DE102021209559A1

DE102021209559A1 - Verfahren zum betreiben einer entladungslampe und entladungslampe

Info

Publication number: DE102021209559A1
Application number: DE102021209559.3A
Authority: DE
Inventors: Bernd Koch; Michael Heise; Sascha Piltz; Kai Wolter
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2021-08-31
Filing date: 2021-08-31
Publication date: 2023-03-02
Also published as: US20230063322A1; CN115734414A; JP2023036003A

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Betreiben einer Entladungslampe (100) durch Anpassen eines Stromsignals (w). Eine Verteilungsfunktion (DF) wird zum Sammeln mehrerer Zeitspannenwerte (dtv) definiert, die mehrere unterschiedliche Zeitspannen (dt) definieren. Die mehreren Zeitspannenwerte (dtv) werden unabhängig von der Verteilungsfunktion (DF) durch eine oder mehrere Zufallszahlen (ri) bestimmt. Das Stromsignal (w) wird zu jedem Zeitpunkt gemäß einem Ablauf von jeder der mehreren Zeitspannen (dt) kommutiert. Eine Lichteinrichtung (200) ist mit einer Steuereinheit (115) zum Durchführen eines beliebigen Verfahrens ausgestattet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Entladungslampe durch Anpassen eines Stromsignals. Die Erfindung betrifft auch eine Entladungslampe, die eine Lichtbogenröhre mit einem Paar von Elektroden und eine Steuereinheit umfasst. Die Steuereinheit kann das Stromsignal oder den Stromfluss steuern und/oder anpassen.
Entladungslampen werden häufig mit einer rechteckförmigen Stromwellenform mit wechselnder Polarität betrieben. Es ist bekannt, dass die Betriebsfrequenz des Stroms eine große Auswirkung auf die Formgebung der Elektrodenspitzen der Entladungslampe und daher auf die Lebensdauer und das Gesamtverhalten der Entladungslampe hat. Ein kontinuierlicher Betrieb einer Entladungslampe mit einer einzigen Frequenz reicht häufig nicht aus, um eine verlängerte Lebensdauer zu erreichen. Zur gleichen Zeit verursacht die Betriebsfrequenz des Stroms andere Effekte, die berücksichtigt werden sollten, zum Beispiel akustisches Rauschen, sichtbare Lichtschwankungen oder eine Störung des Betriebs von Bildgebungssensoren, die in Fernseh- oder Mobiltelefonkameras verwendet werden. Ein allgemeiner Ansatz besteht darin, ein Phasen- oder Frequenzmodulationsschema anzuwenden. Unterschiedliche Betriebsfrequenzen können bei der Entladungslampe angewendet werden.
Beispielsweise beschreibt die europäische Patentspezifikation EP 1 624 733 B1 eine Vorrichtung für den Betrieb einer Hochdruck-Entladungslampe, die ein Entladungsgefäß aus Quarzglas umfasst, in dem es ein Paar von entgegengesetzten Elektroden gibt. Eine Einspeisungsvorrichtung ist dazu eingerichtet, der Entladungslampe einen Wechselstrom zuzuführen. Ein Wechselstrom kann innerhalb des Bereichs von 60 Hz bis 1000 Hz als eine stationäre Betriebsfrequenz angelegt werden. Eine Niederfrequenz kann in den Wechselstrom der stationären Betriebsfrequenz eingefügt werden. Die Niederfrequenz ist niedriger als die stationäre Frequenz und liegt in einem Bereich von 5 Hz bis 200 Hz.
Die Erfindung basiert auf dem Wissen, dass ein regelmäßiges Stromsignal zu Nachteilen beim Betrieb von Entladungslampen führen kann. Das Stromsignal oder der Stromfluss in einer Entladungslampe sollte nicht vollständig deterministisch sein, sondern zumindest von einem gewissen Grad an Zufälligkeit beeinflusst werden.
Eine Aufgabe dieser Erfindung kann darin bestehen, ein Verfahren zum Betreiben einer Entladungslampe anzubieten, sodass die Qualität und/oder die Lebensdauer der Entladungslampe erhöht werden kann.
Diese Aufgabe kann durch die unabhängigen Ansprüche dieser Anmeldung gelöst werden. Vorteile und alternative Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen, in der Beschreibung sowie in den Figuren beschrieben.
Ein erster Aspekt dieser Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Entladungslampe durch Anpassen eines Stromsignals. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte. In einem ersten Schritt wird eine Verteilungsfunktion zum Sammeln mehrerer Zeitspannenwerte definiert und/oder bereitgestellt, die mehrere unterschiedliche Zeitspannen definieren. Die Zeitspannenwerte können durch mehrere unterschiedliche numerische Werte ausgedrückt werden. Diese numerischen Werte, die die Zeitspannenwerte repräsentieren, geben vorzugsweise an, wie lang eine Dauer der Zeitspanne ist. Dies bedeutet, dass unterschiedliche Zeitspannenwerte mehrere Zeitspannen definieren können. Eine Zeitspanne kann als ein Zeitintervall angesehen werden. Die Zeitspannenwerte oder die entsprechenden numerischen Werte können eine Dauer von Millisekunden definieren. Beispielsweise definieren die Zeitspannenwerte 5, 10 und 6 drei unterschiedliche Zeitspannen. Die erste Zeitspanne weist eine Dauer von 5 ms auf, die zweite Zeitspanne weist eine Dauer von 10 ms auf und die dritte Zeitspanne weist eine Dauer von 6 ms auf. Vorzugsweise sind die mehreren Zeitspannen oder Zeitintervalle direkt hintereinander angeordnet. Dies kann bedeuten, dass es zwischen zwei Zeitspannen keine Zeitlücke gibt. Mehrere Zeitspannenwerte können in der Form eines Satzes oder Arrays ausgedrückt werden, der/das mehrere Zeitspannenwerte enthält.
