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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen DLP (digital light processing)-Projektor zum Projizieren mindestens eines Bildes auf eine Projektionsfläche, umfassend mindestens eine Entladungslampe, ein Farbrad mit einer vorgebbaren Anzahl von Farbsegmenten und eine Steuervorrichtung zum Ansteuern der Entladungslampe, wobei die Steuervorrichtung ausgelegt ist, die Entladungslampe derart anzusteuern, dass das mindestens eine Bild mit einer vorgebbaren Wiederholrate auf die Projektionsfläche projiziert wird, wobei die Steuervorrichtung weiterhin ausgelegt ist, die Entladungslampe mit einer Stromwellenform anzusteuern, die mindestens eine Stromüberhöhung zur Realisierung eines Maintenance-Pulses umfasst, wobei die Stromwellenform weiterhin mindestens einen ersten Bereich, dem eine erste Frequenz zugeordnet ist, sowie einen zweiten Bereich, dem eine zweite Frequenz zugeordnet ist, umfasst. Der erste Bereich ist durch eine erste Kommutierung und eine darauffolgende zweite Kommutierung festgelegt, wohingegen der zweite Bereich durch den Bereich zwischen einer zweiten Kommutierung und einer darauffolgenden ersten Kommutierung festgelegt ist. Die erste Frequenz berechnet sich zu f
1=1/(2*T1), wobei T1 den Zeitraum zwischen der ersten und der zweiten Kommutierung betrifft. Die zweite Frequenz berechnet sich zu
wobei
Ti die Zeiträume von einer Kommutierung zur nächsten Kommutierung innerhalb des zweiten Bereichs betreffen und n die Anzahl derartiger Zeiträume innerhalb des zweiten Bereichs bezeichnet. Durch das Verhältnis aus der zweiten Frequenz zur ersten Frequenz ist ein Modulationsfaktor definiert. Die Erfindung betrifft überdies ein entsprechendes Verfahren zum Projizieren mindestens eines Bildes auf eine Projektionsfläche mittels eines DLP-Projektors.
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Stand der Technik
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Gasentladungslampen, wie sie beispielsweise für Videoprojektionsanwendungen eingesetzt werden, enthalten als wesentliches Merkmal ein Paar Elektroden aus Wolfram. Bei geeigneter Betriebsweise wachsen an diesen Elektroden kleine Spitzen auf, die als Ansatzpunkt für den Entladungsbogen dienen. Derartige Spitzen wirken sich vorteilhaft auf die Performance der Lampe aus, insbesondere hinsichtlich höherer Leuchtdichte, geringerer Flickerneigung und geringerer Rückbrandneigung.
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Dementsprechend ist eine Stabilisierung der Spitzen von großer Bedeutung, um die oben genannten Vorteile zu realisieren. Die Herausforderung besteht darin, sowohl die Geometrie als auch die Position der Spitzen auf dem Elektrodenkopf stabil zu halten, und das über die gesamte Lebensdauer der Lampe hinweg. Eine Elektrode erreicht während des Lampenbetriebs an ihrem vordersten, dem Entladungsbogen zugewandten Ende Temperaturen in der Nähe des Schmelzpunkts von Wolfram. Aus diesem Grund wird fortwährend Material von der Spitze verdampft. Dieses verdampfte Material muss der Elektrodenspitze durch eine geeignete Betriebsweise wieder aus dem vorderen Bereich des Elektrodenkopfs zugeführt werden.
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Zusätzlich zu diesen Anforderungen an die Elektrodenstabilisierung muss die Lampenbetriebsweise eng auf die vorgegebenen Kundenapplikationen abgestimmt werden. Insbesondere in DLP-Projektoren muss eine genaue Synchronisation mit dem dort üblicherweise verwendeten Farbrad stattfinden. 1 zeigt in diesem Zusammenhang ein typisches, bei DLP-Projektoren verwendetes Farbrad 10, welches vorliegend sechs unterschiedliche Farbsegmente 12a bis 12f aufweist. Wie der Darstellung in 1 zu entnehmen ist, können die einzelnen Farbsegmente, die unterschiedlichen Farben zugeordnet sind, eine unterschiedliche Länge aufweisen. Standardmäßig wird bei heutigen DLP-Projektoren außerdem eine mit dem Farbrad synchronisierte Modulation der Lampenstromhöhe verwendet (Unishape-Prinzip), die zur einer Verbesserung des Nutzlichts hinsichtlich maximal erreichbarer Helligkeit, Qualität der Farbwiedergabe oder Weißabgleich führt.
