb gegebenenfalls ein niedrigerer Strom einfach
etwas länger angelegt wird.
-
11 zeigt
den zeitlichen Verlauf des Lampenstroms, oben, und der Lampenspannung
UB, unten, bei Ansteuerung mit asymmetrischem
Strom-Dutycyle während der Überschmelzphase. Gut
zu erkennen ist, dass einzelne Kommutierungen unmittelbar hintereinander
doppelt ausgeführt werden. Zwei unmittelbar hintereinander
ausgeführte Kommutierungen sind unter dem Begriff sog. „Dummy-Kommutierungen” bekannt.
Dadurch wird eine beabsichtigte Unsymmetrie bzw. ein DC-Anteil im
Lampenstrom erzeugt. Wie ebenfalls zu erkennen ist, nimmt die Lampenspannung
UB, wie gewünscht, zu. Alternativ
können auch einzelne Kommutierungen ausgelassen werden.
-
Fünfte Ausführungsform
-
Die
fünfte Ausführungsform bezieht sich auf ein Betriebsverfahren,
das mir einem Betriebsgerät ausgeführt werden
kann um in einer Beleuchtungseinrichtung neben der Elektrodenformung
auch die Bildqualität zu verbessern. Die Beleuchtungseinrichtung 10 gemäß dem
Ausführungsbeispiel der 12 umfasst
eine Lichtquelle 1, vorliegend eine Gasentladungslampe,
die Licht mit einem Farbort im weißen Bereich der CIE-Normfarbtafel
aussendet. Bei der Gasentladungslampe 1 handelt es sich
um eine Punktlichtquelle mit einem sehr kleinen Bogenabstand, die
eine hohe Energiedichte von ca. 300 W/mm3 aufweist.
-
Weiterhin
umfasst die Beleuchtungseinrichtung 10 gemäß der 12 ein
Betriebsgerät 2, wie beispielsweise einen Funktionsgenerator,
der elektrische Signale mit einer Leistung von 300 W bereitstellen
kann, und das erfindungsgemäße Verfahren ausführt.
Das Betriebsgerät 2 steuert die Lichtquelle 1 nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem elektrischen
Stromstärkesignal an, das einer Lichtkurve 3 folgt.
Lichtkurven 3 werden später in Zusammenhang mit
den 13 und 15A bis 15C näher erläutert.
-
Die
Lichtkurve 3 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 15A umfasst eine periodische Abfolge von jeweils
drei Segmenten SR, SG,
SB. Das erste Segment SB ist
der Farbe Blau zugeordnet, das zweite Segment SR der
Farbe Rot und das dritte Segment SG der
Farbe Grün. Diese Lichtkurve 3 kann beispielsweise
alternativ zu der Lichtkurve 3 gemäß der 14 in
dem Betriebsgerät 2 der Beleuchtungseinrichtungen 10, 11 abgespeichert
sein, die in den Displaysystemen gemäß der 13 verwendet
ist. Die verschiedenen Segmente der Lichtkurve sind dabei verschiedenen
Teilhalbwellen zugeordnet, aus denen der an die Gasentladungslampe
anzulegende Wechselstrom besteht. damit folgt der Lampenstrom der
abgespeicherten Lichtkurve. Da die Lichtabgabe der Gasentladungslampe
mit dem Lampenstrom korreliert, folgt die Lichtabgabe der Gasentladungslampe
der abgespeicherten Lichtkurve.
-
Das
erste Segment SB der Lichtkurve der 15A ist der Farbe Blau zugeordnet und weist eine
Dauer tB von ca. 1300 μs auf. Während
dieses Zeitintervalls tB beträgt
der Lichtfluss der Beleuchtungseinrichtung 10, 11 ca.
120%.
-
An
das erste Segment SB schließt sich
ein zweites Segment SR an, das der Farbe
Rot zugeordnet ist und eine Dauer von tR aufweist.
Während eines ersten Zeitintervalls tR1 des
Zeitintervalls tR beträgt der Lichtfluss
der Beleuchtungseinrichtung 10, 11 kurzfristig
ca. 150%, während der Lichtfluss in einem zweiten Zeitintervall
tR2, das sich an das erste Zeitintervall
tR1 direkt anschließt und mit diesem
das Zeitintervall tR ausbildet, ca. 120
beträgt. Das Zeitintervall tR1 ist
hierbei deutlich kürzer als das Zeitintervall tR2. Das Zeitintervall tR1 beträgt
vorliegend ca. 100 μs, während das Zeitintervall
tR2 vorliegend ca. 1200 μs beträgt.