In einem nächsten Schritt werden die mehreren Zeitspannenwerte in Abhängigkeit von der Verteilungsfunktion durch eine oder mehrere Zufallszahlen bestimmt. Obwohl die Zeitspannenwerte durch die Verteilungsfunktion beeinflusst werden, ist eine Bestimmung der Zeitspannenwerte nicht vollständig deterministisch, da die Zeitspannenwerte durch mindestens eine Zufallszahl beeinflusst werden. Die Zufallszahl oder Zufallszahlen können durch einen echten Zufallszahlgenerator, einen Pseudo-Zufallszahlgenerator oder durch Anwendung einer Reihe mit geringer Diskrepanz erzeugt werden. Eine statistische Methode wie die Inversionsmethode kann angewendet werden, um die Zeitspannenwerte aus den Zufallszahlen gemäß einer vorgeschriebenen Verteilungsfunktion zu berechnen. Die Zufallszahl kann auf die Verteilungsfunktion angewendet werden, um den Zeitspannenwert oder die Zeitspannenwerte zu erhalten. Die mehreren Zeitspannenwerte können gemäß dieser Verteilungsfunktion verteilt sein.
Die Ausdrücke „erste“ und „zweite“ enthalten vorzugsweise keinen spezifischen technischen Inhalt. Diese beiden unterschiedlichen Ausdrücke, „erste“ und „zweite“, sollen vorzugsweise nur als Namen angesehen werden, die eine Unterscheidung zwischen den unterschiedlichen Frequenzen ermöglichen.
Die Inversionsmethode beruht auf dem Prinzip, dass sich kontinuierliche kumulative Verteilungsfunktionen einheitlich über das offene Intervall (0,1) erstrecken. Falls u eine einheitliche Zufallszahl in (0,1) ist, dann erzeugt x=F-1(u) eine Zufallszahl x aus einer beliebigen kontinuierlichen Verteilung mit der spezifizierten kumulativen Verteilungsfunktion F. F-1 kann in diesem Fall als die inverse Funktion angesehen werden. Manchmal wird dieser Ansatz „Inverstransformations-Sampling“ genannt.
In einem nächsten Schritt wird das Stromsignal zu jedem Zeitpunkt gemäß einem Ablauf von jeder der mehreren Zeitspannen kommutiert. Der Begriff „kommutieren“ kann als ein Schalter der Polarität angesehen werden. Entladungslampen werden gewöhnlich unter Verwendung eines Wechselstroms betrieben. Gemäß diesem Verfahren wird auch ein Wechselstrom angelegt, aber die Zeitspannen sind unterschiedlich und werden ferner zufällig aufgrund der Zufallszahl(en) bestimmt. Das Stromsignal des Lampenstroms kann als ein kontinuierlicher Strom von Zeitspannen des Gleichstroms konstruiert werden, die durch die Änderung der Stromrichtung (Kommutierung) getrennt sind. Vorzugsweise ist der Strom innerhalb der Zeitspanne konstant. Insbesondere wird bei einer folgenden Zeitspanne die Änderung der Polarität durch Kommutierung realisiert. Die Zeitspannen oder deren Dauer können einen starken Einfluss auf eine Formgebung von Elektrodenspitzen der Entladungslampe haben. Daher kann die Lebensdauer der Entladungslampe erhöht werden. Vorzugsweise wird die Dauer jeder aufeinanderfolgenden Zeitspanne zufällig gewählt, wobei insbesondere keine Beziehung zu einer vorangegangenen oder nachfolgenden Zeitspanne vorhanden ist. Das Stromsignal der Entladungslampe kann alleinig durch eine Verteilungsfunktion und die mindestens eine Zufallszahl gesteuert werden. Alternativ kann eine gewisse vorbestimmte Korrelation der Zufallszahlen erzwungen werden. Die vorbestimmte Korrelation kann zu einem gemittelten Strom über ein vorgegebenes Zeitintervall führen. Der Strom ist vorzugsweise über das Zeitintervall gemittelt null. Ein Beispiel dafür würde ein Gleichgewicht von Zeitspannen mit positiver und negativer Strompolarität sein, gemittelt über ein Zeitintervall, das mehrere Zeitspannen umfasst. Andere Korrelationen können möglich sein. Eine ungleichmäßige oder unregelmäßige Belastung der Entladungslampe oder der Elektrodenspitzen kann vermieden werden.
Das Stromsignal kann als ein Stromfluss angesehen werden. Alle Erläuterungen, die für das Stromsignal oder den Stromfluss dargestellt sind, können auf ein Spannungssignal erweitert werden. Vorzugsweise bezieht sich das Stromsignal auf den Strom.
Gemäß einer vorteilhaften zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform sind die mehreren Zeitspannen direkt nebeneinander angeordnet. Der Betrieb der Entladungslampe kann durch die mehreren Zeitspannen definiert werden. Vorzugsweise tritt keine Zeitlücke zwischen zwei Zeitspannen auf. Dies bedeutet, dass nach einer ersten Zeitspanne unmittelbar eine zweite Zeitspanne folgen kann. Dies kann zu einem zufälligeren Stromsignal für den Betrieb der Entladungslampe führen.
Gemäß einer vorteilhaften zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform werden mehrere Verteilungsfunktionen verwendet, und für jeden Zeitspannenwert wird eine dieser Verteilungsfunktionen gemäß einer weiteren Zufallszahl ausgewählt. Die weitere Zufallszahl kein eine andere zusätzliche Zufallszahl sein. Die weitere Zufallszahl kann die ausgewählte Verteilungsfunktion beeinflussen. Dies bedeutet, dass durch ein Verfahren zum Bestimmen der weiteren Zufallszahl jede Verteilungsfunktion ihre eigene Wahrscheinlichkeit, ausgewählt zu werden, aufweisen kann. Dies bietet die Möglichkeit, eine Likelihood oder Wahrscheinlichkeit des Auswählens der Verteilungsfunktion anzupassen. Dies kann durch das Bestimmen oder Berechnen der weiteren Zufallszahl erreicht werden. Alternativ können mehrere Verteilungsfunktionen auf die Verteilungsfunktionen überlagert werden. Solch eine überlagerte Verteilungsfunktion kann zum Bestimmen der mehreren Zeitspannenwerte verwendet werden.
