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Technisches Gebiet
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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betreiben einer Entladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und einer Projektionsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik bekannte Projektionsanordnungen, wie z.B. DLP-Projektoren, umfassen ein Farbrad und eine Entladungslampe zum Beleuchten des Farbrads. Die Lampen werden dabei mit Wechselstrom betrieben und durch ein Vorschaltgerät angesteuert. Bei einer Kommutierung des Lampenstroms erfolgt eine Umpolung der beiden Elektroden der Entladungslampe. In Anpassung der Betriebsfrequenz der Entladungslampe an das Farbrad stellt das Vorschaltgerät einen geeigneten Lampenstrom mit einer bestimmten Wellenform gemäß einem Kommutierungsschema bereit.
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Gasentladungslampen für Videoprojektionsanwendungen bestehen aus einem Paar Wolframelektroden, auf denen bei geeigneter Betriebsweise kleine Spitzen aufwachsen. Diese dienen als Ansatzpunkt für den Entladungsbogen und sind wesentlich für eine gute Performance der Lampe, insbesondere hinsichtlich hoher Leuchtdichte, geringer Flickerneigung und geringer Rückbrandneigung.
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Für eine stabile Lampenperformance müssen sowohl die Geometrie als auch die Position der Spitzen auf dem Elektrodenkopf möglichst konstant über die Lampenlebensdauer hin gehalten werden. Die Elektrodenspitzen erreichen während des Betriebs an ihrem vordersten Ende Temperaturen in der Nähe des Schmelzpunktes von Wolfram, so dass fortwährend Wolfram verdampft. Dementsprechend muss kontinuierlich Material aus dem Elektrodenkopf nachgeliefert werden. Erreichen lässt sich das, indem die Zone aufgeschmolzenen Wolframs in der Elektrodenspitze durch Temperaturmodulation zyklisch in ihrer Ausdehnung variiert wird. Die dabei ablaufenden Aufschmelz- und Erstarrungsvorgänge bewirken im Zusammenspiel mit der hohen Oberflächenspannung von Wolfram einen Materialtransport aus dem Elektrodenkopf nach vorne in die Elektrodenspitze.
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Weiterhin muss die Lampenbetriebsweise eng auf die Kundenapplikation abgestimmt werden. Insbesondere in DLP-Projektoren muss eine genaue Synchronisation mit dem dort üblicherweise verwendeten Farbrad stattfinden.
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Im Stand der Technik ist es bekannt, dass ein zyklisches Aufschmelzen der Spitze und ein damit einhergehendes Wachstum der Spitzen mit Hilfe eines sogenannten Maintenace-Pulses am Ende jeder Stromhalbwelle unmittelbar vor der Kommutierung erreicht werden kann, wie z.B. in der
EP 766906 B1 beschrieben. Weiterhin ist aus der
US 7,994,734 B2 und der
DE 10 2009 006 338 A1 bekannt, wiederholt Gleichstromphasen zur Vermeidung von exzessivem Spitzenwachstum und zum Re-Shaping der Spitzen einzusetzen. Diese Gleichstromphasen kommen dabei in Abhängigkeit von der Lampenspannung zum Einsatz. Da die Lampenspannung proportional zum Abstand der Elektrodenspitzen zunimmt, lässt sich somit durch die Lampenspannung auf den Abstand der Spitzen schließen.
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Die
US 7,994,734 B2 beschäftigt sich dabei mit der Rückbildung von Elektroden, da übermäßiges Elektrodenwachstum zu Flimmererscheinungen und einem zu hohen Lampenstrom führt. Da die Lampenspannung, wie erwähnt, Aufschluss über den Abstand der Elektrodenspitzen gibt, wird auch gemäß der
US 7,994,734 B2 der Betrieb der Lampe in Abhängigkeit der gemessenen Lampenspannung geregelt. Unterschreitet die Lampenspannung dabei einen Grenzwert, so werden im Kommutierungsschema des Lampenstroms, mit welchem die Lampe betrieben wird, Kommutierungen unterdrückt, so dass hier ebenfalls Gleichstromphasen entstehen. Dadurch wird ein Abschmelzen der Elektrodenspitzen und somit ihre Rückbildung bewirkt. Dabei werden Gleichstromphasen in Abständen eingesetzt, die typischerweise größer als 150 Sekunden sind. Durch diese Maßnahme lässt sich allerdings nur übermäßiges Spitzenwachstum vermeiden, eine Stabilisierung der Spitzenposition ist dadurch jedoch nicht möglich.
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Gemäß der
DE 10 2009 006 338 A1 wird im Betrieb der Lampe geprüft, ob die Lampenspannung kleiner als ein unterer Grenzwert, größer als ein oberer Grenzwert oder zwischen diesen beiden Grenzwerten liegt. Je nach dem, in welchem Bereich die Lampenspannung liegt, werden wiederholt Gleichspannungsphasen in einem zeitlichen Abstand angelegt, deren Dauer sich in Abhängigkeit der gemessenen Lampenspannung bemisst. Der zeitliche Abstand liegt dabei zwischen 180s und 900s, um die Elektroden der Lampe nicht zu stark zu beanspruchen. Sehr lange Gleichspannungsphasen schmelzen dabei das ganze Ende der Elektrode für kurze Zeit auf, die Elektrodenenden bilden sich durch die Oberflächenspannung kugelförmig aus und es wird somit die Rückbildung der Elektrodenspitzen bewirkt. Kurze Gleichspannungsphasen bewirken lediglich ein Überschmelzen der Elektrodenspitzen, so dass die Form der Elektrodenspitzen beeinflusst werden kann. Zur Förderung des Spitzenwachstums wird nach einer langen Gleichstromphase ein oben bereits genannter Maintenace-Puls angewandt. Durch die Anwendung dieser Maßnahmen, je nach Lampenspannung, lässt sich der Abstand der Elektrodenspitzen beeinflussen und eine Zerklüftung der Elektrodenspitzen vermeiden. Jedoch kann durch dieses Verfahren ebenfalls keine ausreichende Stabilisierung der Spitzenposition erreicht werden, da insbesondere auch nicht zerklüftete Elektrodenspitzen im Laufe der Lebensdauer der Lampe von der Mitte wegwandern können, was somit die Lebensdauer der Lampe verkürzt.