-
An
das zweite Segment SR schließt
sich ein drittes Segment SG an, das der
Farbe Grün zugeordnet ist und eine Dauer tG von
ebenfalls ca. 1300 μs aufweist. Auch das Zeitintervall
tG teilt sich wie das Zeitintervall tR in zwei Zeitintervalle tG1 und
tG2 auf, wobei das erste Zeitintervall tG1 deutlich länger ist als das zweite
Zeitintervall tG2. Das erste Zeitintervall
tG1 beträgt vorliegend ca. 1200 μs,
während das zweite Zeitintervall tG2 des
grünen Segmentes eine Dauer von ca. 100 μs aufweist.
Während des ersten Zeitintervalls tG1 weist
die Lichtkurve 3 einen konstanten Wert von ca. 85% auf,
der für das Zeitintervall tG2 kurzfristig
auf einen Wert von ca. 45% abgesenkt ist.
-
Nach
Ablauf dieser drei Segmente SR, SG, SB erfolgt eine
im Wesentlichen periodische Wiederholung dieser drei Segmente SR, SG, SB,
wobei die Anordnung der kurzen Zeitintervalle tR1,
tG2 innerhalb der Segmente, in denen der
Lichtfluss gegenüber dem restlichen Segment SR,
SG deutlich angehoben oder abgesenkt ist
von der Periodizität abweicht. Die kurzen Zeitintervalle
der Lichtkurve 3, in denen die Beleuchtungsstärke
stark abgesenkt ist, dienen der Erhöhung der Farbtiefe
wie bereits im allgemeinen Beschreibungsteil beschrieben. Die kurzen
Segmente innerhalb derer die Beleuchtungsstärke stark angehoben
sind, sind Maintenancepulse, die wie oben schon beschrieben zur
Stabilisierung der Elektroden der Gasentladungslampen dienen.
-
Die 15B zeigt zwei Lichtkurven 3. Die Diagramme
stellen die Beleuchtungsstärke und die Farbe in Abhängigkeit
der Zeit dar. Sie enthalten jeweils eine volle Periode der Lichtkurvenform,
in der Regel mit einer Dauer zwischen 16 und 20 ms.
-
Die
Lichtkurve des Ausführungsbeispiels gemäß 15C ist auf ein Filterrad 6 mit sechs
verschiedenen Filtern mit den Farben Gelb, Grün, Magenta,
Rot, Cyan und Blau ausgelegt. Dementsprechend setzt sich die Lichtkurve 3 aus
einer periodischen Abfolge sechs verschiedener Segmente SY, SG, SM,
SR, SC, SB zusammen, die der jeweiligen Farbe zugeordnet
sind. Die Segmente SY, SG,
SM, SR, SC, SB werden in Folgenden
mit der Farbe bezeichnet, der sie zugeordnet sind. Jedes Segment
SY, SG, SM, SR, SC,
SB der Lichtkurve 3 weist hierbei
einen konstanten Wert des Lichtflusses während dem größten Teil
der Dauer des jeweiligen Segmentes auf.
-
Den
einzelnen Segmenten SY, SG,
SM, SR, SC, SB sind wieder
Zeitintervalle tY, tG,
tM, tR, tC, tB zugeordnet,
die sich in zwei oder drei Zeitintervalle tY1,
tY2, tG1, tG2, tM1, tM2, tM3, tR1, tR2, tC1, tC2, tC3, tB1, tB2 aufteilen, wobei jeweils eines der Zeitintervalle
deutlich länger ist als die anderen. Diese Zeitintervalle
werden im Folgenden als „lange Zeitintervalle” bezeichnet.
Die Werte des Lichtflusse in den langen Zeitintervallen der einzelnen
Segmente sind der Tabelle in 15D in
der Zeile „segment light level” zu entnehmen.
Das gelbe und das grüne Segment SY,
SG weisen einen konstanten Lichtfluss von
80% während des langen Zeitintervalls auf. Das magentafarbene
und das rote Segment SM, SR weisen
einen Lichtfluss von 120% während des langen Zeitintervalls
auf, während das cyanfarbene Segment SC einen
Lichtfluss von 80% während des langen Zeitintervalls aufweist
und das blaue Segment SB einen Lichtfluss
von 120% während des langen Zeitintervalls. Am Ende eines
jeden Segmentes befindet sich eine kurze Zeitdauer, während
derer das Lichtniveau gegenüber dem langen Zeitintervall
stärker abgesenkt ist. Diese Werte sind der Tabelle in 15D unter der Zeile „negative pulse light
level” zu entnehmen. Bei dem gelben und bei dem grünen
Segment SY, SG ist
der Lichtfluss auf einen Wert von 40%, bei dem magentafarbenen und dem
roten Segment SM, SR auf
einen Wert von 60%, bei dem cyanfarbenen Segment SC,
auf einen Wert von 40% und bei dem blauen Segment SB auf
einen Wert von 60% abgesenkt. Weiterhin findet am Ende des magentafarbenen
Segmentes SM und am Ende des cyanfarbenen
Segmentes SC eine Kommunikation statt, die
mit Pfeilen symbolisiert ist und jeweils mit einem gegenüber
dem langen Zeitintervall angehobenen Lichtfluss verknüpft
ist.