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Aus der
EP 1 624 733 A2 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Hochdruck-Gasentladungslampe bekannt, welches die Lampe mit einer rechteckförmigen stationären Wechselspannung betreibt, wobei in Abständen niederfrequente Halbwellen eingefügt werden, um die Elektroden der Hochdruck-Gasentladungslampe zu formen.
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Aus der
DE 10 2010 039 221 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Hochdruck-Gasentladungslampe außerhalb ihres nominalen Leistungsbereiches bekannt, welches hierfür einen oder mehrere der Parameter Lampenfrequenz, Lampenstrom sowie das Kommutierschema verändert.
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Aus der
US 6 586 892 B2 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Hochdruck-Gasentladungslampe bekannt, bei dem abhängig von den aktuellen Betriebsparametern der Hochdruck-Gasentladungslampe die Betriebsfrequenz zum Wachsen von Elektrodenstrukturen gewählt wird.
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Aus der
US 2010 033 692 A1 ist eine Vorrichtung zum Betreiben einer Hochdruck-Gasentladungslampe bekannt, welche nach dem Lampenstart die Leistung verändert wird, um einer Erhöhung der Lampenspannung entgegenzuwirken und einen stabilen Betriebszustand zu erzielen.
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Aus der
DE 10 2007 057 772 A1 ist eine Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Hochdruck-Gasentladungslampe bekannt, welche abhängig von einem Messwert, welcher ein Maß für die Größe von Elektrodenspitzen ist, Kommutierungen der Betriebswechselspannung unterdrückt, falls der Meßwert einen vorgegebenen Sollwert über- oder unterschreitet.
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Aus der
DE 10 2009 006 338 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Hochdruck-Gasentladungslampe bekannt, bei dem abhängig von der Lampenspannung verschieden lange Gleichspannungsphasen an die Hochdruck-Gasentladungslampe angelegt werden, um den Elektrodenabstand möglichst konstant zu halten.
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Aus der
DE 10 2009 006 339 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Hochdruck-Gasentladungslampe bekannt, bei dem eine rechteckförmige Wechselspannung an die Hochdruck-Gasentladungslampe angelegt wird, und bei dem die Kommutierungsstellen variabel sind, so dass abhängig von Lampenbetriebsparametern ein bestimmtes Kommutierungsmuster erzeugt werden kann.
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Aus der
WO 2009 007 914 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Hochdruck-Gasentladungslampe bekannt, bei dem ein Messwert zur Überwachung der Länge des Entladungsbogens erzeugt wird, und abhängig von diesem Wert die Hochdruck-Gasentladungslampe mit zwei verschiedenen Stromwellenformen betrieben wird.
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Aus der
US 7 443 103 B2 ist ein Vorschaltgerät zum Betreiben einer Hochdruck-Gasentladungslampe bekannt, bei dem die Lampe mit einem rechteckförmigen Wechselstrom betrieben wird, wobei Strompulse auf diesen Wechselstrom aufmoduliert werden.
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Aus der
US 2008 246 926 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Hochdruck-Gasentladungslampe bekannt, bei dem die positiven Halbwellen und die negativen Halbwellen unterschiedliche Stromhöhen und unterschiedliche Längen aufweisen, so dass der Strommittelwert zwischen einem positiven Wert und einem negativen Wert fluktuiert.
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Aus der
US 2009 200 954 A1 ist ein ein Vorschaltgerät zum Betreiben einer Hochdruck-Gasentladungslampe bekannt, welches einen Betriebsmodus mit nominaler Leistung aufweist, und einen Betriebsmodus mit reduzierter Leistung, wobei dem Betriebswechselstrom im Betriebsmodus mit reduzierter Leistung Strompulse aufmoduliert werden.