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Somit kann mit diesen Methode nur die Größe der Spitze, nicht aber die Position der Spitze ausreichend stabilisiert werden. Mit fortschreitender Verkleinerung der effektiven Apertur in heutigen Projektoren ist ein Verschieben der Spitzen aber nicht mehr tolerierbar, da eine Änderung der Spitzenposition zu einer massiven Reduktion der Einkoppeleffizienz des Lichts in die Projektoroptik und damit ein vorzeitiges Lebensdauerende zur Folge hat.
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Ein Ansatz zur Lösung dieses Problems besteht darin, die Frequenz des Lampenstroms (= Waveform bzw. Wellenform), mit der die Lampe betrieben wird, zeitlich zu modulieren, wie z.B. in der
WO 2013092750 A1 beschrieben. Der Vorteil besteht dabei in der wohldosierten Aufschmelzung der Elektrodenspitzen, die zum einen ein ausreichendes Wachstum, zum anderen aber auch eine Stabilisierung der Spitzenposition ermöglicht. Erreicht wird dieser Effekt üblicherweise am effektivsten mit Wellenformen, deren mittlere Frequenz im Bereich von 90 Hz liegt.
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Nachteil dieser Lösung sind jedoch Flimmererscheinungen, sogenannte Szintillationen, die auf dem Projektionsschirm deutlich wahrnehmbar sind. Diese Flimmererscheinungen lassen sich gemäß dem heutigen Stand nur bekämpfen, indem man entweder Wellenformen mit einer symmetrischen 60 Hz Frequenz oder aber frequenzmodulierte, asymmetrische Wellenformen mit deutlich höheren Frequenzen einsetzt. Mit beiden Varianten lässt sich zwar ein flimmerfreier Lampenbetrieb realisieren, allerdings zum Preis einer stark reduzierten Lebensdauerperformance.
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Als weiterer Nachteil dieser Lösung hat sich gezeigt, dass es im Fall einer konkreten Kundenapplikation aufgrund des starr vorgegebenen Farbrades oft schwierig ist, eine geeignete Wellenform mit vorteilhaften Kommutierungsschema zu finden. Zudem können Vorhersagen über das Verhalten der Lampe und ihrer Elektrodenspitzen für ein bestimmtes Kommutierungsschema nur schwer oder gar nicht getroffen werden. Um zu überprüfen, ob ein bestimmtes Kommutierungsschema geeignet ist, d.h. bestimmte Kriterien in Bezug auf die Ausbildung der Elektrodenspitzen und somit auf die Lebensdauer der Lampe erfüllt, ist es erforderlich, eine Lampe mit einem Lampenstrom gemäß diesem Kommutierungsschema zumindest einen Großteil ihrer Lebensdauer oder sogar einen gesamten Lebensdauerdurchlauf zu betreiben. Dies ist extrem zeitaufwendig und erschwert somit die Suche nach geeigneten Kommutierungsschemata und Betriebsweisen einer Entladungslampe. Eine Betriebsweise einer Entladungslampe, die die beiden Forderungen nach hoher Lebensdauer der Entladungslampe und einem flimmerfreien Betrieb der Entladungslampe zufriedenstellend in Einklang bringt, ist bis jetzt jedoch noch nicht gefunden.
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Darstellung der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Betreiben einer Entladungslampe und eine Projektionsanordnung bereitzustellen, mittels welchen sich Verbesserungen hinsichtlich der Lebensdauer der Entladungslampe und einem flimmerfreien Betrieb der Entladungslampe erzielen lassen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Entladungslampe und einer Projektionsanordnung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
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Beim erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Entladungslampe mit zwei Elektroden für eine Projektionsanordnung wird der Entladungslampe im Betrieb ein als Wechselstrom ausgebildeter Lampenstrom mit einer mittleren Frequenz und mit einer vorgegebenen Wellenform, die ein vorgegebenes Kommutierungsschema aufweist, zugeführt. Dabei ist das vorgegebene Kommutierungsschema durch eine vorgegebene zeitliche Abfolge von Kommutierungen des Lampenstroms vorgegeben. Weiterhin wird in zumindest einem vorgebbaren Zeitabstand wiederholt vom vorgegebenen Kommutierungsschema durch mindestens eine Gleichstromphase mit einer vorgebbaren Zeitdauer abgewichen, wobei der mindestens eine vorgegebene Zeitabstand maximal 50s beträgt.
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Unter mindestens einem vorgebbaren Zeitabstand ist dabei insbesondere zu verstehen, dass die Zeitabstände zwischen den Gleichstromphasen nicht zwingend gleich sein müssen, so dass auch mehrere unterschiedlich lange Zeitabstände zwischen jeweils zwei Gleichstromphasen vorgesehen sein können, jedoch betragen die Zeitabstände jeweils maximal 50s.
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Im Gegensatz zu den im Stand der Technik gemachten Annahmen und Vorgehensweisen, bei denen Gleichstromphasen zur Rückbildung der Elektrodenspitzen eingesetzt werden und davon ausgegangen wird, dass zu häufige Gleichstromphasen die Elektroden zu sehr beanspruchen und sich somit negativ auf die Lebensdauer auswirken, können jedoch überraschenderweise Gleichstromphasen bei geeignetem Timing auch zum aktiven Wachstum der Elektrodenspitzen eingesetzt werden und darüber hinaus eine Stabilisierung der Spitzenposition bewirken. Diese Wirkung lässt sich dann erzielen, wenn der Zeitabstand zwischen den Gleichstromphasen geeignet kurz gewählt wird, und zwar maximal 50s beträgt. Derart kurz beabstandete Gleichstromphasen wirken sich nicht nur nicht lebensdauermindernd auf die Entladungslampe aus sondern erhöhen die Lebensdauer sogar beträchtlich. Denn durch die dadurch bewirkte Stabilisierung der Spitzenposition kann so ein Wandern der Elektrodenspitzen im Laufe der Lebensdauer vermieden und so die Lebensdauer der Entladungslampe deutlich verlängert werden. Ein weiterer sehr großer Vorteil ist, dass im Gegensatz zu Lösungen, bei denen mittels Frequenzmodulation die Spitzenposition bei der für das Flimmerverhalten der Lampe nachträglichen Frequenz 90 Hz stabilisiert werden kann, man durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht an eine bestimmte Betriebsfrequenz der Entladungslampe gebunden ist. D.h. es hat sich gezeigt, dass diese Vorsehen von zeitlich sehr kurz beabstandeten Gleichstromphasen die Lebensdauer von Lampen in einem breiten Spektrum an Betriebsfrequenzen erhöht. Dadurch können auf besonders vorteilhafte Weise auch mittlere Frequenzen des Lampenstroms gewählt werden, bei denen das Flimmerverhalten der Entladungslampe verbessert ist. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es somit ermöglicht, eine Verlängerung der Lebensdauer der Entladungslampe und gleichzeitig eine Verbesserung des Flimmerverhaltens zu bewerkstelligen.