-
Die
Segmentgrößen der unterschiedlichen Farben sind,
wie der Tabelle in 15D in der Zeile „segment
size” zu entnehmen, nicht identisch, sondern betragen bei
dem gelben und dem grünen Segment SY,
SG einen Wert von 60°, bei dem
magentafarbenen Segment SM einen Wert von
40°, bei dem roten Segment SR einen
Wert von 70°, bei dem cyanfarbenen Segment SC einen
Wert von 62° und bei dem blauen Segment SB einen
Wert von 68°. Diese Werte sind auf die Lichtkurve 3 abgestimmt.
-
In
Verbindung mit einer Lichtkurve 3, deren Segmente SR, SG, SB den
Farben Rot, Grün und Blau zugeordnet sind, wie beispielsweise
in den 14 und 15A gezeigt,
findet in der Regel ein Filterrad 6 mit zwei roten, zwei
blauen und zwei grünen Filtern Anwendung. Die Filter sind
hierbei bevorzugt in der Reihenfolge, Rot, Grün, Blau,
Rot, Grün, Blau angeordnet. Die Größen
der einzelnen Farbfiltersegmente können hierbei gleich
sein (60° für alle sechs Filter) oder unterschiedlich,
abgestimmt auf die verwendete Lichtkurve 3.
-
Im
Folgenden werden anhand der 15E, 15F und 15G die
Funktionen der einzelnen Zeitintervalle innerhalb der Segmente SR, SG, SB beispielhaft
näher erläutert.
-
Die
Lichtkurve 3 gemäß der 15E umfasst wie die Lichtkurve 3 gemäß der 15A eine periodisches Abfolge eines Segmentes
SB, das der Farbe blau zugeordnet ist, eines
Segmentes SR, das der Farbe Rot zugeordnet
ist und eines Segmentes SG, das der Farbe
Grün zugeordnet ist. Jedes Segment SR,
SG, SB weist eine
Dauer von ca. 1500 μs auf. Das Zeitintervall tB,
das Zeitintervall tR und das Zeitintervall
tG, die dem jeweiligen Segment SR, SG, SB zugeordnet
sind, weisen daher gleiche Länge auf. Innerhalb eines Segmentes
SR, SG, SB weist die Lichtkurve 3 jeweils
einen konstanten Wert auf. Während des Zeitintervalls tB weist die Lichtkurve 3 einen Wert von
ca. 95% auf, während des Zeitintervalls tR einen Wert
von ca. 100% und während des Zeitintervalls tG einen
Wert von ca. 110%. Mittels der unterschiedlichen Niveaus der Lichtkurve 3 wird
der Lichtfluss der Beleuchtungseinrichtung derart angepasst, dass
ein Displaysystem mit dieser Beleuchtungseinrichtung eine gewünschte
Farbtemperatur aufweist.
-
Die
Lichtkurve 3 gemäß der 15F zeigt exemplarisch kurze Zeitintervalle tB2, tB3, tR2, tG1, tG2, tG3 zum Ende
jedes Segmentes SR, SG,
SB, ähnlich wie sie bereits oben
in Verbindung mit 15A beschrieben wurden. Die
Lichtkurve 3 setzt sich wiederum aus einer periodischen
Abfolge eines Segmentes SB, das der Farbe
Blau zugeordnet ist, eines Segmentes SR,
das der Farbe Rot zugeordnet ist und eines Segmentes SG,
das der Farbe Grün zugeordnet ist, zusammen. Das Zeitintervall
tB, tR, tG jedes Segmentes unterteilt sich vorliegend
in drei Zeitintervalle eines langen Zeitintervalls t1B,
t1R, t1G zu Beginn
jeden Segmentes SR, SG,
SB und zweier kurzer Zeitintervalle tB2, tB3, tR2, tG1, tG2, tG3 jeweils zum
Ende jedes Segmentes SR, SG,
SB. Während der kurzen Zeitintervalle tB2, tB3, tR2, tG1, tG2, tG3 ist der Lichtfluss
der Lichtkurve 3 und somit der Wechselstrom durch die Gasentladungslampe
stufenweise abgesenkt. Beispielhaft sei hier das Segment SB, das der Farbe Blau zugeordnet ist, beschrieben.