Beispielsweise können eine Gleichverteilungsfunktion oder eine Gauß-Verteilungsfunktion unterschiedliche Verteilungsfunktionen sein. Die Überlagerung kann durch eine einfache Addition der ursprünglichen Verteilungsfunktionen unter Verwendung vorbestimmter Gewichtungsfaktoren implementiert werden. Die Gewichtungsfaktoren können eine Auswirkung der Verteilungsfunktion auf die Bestimmung der Zeitspannenwerte beeinflussen. Ein Auftreten gewisser Zeitspannenwerte kann angeregt oder unterdrückt werden.
Alternativ kann eine zusätzliche weitere Zufallszahl verwendet werden, um eine der mehreren Verteilungsfunktionen auszuwählen. Falls beispielsweise zwei unterschiedliche Verteilungsfunktionen verfügbar sind und mit einer Wahrscheinlichkeit von 30 % für die erste und 70 % für die zweite Verteilung auftreten sollten, kann eine zusätzliche Zufallszahl R zufällig aus dem Intervall 0 bis 1 gewählt werden, und falls 0 ≤ R < 0,3, wird die erste Verteilung ausgewählt, ansonsten die zweite. Durch das Anpassen des Intervalls für R, hier 0 bis 0,3, kann die Anwendung der ersten Verteilungsfunktion weiter unterstützt oder unterdrückt werden.
Gemäß einer vorteilhaften zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform werden der Schritt des Definierens einer Verteilungsfunktion, der Schritt des Bestimmens der mehreren Zeitspannenwerte und/oder der Schritt des Kommutierens des Stromsignals wiederholt durchgeführt. Dies bedeutet, dass eine Mehrzahl von Zeitspannenwerte und Zeitspannen bestimmt und/oder erzeugt werden kann. Da die Zeitspannenwerte von der mindestens einen Zufallszahl abhängen, kann gewährleistet werden, dass immer ein Grad an Zufälligkeit vorhanden ist.
Gemäß einer vorteilhaften zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform wird die Verteilungsfunktion in Abhängigkeit von einem oder mehreren Entladungslampenparametern und/oder einem Umgebungsparameter bezüglich der Entladungslampe definiert. Die Entladungslampenparameter können eine Lampenspannung, ein Leistungspegel der Entladungslampe, eine Position und Orientierung der Entladungslampe, ein Stromfluss durch die Entladungslampe und/oder ein Abnutzungsgrad eines Paares von Elektrodenspitzen sein. Ferner können Entladungslampenparameter eine durchschnittliche Lampenspannung, eine Eigenschaft oder ein Zustand der Elektrodenspitzen, Betriebsstunden der Entladungslampe und/oder ein Spannungsverhältnis von Zeitspannen mit entgegengesetzter Polarität sein. Die physischen Auswirkungen auf die Entladungslampe können durch die Verteilungsfunktion berücksichtigt werden. Die Verteilungsfunktion kann eine Funktion mit einer gegebenen Verteilung sein. Dies kann eine Gleichverteilung, eine Gauß-Verteilung, eine überlagerte Verteilung, eine Exponentialverteilung, eine Potenzgesetzverteilung oder eine beliebige andere Verteilung sein. Außerdem können alle erwähnten Entladungslampenparameter, wie etwa die Neigung der Entladungslampe, zusätzlich berücksichtigt werden.
Die Parameter können durch geeignete Sensoren gesammelt werden. Die Spannung kann durch einen Spannungssensor, der Strom durch einen Stromsensor gemessen werden. Das gleiche gilt für einen beliebigen anderen Parameter, der durch geeignete Sensoren gesammelt oder gemessen werden kann. Die Daten der Sensoren können zu einer Steuereinheit übertragen werden, die dazu ausgelegt ist, die Entladungslampe zu betreiben. Die Steuereinheit ist in der Lage, beliebige Verfahren oder Beispiele auszuführen oder durchzuführen, die hierin erwähnt sind, falls die Steuereinheit aktiviert ist.
Zusätzlich ermöglicht diese Ausführungsform, einen oder mehrere Entladungslampenparameter über die Verteilungsfunktion zu berücksichtigen. Es ist auch möglich, eine Form oder Gestalt der Elektrodenspitzen zu berücksichtigen. Falls eine Dicke oder Größe der Elektrodenspitzen unter einem vorgegebenen Schwellenwert liegt, können die Zeitspannenwerte auf eine Weise angepasst werden, dass das resultierende Stromsignal einem Frequenzbereich folgt, der an den Elektrodenspitzen schonend oder mild ist. Die Verteilungsfunktion kann basierend auf den Entladungslampenparametern dynamisch gewählt oder modifiziert werden. Die Lampenparameter können die Zustände der Elektroden charakterisieren. Solche Parameter können die durchschnittliche Lampenspannung, die Lampenspannung in Abhängigkeit von der Stromrichtung oder das dynamische Verhalten der Lampenspannung während einer Segmentlänge sein.
In einer weiteren zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform definieren mehrere Zeitspannen ein Muster oder eine Basiskomponente. Jedes Muster kann zwei oder mehr Zeitspannen mit festen Dauerverhältnissen umfassen. Eine Gesamtdauer jedes Musters kann zufällig in Abhängigkeit von einer oder mehreren Verteilungsfunktionen und mindestens einer Zufallszahl bestimmt werden. Eine weitere Variation kann durch ein Zufallsmuster eingeführt werden, das aus einer Mehrzahl von Mustern ausgewählt werden kann. Dies bedeutet, dass mehrere Muster vorhanden sind und mit einer geeigneten Zufallszahl eines der mehreren Muster gewählt oder ausgewählt werden kann. Das ausgewählte Muster kann verwendet werden, um die mehreren Zeitspannenwerte zu bestimmen. Gemäß den Zeitspannenwerten wird die Kommutierung zu jedem Zeitpunkt gemäß dem Ablauf von jeder der mehreren Zeitspannen ausgeführt. Dies ermöglicht, gewisse Grenzbedingungen zu berücksichtigen, und trotzdem kann der zufällige Charakter des Stromsignals erhalten bleiben. Zusätzlich können Entladungslampenparameter auch in den Mustern berücksichtigt werden.