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Weiterhin hat es sich gezeigt, dass sich eine besonders gute Stabilisierung der Spitzenposition erzielen lässt, wenn die Zeitabstände zwischen zwei Gleichstromphasen sogar noch kürzer sind. Daher ist es eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, dass der mindestens eine vorgebbare Zeitabstand maximal 25 Sekunden beträgt, bevorzugt maximal im einstelligen Sekundenbereich liegt und besonders bevorzugt maximal im Millisekundenbereich. Weiterhin beträgt der vorgebbare Zeitabstand dabei insbesondere mindestens 5 Millisekunden. Gerade bei vorgebbaren Zeitabständen im einstelligen Sekundenbereich und kleiner hat es sich gezeigt, dass sich dabei besonders große Vorteile hinsichtlich einer Verlängerung der Lebensdauer der Entladungslampe erzielen lassen. Bei Zeitabständen im Millisekundenbereich lassen sich die Gleichstromphasen zudem dazu nutzen, Asymmetrien im vorgegebenen Kommutierungsschema zu bewirken, was sich, wie sich gezeigt hat, ebenfalls positiv auf die Lebensdauer der Entladungslampe auswirkt, und wodurch sich also der Lebensdauerverlängernde Effekt der zeitlich sehr kurz beabstandeten Gleichstromphasen noch zusätzlich verstärken lässt.
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In gleicher Weise hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die mindestens eine Gleichstromphase zwischen 5 Millisekunden und 100 Millisekunden andauert. Denn auch hier hat sich gezeigt, dass diese Ausgestaltung der Phasendauern einen positiven Effekt bezüglich der Stabilisierung der Elektrodenspitzen und somit der Lebensdauer der Entladungslampe hat. Besonders bevorzugt ist hierbei die Ausgestaltung, dass die Phasendauer der Gleichstromphasen vorgegeben ist, d.h. die Entladungslampe wird mit einem Lampenstrom betrieben, dessen Kommutierungsschema vorgegeben ist und von welchem durch die Gleichstromphasen mit vorgegebenem Zeitabstand bzw. Zeitabständen und mit vorgegebener Phasendauer bzw. Phasendauern in vorgegebener Weise abgewichen wird. Durch die Erfindung ist es nämlich auf besonders vorteilhafte Weise möglich, ein Kommutierungsschema und die oben beschriebenen Ausgestaltung der Gleichstromphasen vorzugeben und dadurch ein positives Verhalten der Elektrodenspitzen über die gesamte Lebensdauer und somit eine Verlängerung der Lebensdauer der Entladungslampe sicherzustellen.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird mindestens ein Parameter der mindestens einen Gleichstromphase durch eine gemessene Stromstärke des Lampenstroms vorgegeben. Der mindestens eine Parameter stellt dabei bevorzugt eine Dauer der mindesten einen Gleichstromphase und/oder den mindestens einen vorgebbaren Zeitabstand dar. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Regelung der Parameter der Gleichstromphasen so, dass mit abnehmender gemessener Stromstärke die Häufigkeit der Gleichstromphasen zunimmt, d.h. kürzere Zeitabstände vorgegeben werden, und besonders bevorzugt, dass mit abnehmender gemessener Stromstärke die Dauern der Gleichstromphasen verlängert werden. Insbesondere wird also für eine erste gemessene Stromstärke, welche betragsmäßig kleiner ist als eine zweite gemessene Stromstärke, der mindestens eine Parameter derart vorgegeben, dass die Dauer der mindestens einen Gleichstromphase länger ist und/oder dass der mindestens eine vorgebbare Zeitabstand kürzer ist als für die zweite gemessene Stromstärke. Eine Abnahme der Stromstärke bzw. eine geringere Stromstärke kann dabei beispielsweise durch eine fortschreitende Lebensdauer der Entladungslampe bedingt sein und/oder auch dadurch gegeben sein, dass die Entladungslampe in einem gedimmten Modus betrieben wird, in dem die Betriebsleistung der Entladungslampe gegenüber Nominalleistung reduziert ist. Da unter Umständen die für die Verlängerung der Lebensdauer verantwortlichen Aufschmelzprozesse der Elektroden durch die Gleichstromphasen unter Umständen bei geringerer Lampenstromstärke nicht mehr gegeben sind, kann vorteilhafterweise durch eine entsprechende Anpassung der Parameter der Gleichstromphasen in Abhängigkeit der gemessenen Lampenstromstärke, wie oben beschreiben, auch in solchen Situationen eine Optimierung der Lebensdauer ermöglicht werden. Dazu können beispielsweise bestimmte Stromstärkeintervalle des Lampenstroms vorgegeben sein, wobei jedem Stromstärkeintervall ein Set an Parametern zugeordnet sein kann, betreffend z.B. die Dauer und/oder den mindestens einen Zeitabstand der Gleichstromphasen.
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Unter mindestens einer Gleichstromphase ist dabei ebenfalls zu verstehen, dass auch mehrerer unterschiedliche Gleichstromphasen vorgesehen sein können, die sich z.B. in ihrer Polarität und/oder ihrer Dauer unterscheiden, wobei insbesondere die Phasendauern jeder Gleichstromphase vorteilhafterweise im Bereich zwischen 5 ms bis 100 ms liegen.
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Weiterhin ist eine Gleichstromphase bevorzugt eine Zeitspanne, in welcher sich die Polarität des Lampenstroms zumindest effektiv nicht umkehrt und die beiden Elektroden der Entladungslampe zumindest effektiv für die Dauer der Gleichstromphase ihre Polarität beibehalten. Effektiv ist hierbei so zu verstehen, dass sich die Elektroden während der Gleichstromphase in der jeweiligen anodischen bzw. kathodischen Phase verbleiben, also nicht von anodischer in die kathodische Phase wechseln oder umgekehrt.