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Die bisher zum Betrieb der Entladungslampen verwendeten Strom-über-Zeit-Kurven I(t), die im Nachfolgenden auch „Stromwellenform“ genannt werden, konzentrieren sich in der Regel auf die Anforderungen hinsichtlich der Modulation der Stromhöhe, also hinsichtlich der oben genannten Verbesserung des Nutzlichts. Eine zeitliche Modulation, entsprechend einer Frequenzmodulation, wurde bisher möglichst vermieden. Abhängig vom Farbradtyp, insbesondere abhängig von der Anzahl und der Länge der Farbsegmente, und seiner Rotationsgeschwindigkeit, welche typischerweise 120 Hz oder 180 Hz beträgt, ergeben sich unterschiedliche Stromwellenform-Muster. Üblicherweise wird die Anzahl und Position der Stromkommutierungen so gewählt, dass die resultierende Stromwellenform möglichst symmetrisch ist und sich eine mittlere Lampenfrequenz von 50 Hz bis 90 Hz ergibt. Zum Kommutieren wird üblicherweise eine Kommutierungseinrichtung verwendet, die, wie beispielsweise in der
DE 10 2007 057 772 A1 genauer beschrieben, häufig aus elektronischen Schaltern besteht, die die Polarität der Gleichstromquelle im Takt des rechteckförmigen Lampenstroms kommutieren. Bei der Kommutierung sind Überschwinger in der Praxis nicht vollständig zu vermeiden. Deshalb wird der Zeitpunkt, zu dem eine Kommutierung stattfinden soll, im Allgemeinen mit dem Zeitpunkt, zu dem die Farbe des Lichts wechselt, zusammengelegt, um die Überschwinger auszublenden. (Eine Ausnahme von dieser Vorgehensweise ist beispielsweise ein Weiß-Segment, bei dem auch innerhalb des Segments kommutiert werden kann.) Dazu wird, wie bereits oben ausgeführt, ein Sync-Signal bereitgestellt, das synchron zum Farbrad einen Sync-Impuls aufweist. Mithilfe des Sync-Signals wird der Farbwechsel und die Kommutierung des Lampenstroms synchronisiert.
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2 zeigt in diesem Zusammenhang eine typische, aus dem Stand der Technik bekannte Stromwellenform für das in 1 dargestellte Farbrad 10 mit sechs Segmenten und einer Rotationsfrequenz von 180 Hz. Dies entspricht drei Rotationen des Farbrads 10 pro Bild, wobei das Bild mit einer Wiederholrate (frame rate) von 60 Hz projiziert wird. Pro Bildwiederholung wurden drei Kommutierungen gesetzt, woraus eine mittlere Lampenfrequenz von 90 Hz resultiert. Bei der in 2 dargestellten Stromwellenform wurde die Position der Kommutierungen so gewählt, dass die resultierende Stromwellenform symmetrisch und deshalb gleichstromfrei ist.
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Die jeweils vor einer Kommutierung in der Stromwellenform auftretende Stromüberhöhung wird als so genannter Maintenance-Puls (siehe beispielsweise
US 6,586,892 B2 ) MP bezeichnet. Dieser sorgt für ein stärkeres Aufschmelzen der jeweils als Anode arbeitenden Elektrode im vorderen Bereich, der dann durch die Oberflächenspannung des Wolframs zusammengezogen wird und sich nach der anschließenden Kommutierung wieder erkaltet. Wird dieses Verfahren in entsprechenden Zeitabständen wiederholt, bildet sich langsam eine Spitze heraus. Der Maintenance-Puls sollte dabei für eine effektive Anwendung bevorzugt vor der Kommutierung liegen.
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Bei einer Stromwellenform können weiterhin Abschnitte, die bestimmten Segmenten des Farbrads 10 zugeordnet sind, gemäß dem Unishape-Prinzip überhöht sein. Dabei kommen je nach dem umzusetzenden Ziel unterschiedliche Segmente in Betracht. Soll beispielsweise eine sehr gute Helligkeit erzielt werden, werden der oder die hellen Abschnitte der Stromwellenform überhöht. Soll eine gute Farbwiedergabe realisiert werden, werden die Segmente überhöht, die im Spektrum der Entladungslampe weniger vorhanden sind, beispielsweise Blau oder Rot. In der in 2 dargestellten Stromwellenform ist beispielhaft ein entsprechender Strompuls SP eingezeichnet.