Gemäß einer vorteilhaften zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform wird die Verteilungsfunktion dynamisch basierend auf einer Messgröße oder mehreren Messgrößen definiert, die den Lampenparameter und/oder den Parameter des Paares von Elektroden der Entladungslampe beschreiben. Beispielsweise kann die Verteilungsfunktion einen Zustand, eine Lebensdauer oder einen Verschleiß der Elektrodenspitzen berücksichtigen. Zusätzlich kann die Lampenspannung durch alle Verteilungsfunktionen berücksichtigt werden. In diesem Kontext ist es auch möglich, ein dynamisches Verhalten der Lampenspannung während einer oder mehrerer Zeitspannen zu berücksichtigen. Es ist möglich, dass die Lampenspannung durch ein Kennfeld beschrieben und/oder repräsentiert wird. Daher ist es möglich, Lampenparameter zu berücksichtigen, und trotzdem kann das resultierende Stromsignal für den Betrieb zufällig gehalten werden.
Gemäß einer vorteilhaften zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform kann eine separate Verteilungsfunktion für unterschiedliche Arten von Entladungslampen und/oder für unterschiedliche Gruppen von Entladungslampen definiert werden. Dies bedeutet, dass die Verteilungsfunktion für die unterschiedlichen Arten oder Gruppen von Entladungslampen individuell sein kann. Beispielsweise können Entladungslampen in unterschiedlichen Räumen zu unterschiedlichen Gruppen zugewiesen werden. Unterschiedliche Arten von Entladungslampen können aufgrund unterschiedlicher Füllgase für die Entladungslampen auftreten. Entladungslampen mit dem Füllgas Argon können als eine andere Art als Entladungslampen mit Helium, Krypton usw. als Füllgas interpretiert werden. Entladungslampen mit unterschiedlichen Bereichen bezüglich einer Betriebs- oder Arbeitsspannung können als unterschiedliche Gruppe oder Art von Entladungslampen angesehen werden. Vorzugsweise kann jede Art oder Gruppe von Entladungslampe mit einer gewissen Verteilungsfunktion in Beziehung stehen.
Gemäß einer vorteilhaften zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform wird die Verteilungsfunktion als eine Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion mit einer entsprechenden kumulierten Dichtefunktion definiert, und die mehreren Zeitspannenwerte werden durch Anwenden der einen oder der mehreren Zufallszahlen auf eine entsprechende inverse Funktion der kumulierten Dichtefunktion bestimmt. Diese Ausführungsform bietet ein gewisses Verfahren zum Bestimmen oder Evaluieren eines oder mehrerer Zeitspannenwerte durch die Verwendung einer oder mehrerer Zufallszahlen. Die Verteilungsfunktion kann zu einer Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion definiert oder transformiert werden. In Abhängigkeit von der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion kann eine entsprechende kumulierte Dichtefunktion definiert und/oder formuliert werden. Vorzugsweise ist die kumulierte Dichtefunktion invertierbar. Dies bedeutet, dass die kumulierte Dichtefunktion monoton steigend oder fallend sein kann. Vorzugsweise ist die kumulierte Dichtefunktion streng steigend oder streng fallend. Dies kann gewährleisten, dass die kumulierte Dichtefunktion invertierbar ist. Falls die eine oder die mehreren Zufallszahlen in die inverse Funktion eingegeben werden, können der eine oder die mehreren Zeitspannenwerte berechnet werden. Diese Methode kann eine Inversionsmethode genannt werden. Es ist möglich, andere statistische Methoden zu verwenden oder anzuwenden, um numerische Werte für die Zeitspannen zu berechnen. Da die Inversionsmethode eine bekannte Methode ist, kann sie durch einen Zufallszahlgenerator durchgeführt werden.
Gemäß einer vorteilhaften zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform basiert das Definieren der Verteilungsfunktion auf einem dynamischen Verhalten der durchschnittlichen Lampenspannung, einem dynamischen Verhalten der Lampenspannung während jeder Zeitspanne und/oder einem dynamischen Verhalten des Stromflusses durch die Entladungslampe. Außerdem kann ein dynamisches Verhalten aller erwähnten Entladungslampenparameter zusätzlich berücksichtigt werden.
Gemäß einer vorteilhaften zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform sind mehrere Verteilungsfunktionen gegeben, und die Verteilungsfunktion zum Bestimmen der Zeitspannenwerte wird basierend auf einem Schwellenwert ausgewählt, der die Entladungslampenspannung betrifft. In dieser Ausführungsform kann eine einzelne Verteilungsfunktion aus mehreren unterschiedlichen Verteilungsfunktionen ausgewählt werden. Die Auswahl der Verteilungsfunktion hängt von dem Schwellenwert der Entladungslampenspannung ab. Da unterschiedliche Bereiche der Lampenspannung zu unterschiedlichem Verschleiß der Elektrodenspitzen führen kann, können sich die mehreren Verteilungsfunktionen auf unterschiedliche Frequenzbereiche des Stroms beziehen oder diese ansprechen. Eine Lampenspannung über oder unter dem Schwellenwert kann einen gewissen Status der Entladungslampe oder der Elektrodenspitzen angeben.
Falls ein gewisser Status detektiert wird, ist es möglich, eine andere unterschiedliche Verteilungsfunktion anzuwenden, die sich auf einen anderen Frequenzbereich bezieht, der den Strom betrifft, der sich eher für einen verbesserten Betrieb der Entladungslampe eignet. Falls beispielsweise die Lampenspannung unter 60 Volt fällt, kann eine Änderung der angewendeten Verteilungsfunktion initiiert werden. Dies bedeutet, dass eine andere Verteilungsfunktion verwendet wird, um die Zeitspannenwerte zu bestimmen und daher den Strom für ein Stromsignal auf eine andere Weise gemäß den Zeitspannenwerten zu konfigurieren, die gemäß der anderen Verteilungsfunktion bestimmt werden.