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Unter einer Abweichung vom vorgegebenen Kommutierungsschema durch die Gleichstromphase ist dabei zu verstehen, dass in der vorgegebenen zeitlichen Abfolge von Kommutierungen zumindest zu einem Zeitpunkt, zu welchem gemäß dem vorgegebenen Kommutierungsschema eine Kommutierung des Lampenstroms stattfinden würde und eine jeweilige Elektrode von der anodischen Phase in die kathodische Phase wechseln würde und umgekehrt, dieser Wechsel nicht stattfindet und die Elektroden in ihrer jeweiligen anodischen bzw. kathodischen Phase verharren. Dies kann dadurch erfolgen, dass eine oder mehrere aufeinander folgenden Kommutierungen gemäß dem Kommutierungsschema ausgelassen werden, z.B. indem statt eines Polaritätswechsels des Lampenstroms die Polarität des Lampenstroms beibehalten wird. Aufgrund einer schaltungstechnisch einfacheren Umsetzung wird dieses „Auslassen“ von Kommutierungen bevorzugt durch Doppelkommutierungen umgesetzt, d.h. der Lampenstrom wechselt zu einem Zeitpunkt unmittelbar aufeinanderfolgen zweimal die Polarität. Die mindestens eine Gleichstromphase wird also dadurch bereitgestellt, dass mindestens eine Kommutierung gemäß dem vorgegebenen Kommutierungsschema als Doppelkommutierung ausgeführt wird. Diese Doppelkommutierung ist dabei so ausgestaltet, dass die beiden dabei durchgeführten Kommutierungen derart kurz zeitlich aufeinanderfolgen, dass die Elektroden der Entladungslampe dabei effektiv nicht von der kathodischen in die anodischen Phase und umgekehrt wechseln, sondern in ihren jeweiligen Phasen verbleiben. Diese beiden Kommutierungen der Doppelkommutierung finden dabei in einem Zeitintervall von ca. maximal 30 Mikrosekunden statt.
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Ob sich eine Elektrode in der anodischen oder kathodischen Phase befindet, hat Einfluss auf die Temperatur der Elektrode. Dabei erwärmt sich eine Elektrode in der anodischen Phase und kühlt in der kathodischen Phase ab. Durch eine Gleichstromphase wird also ein bestimmter Temperaturverlauf einer jeweiligen Elektrode bewirkt. Durch die erfindungsgemäßen zeitlich beabstandeten Gleichstromphasen kann also ein Temperaturverlauf der Elektrodentemperaturen bewirkt werden, der sich besonders vorteilhaft auf die Stabilisierung der Spitzenposition auswirkt. Durch Doppelkommutierungen während der Gleichstromphasen wird der Temperaturverlauf einer jeweiligen Elektrode dabei aufgrund des sehr kurzzeitigen Polaritätswechsels kaum beeinflusst, weshalb es effektiv keinen Unterschied macht, ob eine Gleichstromphase durch Weglassen von Kommutierungen oder durch entsprechende Doppelkommutierungen umgesetzt ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird durch mehrere aufeinanderfolgende Gleichstromphasen, welche den mindestens einen vorgegebenen Zeitabstand zueinander aufweisen, vom vorgegebenen Kommutierungsschema abgewichen, wobei die jeweils zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Gleichstromphasen eine entgegengesetzte Polarität aufweisen. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Gleichstromphasen jeweils eine gleiche Phasendauer aufweisen.
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Die Gleichstromphasen sind also in ihrer Phasendauer gleich und in ihrer Polarität alternierend, so dass jeweils zwei im mindestens einen vorgegebenen Zeitabstand aufeinanderfolgende Gleichstromphasen die gleiche Phasendauer aufweisen, und wobei insbesondere der Lampenstrom in jeweils zwei aufeinanderfolgenden zeitlich beabstandeten Gleichstromphasen unterschiedliche Polarität aufweist. Durch die einheitliche Phasendauer der Gleichstromphasen lässt sich das Verfahren auf besonders einfache Weise umsetzen und gerade auch in Kombination mit der alternierenden Ausgestaltung der Polarität der Gleichstromphasen wird gewährleistet, dass beide Elektroden in gleicher Weise beansprucht werden. Dies könnte alternativ zur alternierenden Ausgestaltung der Polarität auch dadurch bewerkstelligt werden, dass eine erste Mehrzahl an aufeinanderfolgenden Gleichstromphasen eine erste Polarität aufweist und die gleiche Mehrzahl darauffolgender Gleichstromphasen die entgegengesetzte Polarität aufweist, insbesondere bevorzugt unter der Vorraussetzung einer gleichen mittleren Stromstärke während dieser jeweiligen Gleichstromphasen. Dabei gibt es viele weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten, was die Phasendauer und die Polaritätsfolge der Gleichstromphasen betriff, jedoch sind oben genannte Ausgestaltungen die einfachsten und effektivsten.
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Vorteilhafter Weise sollte dabei eine gleiche Beanspruchung der Elektroden nicht nur durch eine entsprechende Ausbildung der Gleichstromphasen gegeben sein, sondern im Algemeinen über die gesamte Betriebsdauer der Entladungslampe hinweg.
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Daher ist bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung das vorgegebene Kommutierungsschema derart ausgestaltet, dass der Stromstärkeverlauf gemäß diesem Kommutierungsschema derart ausgestaltet ist, dass für ein vorgegebenes Zeitintervall im Mittel kein Gleichstromanteil übrig bleibt. Diese grundlegende Bedingung gewährleistet dabei eine gleichmäßige Beanspruchung der Elektroden, insbesondere dadurch, dass sich dabei jede Elektrode über dieses vorgegebenen Zeitintervall betrachtet, die gleiche Zeit in der anodischen Phase sowie auch in der kathodischen Phase befindet. Das vorgegebene Zeitintervall kann dabei die gesamte Betriebsdauer der Entladungslampe darstellen oder beispielsweise auch nur ein Periodizitätsintervall im Falle einer sich periodisch wiederholenden vorgegebenen zeitlichen Abfolge der Kommutierungen sowie der Gleichstromphasen, denn durch das Erfülltsein dieser Bedingungen für ein Periodizitätsintervall sind diese Bedingungen auch für die gesamte Betriebdauer der Entladungslampe gewährleistet.