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Da die mittlere Leistung unabhängig von den vorhandenen Strompulsen SP oder Maintenance-Pulsen MP vorgegeben ist, ist die Amplitude anderer Bereiche der Stromwellenform zu reduzieren, wenn Stromüberhöhungen SP bzw. MP vorgesehen werden. Eine Überhöhung SP erstreckt sich über ein gesamtes Segment 12, weshalb eine Stromwellenform für ein bestimmtes Farbrad zu designen ist.
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Die in 3 dargestellte, aus dem Stand der Technik bekannte Stromwellenform wurde ebenfalls für das in 1 dargestellte Farbrad 10 erzeugt. Pro Bildwiederholung wurden hier jedoch nur zwei Kommutierungen gesetzt, woraus eine mittlere Lampenfrequenz von 60 Hz resultiert. Die Position der Kommutierungen wurde dabei wieder so gewählt, dass die resultierende Stromwellenform symmetrisch ist. Bei der in 3 dargestellten Stromwellenform ist zu berücksichtigen, dass aus SP1 in der nächsten Halbwelle ein MP wird, da dann eine Kommutierung nach dieser Stromüberhöhung gesetzt ist. Im Prinzip gibt es nur zwei verschiedene Stromüberhöhungen: eine kurze mit 0,63 ms Länge und eine lange mit 1,28 ms Länge. Je nachdem, ob eine Kommutierung folgt oder nicht, handelt es sich um einen MP oder eben eine einfache Stromüberhöhung SP.
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Die in den 2 und 3 dargestellten Stromwellenformen erfüllen die Vorgaben eines DLP-Projektorherstellers hinsichtlich des Nutzlichts. Trotzdem zeigt sich bei der Verwendung beider Stromwellenformen ein unerwünschter Elektroden-Rückbrand, sodass nur eine verhältnismäßig kurze Lebensdauer in Aussicht gestellt werden kann.
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4 zeigt eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte Stromwellenform. Diese weist einen Bereich 1 auf, in dem die dargestellte Halbwelle 8,33 ms lang ist. Die zugehörige Vollwelle wäre demnach 16,67 ms lang. Demnach beträgt die erste Frequenz vorliegend 60 Hz. Im Bereich 2 ist die erste Halbwelle 4,40 ms lang, die zugehörige Vollwelle wäre 8,80 ms lang. Die Frequenz beträgt demnach 1/8,80 ms = 113,60 Hz. Die zweite Halbwelle im Bereich 2 ist 3,94 ms lang. Die zugehörige Vollwelle würde demnach 7,88 ms betragen. Die Frequenz betrüge demnach 127 Hz. Der Modulationsfaktor, berechnet aus dem Verhältnis der mittleren Frequenz des zweiten Bereichs, der so genannten zweiten Frequenz, zur ersten Frequenz, beträgt demnach 2,0.
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Eine derartige Stromwellenform hat demnach einen moderaten Modulationsfaktor und ist aus der Not heraus entstanden, weil kein anderes passendes Kommutierungsmuster für das in 1 vorgegebene Farbrad machbar war.
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Eine weitere Stromwellenform mit einem Modulationsfaktor ungleich 1 ist bekannt aus der nachveröffentlichten
DE 10 2010 039 221.9 , siehe dort
2b. Ein nach dem eingangs genannten Algorithmus berechneter Modulationsfaktor beträgt für die dort dargestellte Stromwellenform 2,2.
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Ein Betrieb eines DLP-Projektors mit einer Stromwellenform gemäß 4 zeigt leider keine signifikante Verbesserung hinsichtlich Rückbrandneigung und Stabilisierung der Elektrodenspitzenposition im Vergleich zu den in 2 und 3 dargestellten Stromwellenformen. Hierauf wird weiter unten mit Bezug auf die 6 und 7 noch detaillierter eingegangen werden.