Gemäß einer vorteilhaften zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform sind mindestens zwei unterschiedliche Wahrscheinlichkeitsfunktionen gegeben, und eine Verteilungsfunktion zum Bestimmen der Zeitspannenwerte ist eine Überlagerung der mindestens zwei unterschiedlichen Wahrscheinlichkeitsfunktionen, wobei die Überlagerung von der Lampenspannung abhängt. Die Wahrscheinlichkeitsfunktion kann als Anfangsfunktion bezeichnet werden. Die Überlagerung kann von der Lampenspannung abhängen. Jede Anfangsfunktion kann sich auf einen gewissen Zustand oder Status der Entladungslampe beziehen. Beispielsweise kann eine erste Anfangsfunktion für eine Entladungslampe mit Elektrodenspitzen geeignet sein, die keinen signifikanten Grad an Verschleiß zeigen. Eine zweite Anfangsfunktion kann geeignet sein, falls ein gewisser Grad an Verschleiß an den Elektrodenspitzen der Entladungslampe aufgetreten ist. Es ist möglich, den Grad an Verschleiß der Elektrodenspitzen in Abhängigkeit von der Lampenspannung zu evaluieren. Dies bedeutet, dass die Lampenspannung ermöglicht, die Informationen über den Grad an Verschleiß der Elektrodenspitzen zu evaluieren. Falls eine Entladungslampe einen Status zwischen zwei vorgegebenen Zuständen zeigt, kann eine Mischung der unterschiedlichen Anfangsfunktionen zu einer verbesserten Verteilungsfunktion für den Betrieb der Entladungslampe führen. Die Anfangsfunktionen können als Wahrscheinlichkeitsverteilungen angesehen werden.
Gemäß einer vorteilhaften zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform wird die Verteilungsfunktion durch ein Kennfeld der Entladungslampenspannung definiert. Insbesondere hängt die Verteilungsfunktion von einem Schwellenwert der Entladungslampenspannung ab. Das Kennfeld kann eine Tabelle, eine Nachschlagetabelle und/oder eine vorbestimmte Kennlinie sein, die für die Entladungslampe gültig ist. In diesem Kontext ist es möglich, die Lampenspannung bezüglich des Kennfeldes zu analysieren. Beispielsweise kann eine Korrelation verwendet werden. Die Korrelation kann die Verteilungsfunktion definieren. Die oben erwähnten Vorteile und Beispiele sind auch für diese Ausführungsform gültig.
Gemäß einer vorteilhaften zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform kann die Verteilungsfunktion eine Grenzbedingung enthalten. Beispielsweise kann ein gewisser Bereich von Zeitspannenwerte für das Stromsignal als Grenzbedingung bereitgestellt sein. Dies führt vorzugsweise zu entsprechenden Zeitspannenwerten. Beispielsweise kann die Grenzbedingung ein Zeitspannenintervall von 0,625 ms bis 20 ms enthalten. Dies würde zu entsprechenden Zeitspannenwerten führen. Natürlich sind andere Werte, die die Grenzen für die Zeitspannenwerte betreffen, möglich.
Gemäß einer vorteilhaften zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform wird ein Wahrscheinlichkeitswert bezüglich eines entsprechenden vorbestimmten Zeitspannenwerts durch die Grenzbedingung definiert oder mehrere Wahrscheinlichkeitswerte bezüglich entsprechenden vorbestimmten mehreren Zeitspannenwerte werden durch die Grenzbedingung definiert. Dies kann beinhalten, dass ein Wahrscheinlichkeitswert, der die Zeitspannenwerte betrifft, von einer Obergrenze und/oder Untergrenze für die Zeitspannen abhängen kann. Die Obergrenze kann einen maximalen Zeitspannenwert definieren und die Untergrenze kann einen minimalen Zeitspannenwert definieren. Insbesondere kann das Wahrscheinlichkeitsverhältnis bei den mehreren Zeitspannenwerten durch ein minimales und/oder ein maximales Verhältnis zueinander definiert werden. Es ist auch möglich, dass die Wahrscheinlichkeiten der mehreren Zeitspannenwerte durch ein Verhältnis zueinander definiert werden können. Die Untergrenze und Obergrenze können für mögliche Zeitspannenwerte durch die Verteilungsfunktion definiert werden. In diesem Kontext kann ein Verhältnis der Wahrscheinlichkeitsdichte bei den Werten für die Ober- und Untergrenze (d. h. Punkte T1 und T2) spezifiziert werden. Beispielsweise wird eine Leistungsverteilungsfunktion, wie hierin als eine Formel spezifiziert, vollständig definiert.
Die Verteilungsfunktion kann die Wahrscheinlichkeitswerte für die vorbestimmten Zeitspannenwerte beeinflussen. Mittels der Verteilungsfunktion kann die Likelihood oder Wahrscheinlichkeit der Zeitspannenwerte angepasst oder beeinflusst werden. Dies kann durch eine geeignete mathematische Anpassung der Verteilungsfunktion erreicht werden. Eine solche Anpassung kann als die Grenzbedingung angesehen werden. Insbesondere können ein maximaler und ein minimaler Wert durch die Grenzbedingung definiert werden. Die Grenzbedingung kann eine vorbestimmte Auswahl von gewissen Zeitspannenwerten umfassen, die eine höhere Wahrscheinlichkeit aufweisen, für den Lampenbetrieb angewendet zu werden. Es ist möglich, dass gewisse vorbestimmte Zeitspannenwerte vollständig durch die Grenzbedingung ausgeschlossen werden. Mittels der Grenzbedingung kann der Faktor „Zufälligkeit“ geschwächt und durch ein wenig deterministischen Einfluss ersetzt werden.
Die zwei oder mehr Zeitspannenwerte können in ein Muster oder eine Basiskomponente kombiniert werden. Dies bedeutet, dass das Muster zwei oder mehr Zeitspannenwerte und daher zwei oder mehr Zeitspannen umfassen kann. In diesem Fall kann die Zufälligkeit auf erforderliche Umstände für den Betrieb der Entladungslampe beschränkt sein. Solche Umstände können aufgrund eines normalen Verschleißes der Entladungslampe oder ihrer Elektrodenspitzen auftreten. Insbesondere kann die Lampenspannung eine Indikation oder Information über solche Umstände oder den Status der Entladungslampe geben.