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Daher ist bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung das vorgegebene Kommutierungsschema periodisch. Insbesondere kann sich der zeitliche Verlauf der Stromstärke gemäß diesem periodischen Kommutierungsschema während des mindestens einen vorgegebenen Zeitabstands mehrmals periodisch wiederholen. Dieser Verlauf muss sich dabei nicht zwingend ganzzahlig wiederholen. Darüber hinaus kann es auch vorgesehen sein, dass diese zeitliche Periodizität nur das vorgegebene Kommutierungsschema betrifft, d.h. die Abweichungen vom vorgegebenen Kommutierungsschema durch die Gleichstromphasen können dabei so ausgestaltet sein, dass sich insgesamt ein nicht periodischer zeitlicher Verlauf der Stromstärke des Lampenstroms ergibt. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass auch die Abweichung vom vorgegebenen Kommutierungsschema durch die Gleichstromphasen in der zeitlichen Abfolge, und der Ausbildung der Gleichstromphasen, insbesondere bezüglich der Phasendauer, des zeitlichen Verlaufs der Stromstärke während dieser Phasendauer und der Polarität, periodisch ist. Insbesondere ist es weiterhin bevorzugt, dass der zeitliche Verlauf der Stromstärke während einer Gleichstromphase betragsmäßig dem zeitlichen Verlauf des Abschnitts des vorgegebenen Kommutierungsschemas entspricht, von dem zu diesem Zeitpunkt durch die Gleichstromphase abgewichen wird. Sollen beispielsweise ein oder mehrere Segmente eines Farbrads mit einer erhöhten Lichtintensität beleuchtet werden, so weisen die korrespondierenden Stromsegmente des Kommutierungsschemas des Lampenstroms eine entrechtend höhere Stromstärke auf als andere Stromsegmente. Indem nun eine Gleichstromphase betragsmäßig den gleichen zeitlichen Verlauf des korrespondierenden Kommutierungsschemaabschnitts aufweist, wird vorteilhafterweise gewährleistet, dass der zeitliche Intensitätsverlauf bei der Beleuchtung der sequentiell beleuchteten Farbradsegmente erhalten bleibt. D.h. bei der Abweichung vom vorgegebenen Kommutierungsschema durch eine Gleichstromphase wird also bevorzugt vom vorgegebenen Kommutierungsschema in Bezug auf die Polarität des Lampenstroms abgewichen, nicht jedoch in Bezug auf den Betrag der Stromstärke.
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Alternativ zu einer symmetrischen Ausgestaltung der Gleichstromphasen, wie oben beschrieben, d.h. mit gleicher Phasendauer und alternierender Polarität, kann es auch vorgesehen sein, dass sich die Gleichstromphasen asymmetrisch auf beide Elektroden verteilen, d.h. dass z.B. eine Zeitdauer, welche sich eine Elektrode in einer anodischen Phase während der Gleichstromphasen befindet kleiner oder größer ist als die Zeitdauer, welche sich diese Elektrode in einer kathodischen Phase während der Gleichstromphasen befindet. Mit anderen Worten können die Gleichstromphasen in ihren Dauern und/oder ihren zeitliche Abständen so bemessen sein, dass sich eine Elektrode deutlich häufiger oder länger in einer anodischen Phase befindet als die andere Elektrode. Bedingt durch die Geometrie des Aufbaus einer Projektionsanordnung, insbesondere z.B. dadurch, dass die Elektroden der Entladungslampen nicht den gleichen Abstand zu einem Farbrad aufweisen, kann es durch Rückstrahlungseffekte des Farbrads auf die Elektroden zu einer unterschiedlich starken mittleren Erwärmung der jeweiligen Elektroden im Laufe der Betriebsdauer der Projektionsanordnung kommen. Durch eine asymmetrische Ausgestaltung der Gleichstromphasen in Bezug auf die Elektroden kann so auf vorteilhafte Weise diesem ungleichmäßigen Erwärmungseffekt entgegengewirkt werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt die mittlere Frequenz des Lampenstroms mindestens 180 Hz, und ist insbesondere ein ganzzahliges Vielfaches von 60 Hz. Wie bereits erwähnt ist die positive Wirkung der beschriebenen Ausgestaltung der Gleichstromphasen auf die Stabilisierung der Elektrodenspitzen nicht beschränkt auf eine bestimmte Betriebsfrequenz der Entladungslampe. Daher kann vorteilhafterweise eine mittlere Frequenz des Lampenstroms gewählt werden, durch die sich das Flimmerverhalten der Entladungslampe verbessern lässt. Wie in der
europäischen Anmeldung der gleichen Anmelderin mit der Anmeldenummer 13185019.0 detaillierter beschrieben, sind bei einer sog. 2X-Ansteuerung des Farbrads, also bei einer Ansteuerung des Farbrads so, dass dieses sich in 16,67 ms zweimal vollständig um die Drehachse dreht, Kommutierungsschemata besonders vorteilhaft in Bezug auf das Flimmerverhalten, die in diesem Zeitintervall 16,67 ms eine gerade Anzahl an Kommutierungen aufweisen, d.h. der Lampenstrom weist eine mittlere Frequenz von 60 Hz, 120 Hz, 180 Hz, usw., insbesondere also ein geradzahliges Vielfaches von 60 Hz, auf. Da noch Randbedingungen an eine gleichmäßige Beanspruchung beider Elektroden zu stellen sind, sind wiederum manche dieser Betriebsfrequenzen ungeeignet, insbesondere Vielfache von 120 Hz, weshalb sich mittlere Frequenzen von 60 Hz, 180 Hz, 300 Hz, usw. als besonders vorteilhaft erwiesen haben. Dabei ist es ein Vorteil von mittleren Frequenzen größergleich 180 Hz, insbesondere von solchen, die ein ganzzahliges Vielfaches von 60 Hz darstellen, dass mehr Freiheitsgrade bezüglich der Anordnung der Kommutierungen eines Kommutierungsschemas gegeben sind und insbesondere, dass sich im Gegensatz zu einer Frequenz von 60 Hz zum Betrieb der Entladungslampe asymmetrische Wellenformen verwenden lassen. Durch derartig frequenzmodulierte Wellenformen des Lampenstroms lässt sich im Vergleich zu symmetrischen Wellenformen ebenfalls die Lebensdauer der Entladungslampe erhöhen. Durch diese besonders vorteilhafte Ausgestaltung lässt sich die Entladungslampe sowohl flimmerfrei als auch mit einer besonders langen Lebensdauer betreiben. Ähnliches gilt zudem für eine sog. 3X-Ansteuerung des Farbrads, nur dass in Bezug auf das Flimmerverhalten Kommutierungsschemata mit einer ungeraden Anzahl an Kommutierungen im Zeitintervall 16,67 ms besonders vorteilhaft sind, weshalb sich für eine 3X-Ansteuerung des Farbrads bevorzugt mittlere Frequenzen von 30 Hz, 90 Hz, 150 Hz, 210 Hz, usw., also ungeradzahlige Vielfache von 30 Hz ergeben, wobei auch hier bevorzugt noch zusätzlich weitere Randbedingungen, die an das Kommutierungsschema gestellt werden müssen, berücksichtigt werden.