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Darstellung der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen gattungsgemäßen DLP-Projektor bzw. ein gattungsgemäßes Verfahren derart weiterzubilden, dass reduzierte Rückbrandneigung und eine verbesserte Stabilisierung der Elektrodenspitzenposition ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen DLP-Projektor mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 7.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich diese Aufgabe in völlig überraschender Weise lösen lässt, wenn die erste und die zweite Frequenz, so wie sie eingangs definiert wurden, sich derart voneinander unterscheiden, dass sich ein Modulationsfaktor ergibt, der mindestens 3 beträgt. Während sich für Stromwellenformen mit einem Modulationsfaktor unter 3, vgl. beispielsweise die obigen Ausführungen zur der in 4 dargestellten Stromwellenform, hinsichtlich Leuchtdichte, Flickerneigung und Rückbrandneigung keinerlei positiven Effekte bemerkbar machen, ändert sich dies schlagartig, sobald ein Modulationsfaktor von 3 überschritten wird. Die eigentliche Ursache für dieses Verhalten ist noch nicht endgültig geklärt. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung sind zum gegenwärtigen Zeitpunkt der Ansicht, dass sich bei einer erfindungsgemäßen Wahl des Modulationsfaktors wiederholte Aufschmelz- und Abkühlphasen der Elektrodenspitzen synergetisch zu einem Effekt aufschaukeln, der zu einer bisher nicht gekannten Stabilisierung der Elektrodenspitzen führt. Gegenwärtig wird vermutet, dass sich bei Modulationsfaktoren unter 3 keine synergetische Wirkung einstellen kann, da die zeitlichen Dauern der jeweiligen Aufschmelz- und Abkühlphasen nicht optimal aufeinander abgestimmt sind und damit keine geeignet hohe Modulation der Elektrodentemperatur erreicht werden kann.
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Es wird weiterhin vermutet, dass die Kombination eines erfindungsgemäßen Modulationsfaktors mit den allerdings bereits bekannten Maintenance-Pulsen zu dem Effekt führt, dass eine zusätzliche Modulation der Elektrodenspitzentemperatur erreicht werden kann. Erst durch die Kombination aus Frequenzmodulation und Stromhöhenmodulation ergeben sich Verhältnisse, die im Gegensatz zu den bereits bekannten Wellenformen, siehe beispielsweise
4 im Anhang oder
2b der
DE 10 2010 039 221.9 , zu einer Verbesserung der Stabilität der Elektrodenspitzen in einem bisher nicht bekannten Maße führen. Erfindungsgemäß ist es möglich, eine benötigte Modulation der Elektrodentemperatur durch verschiedene Kombinationen aus Frequenz- und Stromhöhenmodulationen zu erreichen, wodurch sich mehr Flexibilität bei der Anpassung auf ein konkretes Farbrad ergibt.
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Mittels einer erfindungsgemäßen Stromwellenform lässt sich zum einen eine Reduktion des Elektrodenrückbrands und andererseits eine Stabilisierung der Spitzenposition bewirken. Durch die Frequenzmodulation wird nämlich, wie oben erwähnt, auch eine Temperaturmodulation im Bereich der Elektrodenspitze induziert, die den Transport von Wolfram aus dem Elektrodenkopf in die Elektrodenspitze verbessert. Entscheidend dabei ist, dass die erfindungsgemäße Stromwellenform Vorteile bezüglich der Stabilisierung der Spitzenposition aufweist, weil im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Stromwellenformen nur sehr kleine Bereich um die Elektrodenspitze herum für den Wolframtransport aktiviert werden.
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Im Ergebnis lässt sich mittels erfindungsgemäßer Stromwellenformen ein deutlich verbesserter Spannungsverlauf und eine Lampenlebensdauer erzielen, die um mehr als 50% gegenüber dem Stand der Technik erhöht sein kann.
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Bei einschlägigen Tests wurde herausgefunden, dass sich die vorteilhaften Effekte insbesondere dann einstellen, wenn der Modulationsfaktor maximal 8 beträgt. Es wird vermutet, dass sich bei einem Modulationsfaktor über 8 keine geeignet hohe thermische Modulation der Elektroden mehr erreichen lässt.
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Bevorzugt beträgt der Mittelwert aus der ersten und der zweiten Frequenz zwischen 30 Hz und 270 Hz, bevorzugt zwischen 45 Hz und 180 Hz. Liegen die Frequenzen darüber, lassen sich die Vorteile der vorliegenden Erfindung nicht realisieren.