Die Basiskomponenten können eine einzelne Zeitspanne oder einen einzelnen Zeitspannenwert für das Stromsignal definieren. In diesem Fall kann das Stromsignal durch mehrere Basiskomponenten zusammengesetzt werden, wobei jede Basiskomponente eine andere Zeitspanne oder einen anderen Zeitspannenwert definieren kann. Die Zusammensetzung mehrerer Basiskomponenten kann von vorgegebenen Regeln abhängen. Eine solche Regel kann eine gewisse vorgegebene Sequenz von gleichen und/oder unterschiedlichen Basiskomponenten enthalten. Beispielsweise werden zwei Basiskomponenten mit der gleichen Zeitspanne zusammengesetzt, und danach werden zwei andere Basiskomponenten mit unterschiedlichen Zeitspannen verwendet. Alternativ kann zwischen zwei Basiskomponenten mit der gleichen Zeitspanne eine andere unterschiedliche dritte Basiskomponente mit einer anderen Zeitspanne eingefügt werden. Das resultierende Stromsignal kann eine Sequenz von unterschiedlichen Basiskomponenten sein. Die Basiskomponenten können zufällig unter Verwendung der Zufallszahl ausgewählt werden. Zusätzlich können die Zeitspannenwerte durch die eine oder die mehreren Zufallszahlen bestimmt werden. Der Begriff „Basiskomponente“ kann als eine mathematische Funktion interpretiert werden, die als Verteilungsfunktion oder zum Zusammensetzen einer Verteilungsfunktion verwendet wird.
Vorzugsweise werden die Zeitspannenwerte nicht individuell bestimmt. Die Grenzbedingung bezieht sich vorzugsweise auf direkt benachbarte Zeitspannen. Dies bedeutet, dass eine folgende Zeitspanne vollständig unabhängig von der vorangegangenen Zeitspanne bestimmt werden kann. Trotzdem kann eine Gruppe von Zeitspannen, die als das Muster angesehen werden kann, unabhängig voneinander bestimmt werden. Das Muster kann eine große Anzahl von Zeitspannen oder Zeitspannenwerten umfassen. Beispielsweise kann ein Muster 100 bis 1000 Zeitspannen umfassen. Zusätzlich kann eine Gesamtdauer eines Musters zufällig gemäß allen erwähnten und erläuterten Verfahren gemäß dieser Anmeldung bestimmt werden. Der Stromfluss oder das Stromsignal für einen Betrieb der Entladungslampe kann auf gewisse Anforderungen angepasst werden, und zusätzlich kann ein nützlicher Grad an Zufälligkeit enthalten sein.
Gemäß einer vorteilhaften zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform wird die Verteilungsfunktion mit einer vorbestimmten Funktion überlagert. Alternativ kann die Verteilungsfunktion mit mehreren vorbestimmten Funktionen oder einer mehrerer vorbestimmter Funktionen überlagert werden, wobei mindestens eine der mehreren vorbestimmten Funktionen durch die mindestens eine Zufallszahl ausgewählt wird. In dieser Ausführungsform wird die Zufallszahl für zwei Zwecke verwendet. Einerseits kann die Zufallszahl verwendet werden, um eine der vorbestimmten Funktionen auszuwählen, die mit der Verteilungsfunktion überlagert sind. Andererseits kann die mindestens eine Zufallszahl auch verwendet werden, um die Zeitspannenwerte für das Stromsignal oder den Stromfluss zu bestimmen. Alternativ kann für jeden Zweck eine separate Zufallszahl verwendet werden. Dies bedeutet, dass eine erste Zufallszahl verwendet werden kann, um eine der mehreren vorbestimmten Funktionen auszuwählen, die mit der Verteilungsfunktion überlagert sind, und eine zweite Zufallszahl kann verwendet werden, um die Zeitspannenwerte zu bestimmen. Natürlich können unterschiedliche zweite Zufallszahlen oder ein Satz von mehreren unterschiedlichen Zufallszahlen verwendet werden, um mehrere Zeitspannenwerte zu bestimmen. Zusätzlich können Entladungslampenparameter wie die Lampenspannung auch in dieser Ausführungsform berücksichtigt werden. Ein Vergleich einer gemessenen Lampenspannung mit dem Spannungsschwellenwert kann die Überlagerung und/oder die Auswahl von einer der mehreren vorbestimmten Funktionen beeinflussen. In Abhängigkeit von der Lampenspannung kann eine andere Funktion oder können andere mehrere Funktionen für die Überlagerung gewählt werden. Ein Spannungswert über dem Schwellenwert kann zu einer anderen Überlagerung im Vergleich zu einem Spannungswert unter dem Schwellenwert führen.
Gemäß einer vorteilhaften zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform kann die Verteilungsfunktion auch durch oder in Abhängigkeit von einer Lebensdauer Entladungslampe definiert werden. Die Lebensdauer der Entladungslampe kann eine geschätzte Zeit sein, für die die Entladungslampe existieren kann. Insbesondere berücksichtigt diese Zeit eine Brenndauer der Entladungslampe. Die Brenndauer wird häufig durch einen Wert in Einheiten von Stunden angegeben. Die Lebensdauer kann auch eine verstrichene Zeit seit der Herstellung der Entladungslampe berücksichtigen. In diesen Fällen kann der Betrieb der Entladungslampe individueller auf die entsprechende Entladungslampe angepasst werden, und zusätzlich ist genug Grad an Zufälligkeit während des Betriebs der Entladungslampe vorhanden, um zu gewährleisten, dass das Stromsignal nicht vollständig deterministisch ist.
Gemäß einer vorteilhaften zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform ist ein Stromsignal oder ein Stromfluss ein wellenförmiges Signal, ein Rechtecksignal oder eine Mischung aus wellenförmigem Signal und Rechtecksignal. Vorzugsweise ist das Stromsignal ein Rechtecksignal. Es ist möglich, dass unterschiedliche Verteilungsfunktionen sich auf unterschiedliche Arten von Signalen beziehen. Beispielsweise kann sich eine erste Verteilungsfunktion auf ein wellenförmiges Signal beziehen, und eine andere zweite Verteilungsfunktion kann sich auf ein Rechtecksignal beziehen. Eine dritte Verteilungsfunktion kann sich auf eine Mischung aus wellenförmigem Signal und Rechtecksignal beziehen. Gemäß der ausgewählten Verteilungsfunktion kann auch die Signalform durch einen zufälligen Einfluss aufgrund einer Zufallsauswahl der Verteilungsfunktionen geändert werden.