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Ein weiterer großer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen ist zudem auch, dass sich dadurch nicht nur der Betrieb der Entladungslampe bei Normalleistung optimieren lässt, sondern auch für andere Betriebsweisen der Entladungslampe. Beispiele sind der Betrieb der Entladungslampe im Eco-Modus bei fester Eco-Leistung im Bereich von 50%–85% der Normalleistung oder der Betrieb im sogenannten Dynamic Dimming Modus, bei dem eine frame-by-frame Modulation der Lampenleistung in Abhängigkeit von der Helligkeit des Bildinhalts stattfindet. Die Lampenleistung kann dabei zwischen 30%–100% der Normalleistung variiert werden. Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und seiner Ausgestaltungen bei einem Betrieb der Entladungslampe bei gegenüber der Normalleistung reduzierter Betriebsleistung ist dabei besonders vorteilhaft, da üblicherweise gerade solche gedimmten Betriebsmodi stark flimmeranfällig sind und dieses starke Flimmern in diesen Betriebsmodi bislang nur unter Inkaufnahme einer stark reduzierten Lebensdauer der Lampe zu reduzieren oder zu beheben war. Die Erfindung ermöglichte es jedoch nun, auch für solche gedimmten Betriebsmodi einer Entladungslampe einen flimmerfreien Betrieb unter Gewährleistung einer langen Lebensdauer der Entladungslampe sicherzustellen. Da, wie bereits beschrieben, bei solchen gedimmten Betriebsmodi die Gleichstromphasen gegenüber dem Normalbetrieb aufgrund der reduzierten Stromstärke des Lampenstroms weniger wirksam sind, ist es besonders vorteilhaft, die Dauer und/oder Häufigkeit der Gleichstromphasen auf solche Betriebsmodi anzupassen, insbesondere dadurch, dass die Dauern der Gleichstromphasen gegenüber dem Normalbetrieb verlängert sind und/oder die Gleichstromphasen in kürzeren Zeitabständen auftreten.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die zeitlichen Abstände zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Kommutierungen gemäß dem vorgegebenen Kommutierungsschema zumindest zum Teil unterschiedlich. Die mittlere Frequenz, insbesondere auch bei Kommutierungsschemata mit unterschiedlich langen Zeitabständen zwischen je zwei Kommutierungen, ist dabei definiert als die Hälfte der Anzahl an Kommutierungen in einem bestimmten Zeitintervall, insbesondere im Periodizitätsintervall des Kommutierungsschemas, dividiert durch die Länge des Zeitintervalls, also insbesondere durch die des Periodizitätsintervalls des Kommutierungsschemas. Die zeitliche Abfolge der Kommutierungen ist dabei bevorzugt abgestimmt auf ein vorgegebenes Farbrad einer Projektionsanordnung. Das Kommutierungsschema ist dabei in der Weise mit dem Farbrad bei gegebener Drehfrequenz des Farbrads synchronisiert, dass Kommutierungen des Lampenstroms nur dann stattfinden, wenn sich der durch die Entladungslampe beleuchtete Bereich des Farbrads gerade zwischen zwei Farbsegmenten, in einem sogenannten Blindbereich, befindet. Die Längen der Stromhalbwellen des Kommutierungsschemas, also die Abstände zwischen zwei Kommutierungen, sind dabei durch die Längen einzelner oder mehrerer Farbradsegmente des zu beleuchtenden Farbrads gegeben, insbesondere bei großen mittleren Frequenzen, bei denen mehrmals während einer Farbradumdrehung kommutiert wird und gegebenenfalls sogar nach jedem Farbsegment kommutiert wird. Dabei ergeben sich bei unterschiedlich groß ausgebildeten Farbsegmenten eines Farbrads, das durch die Entladungslampe beleuchtet werden soll, auch unterschiedlich lange Stromhalbwellen des vorgegebenen Kommutierungsschemas des Lampenstroms. Die daraus resultierenden asymmetrischen, frequenzmodulierten Wellenformen sind, wie bereits erwähnt ebenfalls besonderes vorteilhaft in Bezug auf die Lebensdauer der Entladungslampe.
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Die erfindungsgemäße Projektionsanordnung weist eine Entladungslampe und ein Vorschaltgerät für die Entladungslampe auf, das dazu ausgelegt ist, im Betrieb der Projektionsanordnung der Entladungslampe einen als Wechselstrom ausgebildeten Lampenstrom mit einer mittleren Frequenz und mit einer vorgegebenen Wellenform bereitzustellen, die ein vorgegebenes Kommutierungsschema aufweist. Das vorgegebene Kommutierungsschema ist dabei durch eine vorgegebene zeitliche Abfolge von Kommutierungen des Lampenstroms vorgegeben. Dabei ist das Vorschaltgerät weiterhin dazu ausgebildet, den Lampenstrom derart bereitzustellen, dass in zumindest einem vorgegebenen Zeitabstand wiederholt vom vorgegebenen Kommutierungsschema des Lampenstroms durch mindestens eine Gleichstromphase mit einer vorgegebenen Zeitdauer abgewichen wird, wobei der mindestens eine vorgegebene Zeitabstand maximal 50s beträgt.
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Die für das erfindungsgemäße Verfahren und seine Ausgestaltungen genannten Merkmale ermöglichen dabei die Weiterbildung der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung durch weitere gegenständliche Merkmale. Weiterhin gelten die für das erfindungsgemäße Verfahren und sine Ausgestaltungen genannten Merkmale und Merkmalskombinationen und deren Vorteile in gleicher Weise für die erfindungsgemäße Projektionsanordnung.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Farbrads für eine Projektionsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 eine schematische Darstellung eines möglichen Kommutierungsschemas für einen Lampenstrom im zeitlichen Verlauf, der der Entladungslampe durch ein Vorschaltgerät zugeführt wird, insbesondere in Abstimmung auf das in 1 dargestellte Farbrad;
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3 eine schematische Darstellung des Kommutierungsschemas gemäß 2 in einem größeren Zeitintervall; und
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4 eine schematische Darstellung eines Kommutierungsschemas eines Lampenstroms mit einer Gleichstromphase zum Betreiben einer Entladungslampe gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei insbesondere die bei der Umsetzung der Gleichstromphase durch Doppelkommutierungen kurzzeitig auftretenden Strömstärkeänderungen nicht dargestellt sind.