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Besonders bevorzugt befindet sich der Maintenance-Puls am Ende des ersten Bereichs. Dadurch, dass sich der Maintenance-Puls am Ende des ersten Bereichs befindet, wird die Elektrodenspitze, die sich im anodischen Zustand befindet, zusätzlich geheizt und damit ihre thermische Modulation erhöht.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der DLP-Projektor weiterhin eine Spannungsmessvorrichtung auf, die ausgelegt ist, einen mit der Brennspannung der Entladungslampe korrelierten Wert zu bestimmen, wobei die Steuervorrichtung mit der Spannungsmessvorrichtung gekoppelt ist, wobei die Steuervorrichtung ausgelegt ist, bei Feststellen des Unterschreitens eines vorgebbaren Schwellwerts für den mit der Brennspannung korrelierten Wert die Stromwellenform derart zu modifizieren, dass der Modulationsfaktor maximal 2,5 beträgt. Durch diese Maßnahme wird ein weiteres Zusammenwachsen der Elektroden und eine damit verbundene Gefahr eines Unterlast-Betriebs vermieden. Eine Reduktion des Modulationsfaktors kann dadurch erzielt werden, dass Kommutierungen, insbesondere im zweiten Bereich, ausgelassen werden oder Kommutierungen im ersten Bereich hinzugefügt werden.
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Der DLP-Projektor kann weiterhin eine Leistungsbestimmungsvorrichtung umfassen, die ausgelegt ist, einen mit der in der Entladungslampe umgesetzten Leistung korrelierten Wert zu bestimmen, wobei die Leistungsbestimmungsvorrichtung mit der Steuervorrichtung gekoppelt ist, wobei die Steuervorrichtung weiterhin ausgelegt ist, bei Feststellen des Unterschreitens eines vorgebbaren Schwellwerts für den mit der in der Entladungslampe umgesetzten Leistung korrelierten Wert die Stromwellenform derart zu modifizieren, dass der Modulationsfaktor verringert wird. Ein Absenken des Modulationsfaktors bei einem Lampenbetrieb mit einer Leistung, die deutlich unter der Nominalleistung liegt, beispielsweise kleiner als 80% der Nominalleistung, vermindert analog zur oben beschriebenen spannungsgesteuerten Reduktion des Modulationsfaktors die Gefahr des Unterlastbetriebs. Diese Maßnahme ist notwendig, da bei Lampenbetrieb mit reduzierter Leistung häufig eine zusätzliche Neigung zum Spitzenwachstum beobachtet wird.
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Weitere vorteilhafte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die mit Bezug auf einen erfindungsgemäßen DLP-Projektor vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend, soweit anwendbar, für das erfindungsgemäße Verfahren.
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Figurenliste
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Im Folgenden wird nunmehr ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 in schematischer Darstellung ein aus dem Stand der Technik bekanntes Farbrad, wie es in einem DLP-Projektor verwendet werden kann;
- 2 in schematischer Darstellung eine erste aus dem Stand der Technik bekannte Stromwellenform zum Betreiben der Entladungslampe eines DLP-Projektors;
- 3 in schematischer Darstellung eine zweite aus dem Stand der Technik bekannte Stromwellenform zum Betreiben der Entladungslampe eines DLP-Projektors;
- 4 in schematischer Darstellung eine dritte aus dem Stand der Technik bekannte Stromwellenform zum Betreiben der Entladungslampe eines DLP-Projektors;
- 5 in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Stromwellenform zum Betreiben der Entladungslampe eines DLP-Projektors;
- 6 den Verlauf der mittleren Brennspannung über die Lebensdauer eines Ensembles aus jeweils zehn Entladungslampen bei Betrieb mit einer Stromwellenform nach 4 (gestrichelte Linie) sowie bei Betrieb mit einer Stromwellenform nach 5 (durchgezogene Linie); und
- 7 den Verlauf der mittleren Maintenance bei Betrieb eines Ensembles aus jeweils zehn Entladungslampen mit einer Stromwellenform nach 4 (gestrichelte Linie) sowie bei Betrieb mit einer Stromwellenform nach 5 (durchgezogene Linie).