Eine weitere Evaluierung der Erfindung kann erzeugt werden, falls ein Teil einer Funktion, die als eine Grundfunktion angesehen werden kann, verwendet wird, um einen randomisierten Stromfluss oder ein randomisiertes Stromsignal zu erzeugen. Die Grundfunktion kann als eine Regel angesehen werden. Die Grundfunktion oder Regel ist eher eine Norm für die Erzeugung des Stromsignals für den Betrieb der Entladungslampe. Eine solche Regel kann eine Änderung der Polarität oder die Durchführung einer Kommutierung umfassen, falls eine Grenzbedingung oder vorbestimmte Bedingung erfüllt ist. Eine solche Grenzbedingung oder vorbestimmte Bedingung kann ein Lampenspannung über oder unter einem Schwellenwert, der die Lampenspannung betrifft, eine Temperatur, ein Druck in der Entladungslampe usw. sein.
Gemäß einer vorteilhaften zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform wird die Verteilungsfunktion als eine Gleichverteilung, eine Normalverteilung, eine Exponentialverteilung, eine Potenzgesetzverteilung und/oder eine überlagerte Normalverteilung definiert. Zusätzlich kann die Verteilungsfunktion gemäß einer Regel für den Betrieb der Entladungslampe definiert werden. Die oben erwähnten Vorteile und Beispiele sind auch für diese Ausführungsform gültig.
Ein zweiter Aspekt dieser Erfindung spricht eine Beleuchtungseinrichtung an. Die Beleuchtungseinrichtung umfasst eine Entladungslampe, die eine Lichtbogenröhre umfasst. Die Lichtbogenröhre kann ein Paar von Elektroden umfassen. Vorzugsweise fließt das Stromsignal oder der Strom über dieses Paar von Elektroden. Aufgrund dieses Stromflusses über das Paar von Elektroden tritt ein Lichtbogen innerhalb der Entladungslampe auf. Der Stromfluss kann als ein Fluss von Ladungsträgern angesehen werden. Der Lichtbogen in der Lichtbogenröhre der Entladungslampe führt zu einer Lichtemission der Entladungslampe.
Die Beleuchtungseinrichtung kann einen oder mehrere Sensoren umfassen. Ein Spannungs- und/oder Stromsensor ist in der Lage, eine Lampenspannung und/oder einen Stromfluss durch die Entladungslampe zu messen. Die Beleuchtungseinrichtung kann ein Vorschaltgerät umfassen. Das Vorschaltgerät kann ein Stromsignal für die Entladungslampe bereitstellen. Der Sensor oder Stromsensor kann sich vorzugsweise an oder in dem Vorschaltgerät befinden. Das Vorschaltgerät kann die Steuereinheit beinhalten. Insbesondere kann der Sensor zum Messen der Lampenspannung und/oder des Stroms ein Mikroprozessor sein. Die Beleuchtungseinrichtung kann einen Lichtsensor umfassen, um ein Lumen zu messen, das durch die Entladungslampe emittiert wird. Alle Sensoren können im Vorschaltgerät angeordnet sein.
Die Beleuchtungseinrichtung kann eine Steuereinheit umfassen. Die Steuereinheit kann Daten von den Sensoren sammeln, um beliebige Verfahren durchzuführen, die auf Sensordaten beruhen. Ein Stromdetektor und/oder Spannungsdetektor sind mögliche Sensoren. Lichtsensoren, Stromsensoren, Spannungssensoren oder eine beliebige andere Art von Sensor, der zum Durchführen eines der erwähnten Verfahren notwendig ist, können Teil der Entladungslampe sein.
Innerhalb der Lichtbogenröhre kann ein Füllgas vorhanden sein. Das Füllgas kann ein Edelgas oder ein Metallgas sein. Verdampftes Quecksilber kann zum Beispiel ein Metallgas sein. Die Entladungslampe umfasst eine Steuereinheit. Diese Steuereinheit ist in der Lage, alle erläuterten Verfahren und Beispiele in dieser Anmeldung durchzuführen. Vorzugsweise kann die Steuerung die Verteilungsfunktion zum Sammeln mehrerer Zeitspannenwerte definieren. Die Steuereinheit kann auch die mehreren Zeitspannenwerte in Abhängigkeit von der Verteilungsfunktion durch eine oder mehrere Zufallszahlen bestimmen. Insbesondere enthält die Steuereinheit einen Zufallszahlgenerator und ist in der Lage, eine oder mehrere Zufallszahlen bereitzustellen. Die Steuereinheit ist in der Lage, das Stromsignal zu steuern. Insbesondere kann die Steuereinheit das Stromsignal kommutieren. Das Stromsignal kann durch die Steuereinheit zu jedem Zeitpunkt gemäß einem Ablauf von jeder der mehreren Zeitspannen kommutiert werden. Die Steuereinheit ist in der Lage und dazu ausgelegt, beliebige der Verfahren durchzuführen, die in dieser Anmeldung beschrieben oder erläutert sind.
Merkmale, Beispiele und Vorteile, die in Verbindung mit dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung dargestellt sind, gelten mutatis mutandis für die Entladungslampe gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, und umgekehrt. Dies bedeutet, dass Merkmale des Verfahrens als Merkmale der Entladungslampe angesehen werden können. Umgekehrt können Merkmale der Entladungslampe als Merkmale des Verfahrens zum Betreiben der Entladungslampe angesehen werden.
Die Steuereinheit kann einen oder mehrere Mikroprozessoren und/oder einen oder mehrere Mikrocontroller umfassen. Ferner kann die Steuereinheit Programmcode umfassen, der dazu ausgebildet ist, ein beliebiges hierin beschriebenes Verfahren durchzuführen, wenn er durch die Steuereinheit ausgeführt wird. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Steuereinheit gespeichert werden.