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Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Farbrads 10 für eine Projektionsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieses Farbrad 10 weist hier exemplarisch sechs Farbsegmente 12a, 12b, 12c, 12d, 12e und 12f auf, insbesondere ein rotes Segment 12a, ein gelbes Segment 12b, ein Weissegment 12c, ein cyan-farbenes Segment 12d, ein blaues Segment 12e und ein grünes Segment 12f. Zwischen jeweils zwei Farbsegmenten 12a, 12b, 12c, 12d, 12e und 12f befindet sich ein sog. Blindbereich 14, der auch als Spoke bezeichnet wird. Dieses Farbrad 10 wird von einer Entladungslampe, insbesondere einer Hochdruck-Gasentladungslampe, beleuchtet, welche mit einem Wechselstrom I gemäß einem vorgegebenen Kommutierungsschema 16a, 16b (vgl. 2, 3 und 4) angesteuert wird. Das Licht der Lampe wird dabei auf einen vorgegebenen Bereich des Farbrads 10 eingestrahlt, so dass bei einer Drehung des Farbrads 10 die Farbsegmente 12a, 12b, 12c, 12d, 12e und 12f sequentiell beleuchtet werden. Da eine Kommutierung K (vgl. 2) des Lampenstroms I eine kurzzeitige Intensitätsschwankung mit sich bringt, finden Kommutierungen K des Lampenstroms I dabei nur zwischen zwei Farbsegmenten 12a, 12b, 12c, 12d, 12e und 12f statt, d.h. nur, wenn sich der Bereich, auf den das Licht eingestrahlt wird, gerade in einem Blindbereich 14 des Farbrads 10 befindet. Dazu ist die Drehung des Farbrads 10 mit dem Kommutierungsschema 16a, 16b des Lampenstroms I entsprechend synchronisiert. Der Lampenstrom I muss dabei nicht zwingend in jedem Blindbereich 14 des Farbrads 10 kommutiert werden.
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Um dies zu veranschaulichen zeigt 2 eine schematische Darstellung eines möglichen Kommutierungsschemas 16a für einen Lampenstrom I im zeitlichen Verlauf, der der Entladungslampe durch ein Vorschaltgerät zugeführt wird, insbesondere hierbei in Abstimmung auf das in 1 dargestellte Farbrad 10. Hierbei ist im speziellen ein Periodizitätsintervall des Kommutierungsschemas 16a dargestellt mit einer Periodendauer T, welcher hier exemplarisch der Dauer einer zweimaligen Umdrehung des Farbrads 10 entspricht. Denkbar wäre aber auch ein periodischer zeitlicher Verlauf des Lampenstroms I, der eine kleinere oder größere Periodendauer T aufweist, so dass sich der Stromverlauf erst nach z.B. einer 3-, 4-, 5-, 6-, usw. maligen Farbradumdrehung wiederholt. Typischerweise dreht sich ein Farbrad 10 bei einer sog. 2X-Ansteuerung zweimal in T = 16,67 ms, d.h. mit einer Frequenz von 120 Hz, bei einer 3X-Ansteuerung entsprechend dreimal in T = 16,67 ms. Das Kommutierungsschema 16a ist durch eine vorgegebene zeitliche Abfolge von Kommutierungen K vorgegeben. Das Kommutierungsschema 16a weist also zwischen jeweils zwei Kommutierungen K ein Stromsegment 18a, 18b, 18c, 18d und 18e zusammengenommen und 18f auf, innerhalb welchem der Entladungslampe ein Gleichstrom mit einer vorgegebenen zeitlich konstanten Stromstärke zugeführt wird. Die Stromstärken in den einzelnen Stromsegmenten 18a, 18b, 18c, 18d und 18e zusammengenommen und 18f können dabei unterschiedlich sein. Die Höhen dieser Stromhalbwellen orientieren sich dabei am Wunsch hinsichtlich der Gewichtung einzelner Farbradsegmente 12a, 12b, 12c, 12d, 12e und 12f. In diesem Beispiel weisen die Stromsegmente 18b und 18c jeweils eine betragsmäßig höhere Stromstärke auf als die anderen Stromsegmente 18a, 18d und 18e zusammengenommen und 18f. Dadurch sind die korrespondierenden Farbradsegmente, hier das gelbe Segment 12b und das Weissegment 12c, stärker gewichtet.
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Dabei ist in diesem Beispiel das erste dargestellte Stromsegment 18a mit dem roten Segment 12a des Farbrads 10 synchronisiert, d.h. das erste Stromsegment 18a korrespondiert zum roten Segment 12a des Farbrads 10, das zweite Stromsegment 18b zum gelben Segment 12b des Farbrads 10 und das dritte Stromsegment 18c zum Weissegment 12c des Farbrads 10. Das vierte Stromsegment 18d und 18e korrespondiert zum hellblauen 12d und blauen Segment 12e des Farbrads 10, d.h. im Blindbereich 14 zwischen dem hellblauen 12d und blauen Segment 12e findet in diesem Beispiel keine Kommutierung K des Lampenstroms I statt.
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Das fünfte Stromsegment 18f korrespondiert zum grünen Segment 12f des Farbrads 10. Im Anschluss an das fünfte Stromsegment 18f wird das Schema mit entgegengesetzter Polung wiederholt. Durch diese Ausgestaltung kann gewährleistet werden, dass beide Elektroden über längere Zeit gleich beansprucht werden. Insbesondere sind durch diese Stromverlaufsinvertierung der beiden Hälften des Periodizitätsintervalls gleich mehrere notwendige Bedingungen für eine gleichmäßige Entwicklung der Elektrodenspitzen erfüllt. So befindet sich nämlich jede Elektrode die gleiche Zeit in einer anodischen wie in einer kathodischen Phase und auch die mittlere Stromstärke in der Summe der anodischen Phasen entspricht der mittleren Stromstärke in der Summe der kathodischen Phasen, d.h. über das Periodizitätsintervall betrachtet ist die mittlere Stromstärke Null. Insbesondere durchläuft so eine jeweilige Elektrode einen bestimmten zeitlichen Stromverlauf und anschließend den selben Stromverlauf mit entgegengesetzter Polung erneut. Des Weiteren sind in Anpassung an das in 1 dargestellte Farbrad 10 die zeitlichen Abstände der Kommutierungen K dabei unterschiedlich. Weiterhin weist das dargestellte Kommutierungsschema eine mittlere Frequenz von 300 Hz auf, d.h. in der Periodendauer T = 16,67 ms finden 10 Kommutierungen K statt. Die maximale mittlere Frequenz für ein 6-Segment-Farbrad bei einer 2X-Ansteuerung beträgt demnach 360 Hz, wenn nur in Blindbereichen 14 kommutiert wird.