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Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Stromwellenform, wie sie bei einem erfindungsgemäßen DLP-Projektor zur Anwendung kommt. Der Bereich 1 ist 11,05 ms lang. Dies entspricht der Zeitdauer einer Halbwelle. Die zugehörige Vollwelle wäre demnach 22,1 ms lang. Dies entspricht einer Frequenz von 1/22,1 ms = 45 Hz. Innerhalb des Bereichs 2 findet eine Kommutierung statt. Die erste Halbwelle im Bereich 2 ist 2,9 ms lang. Die zugehörige Vollwelle wäre demnach 5,8 ms lang, was einer Frequenz von 172 Hz entspricht. Die zweite Halbwelle ist 2,75 ms lang. Die zugehörige Vollwelle wäre demnach 5,5 ms lang, was einer Frequenz von 182 Hz entspricht. Mit den eingangs genannten Formeln ist demnach f1 = 45 Hz und f2 = 177 Hz. Der Modulationsfaktor beträgt demnach 3,93.
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Die mittlere Lampenfrequenz lässt sich berechnen, indem man die Gesamtdauer der beiden Bereiche bestimmt und berücksichtigt, dass dabei insgesamt 3 Kommutierungen stattfinden. Die drei Halbwellen benötigen demnach eine Dauer von 2,9 ms + 2,75 ms + 11,05 ms = 16,7 ms. Die mittlere Periodendauer T lässt sich dann als T = 16,7 ms / 1,5 = 11,1 ms und die mittlere Frequenz f als f = 1/T = 90 Hz angeben.
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6 zeigt den zeitlichen Verlauf der mittleren Brennspannung über die Lebensdauer eines Ensembles aus zehn Entladungslampen bei Ansteuerung der jeweiligen Entladungslampe mit einer Stromwellenform gemäß 4 nach dem Stand der Technik (gestrichelte Linie) sowie mit einer erfindungsgemäßen Stromwellenform nach 5 (durchgezogene Linie). Wie deutlich zu erkennen ist, steigt die Brennspannung bei Ansteuerung mit einer erfindungsgemäßen Stromwellenform über die Lebensdauer langsamer an als bei Ansteuerung der Entladungslampe mit einer aus dem Stand der Technik bekannten Stromwellenform und belegt somit eine reduzierte Rückbrandneigung im Falle einer erfindungsgemäßen Stromwellenform.
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7 zeigt den zeitlichen Verlauf der mittleren sogenannten Maintenance eines Ensembles aus jeweils zehn Entladungslampen. Die Maintenance ist der im sichtbaren Bereich durch eine Rechteckblende der Größe 5,0 mm × 3,8 mm mit V(A)-Filter gemessene Lichtstrom (Y-Achsen), welcher auf den Anfangslichtstrom normiert und über der Zeit t (=Brenndauer der Entladungslampe; X-Achse) aufgetragen ist. Der Verlauf von mit einer Stromwellenform gemäß 4 betriebenen Entladungslampen ist wieder gestrichelt eingezeichnet, während der Verlauf von mit einer erfindungsgemäßen Stromwellenform gemäß 5 betriebenen Entladungslampen mit einer durchgezogenen Linie gekennzeichnet ist. Unterschreitet die Maintenance einen Wert von 50 %, so hat die Lampe ihr Lebensdauerende erreicht. Wie zu erkennen ist, wird das Lebensdauerende bei Ansteuerung mit einer erfindungsgemäßen Stromwellenform deutlich später erreicht. Während bei Ansteuerung mit einer Stromwellenform nach 5 die Lebensdauer etwa 1400 Stunden beträgt, wird bei Ansteuerung mit einer Stromwellenform nach 5 eine Lebensdauer von etwa 2600 Stunden erreicht. Dies entspricht einem Zuwachs von etwa 85 %.
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Andere Ausführungsformen erfindungsgemäßer Stromwellenformen weisen nur eine Halbwelle im zweiten Bereich auf. Wieder andere Ausführungsformen erfindungsgemäßer Stromwellenformen weisen im zweiten Bereich drei und noch mehr Halbwellen auf.