Während dem Zeitintervall tB1 beträgt
die Lichtkurve 3 einen Wert von ca. 110%. In dem Zeitintervall
tB2, das direkt auf das Zeitintervall tB1 folgt, beträgt die Lichtkurve 3 einen
Wert von ca. 55%, während der Wert der Lichtkurve 3 in
dem an das Zeitintervall tB2 anschließenden
Zeitintervall tB3 auf ca. 30% abgesenkt
ist. Das Zeitintervall tB1 weist eine Dauer
von ca. 1300 μs auf, während die Zeitintervalle
tB2 und tB3 jeweils
eine Dauer von ca. 10 μs aufweisen. Die restlichen Segmente
SR, SG der Lichtkurve
sind identisch aufgebaut, wie das Segment SB, das
der Farbe Blau zugeordnet ist. Die Absenkung der Lichtkurve 3 während der
kurzen Zeitintervalle tB2, tB3,
tR2, tG1, tG2, tG3 dient dazu,
die Farbtiefe des Displaysystems, in dem die Beleuchtungseinrichtung Verwendung
findet, zu verbessern.
-
Die
Lichtkurve 3 gemäß der 15G zeigt die beiden anhand der 15E und 15F bereits erläuterten
Lichtkurvenformen gemeinsam in einer Lichtkurve 3, wie
sie auch in einer Beleuchtungseinrichtung Anwendung finden kann.
Die Beschreibung der kurzen Segmente tB2,
tB3, tR2, tG1, tG2, tG3 zum Ende jedes Segmentes SR,
SG, SB der 15F ist hierbei auch für die kurzen Zeitintervalle
tB2, tB3, tR2, tG1, tG2, tG3 der 15G gültig, während die Niveaus
der Lichtkurve 3 während des langen Zeitintervallen
tB1, tR2, tG3 jedes Segmentes SR,
SG, SB dem Wert
gemäß der Lichtkurve 3 der 15E entspricht.
-
Die
Stromstärke-Beleuchtungsstärke-Kennlinie des Ausführungsbeispiels
gemäß der 16 ist annähernd
linear. Sie gibt auf der y-Achse eine Stromstärke in Prozent
an und auf der y-Achse ein Lichtlevel in Prozent.
-
Mittels
der Stromstärke-Beleuchtungsstärke-Kennlinie,
die ebenfalls in dem Betriebsgerät 2 der Beleuchtungseinrichtung 10, 11 gespeichert
sein kann, ist es möglich, dass bei veränderten
Lampenbetriebsparametern, wie etwa der Stromstärke, die Helligkeit
der Lichtquelle 1, 1R, 1G, 1B der
Beleuchtungseinrichtung 10, 11 auf der von der
Lichtkurve 3 vorgegebenen Beleuchtungsstärke gehalten
wird. Durch die Korrelation über die Kennlinie kann die Vorgabe
in der Lichtkurve direkt in einen Wechselstrom für die
Gasentladungslampe umgewandelt werden. Die verschiedenen Plateuas
der Lichtkurve werden dabei in jeweilige Teilhalbwellen umgewandelt,
wobei die Kommutierungsstellen von dem Betriebsgerät 2 anhand
von Synchronisationsvorgaben einer Videoelektronik in der Beleuchtungsvorrichtung 10 ausgewählt
werden.
-
Die
in 17 dargestellte Schaltung stellt ein Beispiel
für eine Schaltungsanordnung 21 zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens dar, die einen
Teil des Betriebsgerätes 2 bildet. Diese Schaltungsanordnung 21 gliedert
sich in die folgenden Blöcke: Spannungsversorgung SV, Vollbrücke VB,
Zündung Z, und Steuerungsteil C. Die Blöcke SV, VB,
C und Z können identisch wie entsprechende Blöcke
in herkömmlichen Schaltungsanordnungen aufgebaut sein.
Die Spannungsversorgung regelt die Leistung der Gasentladungslampe,
wobei sich hierüber die Lampenspannung einstellt. Die Lampenleistung
mit der entsprechenden Lampenspannung wird an die Vollbrücke
angelegt, die daraus eine rechteckförmige Lampenleistung
erzeugt, die an die Gasentladungslampe angelegt wird. Gestartet
wird die G1 mittels einer Resosnanzzündung durch die beiden Lampendrosseln
L2 und L3 und den Kondensator C2, die damit gleichzeitig die Zündeinheit
Z bilden. Die Ausführung in 17 ist
lediglich Beispielhaft. Der Steuerungsteil C, der die Vollbrücke
und die Spannungsversorgung ansteuert, kann als analoge Steuerung
aufgebaut sein, bevorzugt ist der Steuerungsteil C jedoch ein digitaler
Regler, der besonders bevorzugt einen Mikrocontroller aufweist.
-
Das
Schaltbild ist lediglich Schematisch und es sind nicht alle Steuer-
und Sensorleitungen gezeigt.
-
Die
Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele
beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie
jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination
von Merkmalen in den Patentansprüche beinhaltet auch wenn
dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen
oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 5633755 [0005]
- - US 6323982 [0005]
- - WO 2007/045599 A1 [0014, 0014]