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3 zeigt eine schematische Darstellung des Kommutierungsschemas 16a gemäß 2 in einem längeren zeitlichen Verlauf. Hierbei ist sind insbesondere die Wiederholung der Periodizitätsintervalle zu sehen.
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Die Wellenform des Lampenstroms, insbesondere die Ausbildung des Kommutierungsschemas, ist dabei ausschlaggebend für die Lampenperformance der Entladungslampe, d.h. für ihre Lebensdauer sowie für ihr Flimmerverhalten. Die Ausbildung des Kommutierungsschemas hat dabei großen Einfluss auf die Ausbildung der Elektrodenspitzen der Entladungslampe. Das Kommutierungsschema unterliegt weiterhin grundlegenden Bedingungen, wie z.B. dass dieses in Synchronisation mit einem Farbrad nur Kommutierungen des Lampenstroms in Blindbereichen zwischen zwei Farbsegmenten möglich ist, und dass der Lampenstrom so ausgestaltet ist, dass die beiden Elektroden der Lampe gleich beansprucht werden. Durch die Erfindung lässt sich nun vorteilhafter Weise durch die Ansteuerung der Entladungslampe mit einem geeigneten Lampenstrom sowohl die Flimmeranfälligkeit der Entladungslampe reduzieren als auch die Lebensdauer der Lampe erhöhen. Dazu wird in vorgebbaren, Zeitabständen kleiner als 50 Sekunden vom vorgegebenen Kommutierungsschema, wie z.B. das hier in 3 dargestellte, durch Gleichstromphasen abgewichen. Insbesondere werden dabei in regelmäßigen Abständen Gleichstromphasen durch Ausführen von Doppelkommutierungen erzeugt, welche bei geeigneter Länge, also zwischen 5 ms und 50 ms, und Wiederholrate, d.h. mit einem zeitlichen Abstand von bevorzugt 1s bis 25s, die zur Stabilisierung der Elektrodenspitzen hinsichtlich Geometrie und Position notwendige Temperaturmodulation der Elektrodenspitzen bewirken. Für eine vorteilhafte Wirkung dieser Methode kann sowohl die mittlere Lampenfrequenz als auch die Länge der DC-Phasen und deren Häufigkeit optimiert werden, wobei die Auswahlmöglichkeiten in Bezug auf die mittlere Lampenfrequenz durch die Anforderungen an die Flimmerfreiheit und durch ein konkretes Farbrad-Design in der Regel stark eingeschränkt sind. Bei den Parametern für die Gleichstromphasen gibt es dagegen keine nennenswerten Limitierungen, so dass sich diese Methode ideal für den Einsatz in den weit verbreiteten 1-Chip DLP-Projektoren eignet.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines Kommutierungsschemas 16b eines Lampenstroms I in zeitlichen Verlauf, insbesondere gemäß dem zu 2 und 3 beschriebenen, jedoch mit einer Gleichstromphase 20 zum Betreiben einer Entladungslampe gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Durch diese Gleichstromphase 20 wird hier nun für eine vorgegebene Zeitdauer von dem vorgegebenen Kommutierungsschema 16a abgewichen. Dies wird dadurch bewerkstelligt, dass während dieser Gleichstromphase 20 zu den Zeitpunkten, zu denen gemäß dem Kommutierungsschema wie in 2 eine Kommutierung K stattfinden würde, eine Doppelkommutierung (nicht explizit dargestellt) stattfindet, so dass effektiv während dieser Zeitdauer keine Kommutierung K des Lampenstroms I stattfindet. Diese Doppelkommutierungen sind dabei als zwei aufeinanderfolgende Kommutierungen ausgestaltet, die derart kurz beabstandet sind, dass in Synchronisation mit einem Farbrad eine Doppelkommutierung nur während bzw. innerhalb eines Blindbereichs des Farbrads stattfindet. Wichtig zur Verbesserung der Lampenperformance ist hierbei vor allem der zeitliche Abstand dieser Gleichstromphasen. Überraschenderweise hat sich nämlich gezeigt, dass sich durch eine relativ kurze zeitliche Beabstandung solcher Phasen, d.h. im Bereich zwischen 1s und 25s, eine Stabilisierung der Spitzenposition bewirken lässt, und sogar ein aktives Wachstum der Elektrodenspitzen. Dieser Effekt ist dahingehend überraschend, als üblicherweise Gleichstromphasen dazu eingesetzt werden, die Länge der Elektrodenspitzen zu verkürzen, und diese in möglichst großen Zeitabständen vorzusehen, um die Elektroden nicht zu sehr zu beanspruchen.
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Des Weiteren ist es als Ausführung der Erfindung bevorzugt, die Länge der Gleichstromphasen zwischen 5 ms und 100 ms andauern zu lassen. Darüber hinaus soll die mittlere Frequenz des Lampenstroms derart gewählt sein, dass zudem noch auf vorteilhafte Weise Flimmerfreiheit garantieren werden kann. Wie bereits beschrieben und in der
europäischen Anmeldung mit der Anmeldenummer 13185019.0 näher dargelegt, wird dies durch die Implementierung derartiger Kommutierungsschemata ermöglicht, bei denen sich für jedes Farbsegment eines Farbrads der Wechsel zwischen anodischer und kathodischer Elektrodenphase mit einer Frequenz oberhalb der Wahrnehmungsschwelle des menschlichen Auges abspielt.
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In gleicher Weise können diese Maßnahmen natürlich auf für andersartig ausgebildete Farbräder und beispielsweise einer 3X-Ansteuerung umgesetzt werden. Relevant ist hierbei vor allem, die Phasenlänge und die Wiederholrate der Gleichstromphasen in den oben genannten Zeitbereichen. In Kombination mit einer geeignet gewählten mittleren Frequenz des Lampenstroms lassen sich dadurch unabhängig von der Ausbildung und Ansteuerung des Farbrads enorme Vorteile in Bezug auf das Flimmerverhalten und die Lebensdauer der Entladungslampe erzielen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 766906 B1 [0006]
- US 7994734 B2 [0006, 0007, 0007]
- DE 102009006338 A1 [0006, 0008]
- WO 2013092750 A1 [0010]
- WO 13185019 [0031, 0049]