Die Steuereinheit kann einen Prozessor umfassen, der dazu eingerichtet ist, das Verfahren einer beliebigen Ausführungsform oder eines beliebigen Beispiels, die in dieser Anmeldung erwähnt sind, durchzuführen. Die Steuereinheit kann durch ein Computerprogrammprodukt oder eine Entladungslampe mit der Steuereinheit realisiert werden, das/die Anweisungen umfasst, die, wenn das Programm durch einen Computer oder die Steuereinheit ausgeführt wird, bewirken, dass die Steuereinheit oder der Computer beliebige Schritte aller Ausführungsformen oder Verfahren ausführt, die in dieser Anmeldung erwähnt sind. Das Computerprogrammprodukt kann Anweisungen umfassen, die, wenn das Programm durch die Steuereinheit oder den Computer ausgeführt wird, bewirken, dass die Steuereinheit die Schritte einer beliebigen Ausführungsform vornimmt oder ausführt, die in dieser Anmeldung erwähnt ist.
Es ist möglich, dass die Erfindung ein Computerprogrammprodukt bereitstellt. Das Computerprogrammprodukt kann Anweisungen umfassen, um zu bewirken, dass die Entladungslampe die Schritte aller Ausführungsformen oder Verfahren ausführt, die in dieser Anmeldung erwähnt sind. Ferner kann ein computerlesbares Medium mit dem darauf gespeicherten Computerprogrammprodukt Teil dieser Erfindung sein.
Die Erfindung wird durch die folgenden Figuren erläutert. Es sollte in Betracht gezogen werden, dass alle Figuren und ihre Erläuterungen nur einige mögliche Ausführungsformen und Möglichkeiten zum Durchführen der Erfindung angeben sollen. In keinem Fall sollten die Figuren auf eine Weise interpretiert werden, dass die hierin beschriebenen Beispiele den Schutzumfang dieser Erfindung beschränken.
In diesem Kontext zeigen die Figuren in:

1 eine schematische Veranschaulichung einer Entladungslampe;
2 ein schematisches Betriebsschema für eine Entladungslampe;
3 Beispiele zum Bestimmen oder Berechnen von Zeitspannenwerten aus Zufallszahlen;
4 vorbestimmte Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen PD1 und PD2 entsprechend den inversen kumulativen Verteilungsfunktionen DF1 und DF2, die in 3 gezeigt sind, zum Berechnen der Zeitspannenwerte;
5 ein Ausgangsstromsignal mit einer Pseudo-Zufallssequenz mehrerer unterschiedlicher Zeitspannen zwischen Kommutierungen basierend auf einer ersten Verteilungsfunktion gemäß 3;
6 ein Beispiel einer Überlagerung von zwei unterschiedlichen Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen in Abhängigkeit von der Lampenspannung;
7 ein Beispiel eines einfachen Musters oder einer Basiskomponente zum Konstruieren eines randomisierten Stromsignals;
8 ein Beispiel eines Ausgangsstromsignals mit einer Zufallssequenz von Mustern gemäß 7, wobei die Dauer jedes Musters auf der ersten Verteilungsfunktion gemäß 3 basiert.

In 1 ist eine Beleuchtungseinrichtung 200 mit einer Entladungslampe 100, einer Steuereinheit 115 und einem Vorschaltgerät 125 als Betriebseinheit gezeigt. Die Entladungslampe 100 umfasst eine Lichtbogenröhre 110. Innerhalb der Lichtbogenröhre 110 ist ein Paar von Elektrodenspitzen 105 angegeben. Zwischen diesen beiden Elektrodenspitzen 105 kann eine Lichtbogenentladung auftreten. Die Entladungslampe 100 ist in der Lage, Licht wo emittieren, falls ein Strom A zwischen den Elektrodenspitzen 105 fließt. Innerhalb der Lichtbogenröhre 110 kann ein Edelgas, wie etwa Helium, Argon, Krypton usw., oder ein Metallgas, wie etwa Quecksilber oder Natrium, vorhanden sein. Falls die Entladungslampe 100 mit einem Wechselstrom AC bei einer einzigen Frequenz betrieben wird, kann die Entladungslampe 100 unter ungleichmäßigem Verschleiß leiden. Ein wichtiger Aspekt dieser Erfindung liegt darin, solche Nachteile zu vermeiden. Dies kann durch Betreiben der Entladungslampe 100 mit einem Stromsignal w erreicht werden, das eher zufällig anstatt deterministisch ist.
Ein zufälliges Stromsignal w bedeutet nicht, dass das Stromsignal w einen beliebigen möglichen Wert für den Stromfluss A annehmen kann. Beispielsweise ist es möglich, dass das Stromsignal des Lampenstroms als ein kontinuierlicher Strom von Zeitspannen dt mit Gleichstrom konstruiert wird, die durch die Änderung der Stromrichtung oder Kommutierung getrennt sind. Die Amplitude des Gleichstroms kann gemäß der Spannung der Lampe fixiert werden, sodass eine vorgeschriebene nominelle Lampenleistung beibehalten wird. Die Zeitspannenwerte dtv können zufällig gemäß einer vorgeschriebenen Verteilungsfunktion DF gewählt werden. Die Verteilungsfunktion DF kann durch Grenzbedingungen beschränkt oder beeinflusst werden. Solche Grenzbedingungen können ein minimaler oder ein maximaler Wert für die Zeitspannenwerte dtv ein. Ferner kann die Verteilungsfunktion DF einer vorgegebenen Verteilung folgen. Eine solche vorgegebene Verteilung kann eine Gleichverteilung, eine Normalverteilung oder eine beliebige andere Funktion sein. Diese Funktionen können auch physikalische Lampenparameter 120 wie die Entladungslampenspannung U sowie Umgebungsparameter 120 der Entladungslampe 100 berücksichtigen. Dies bedeutet, dass die Verteilungsfunktion DF statistische Parameter und/oder physikalische Parameter berücksichtigen kann.
Statistische Parameter können durch unterschiedliche vorgegebene Verteilungen berücksichtigt werden, wohingegen physikalische Parameter durch die Lampenspannung U sowie andere Umgebungsparameter 120 der Entladungslampe 100 berücksichtigt werden können. Alle diese Parameter können durch die Verteilungsfunktion DF berücksichtigt werden. Dies bedeutet, dass ein Grad an Zufälligkeit beeinflusst werden kann. Da die Zeitspannenwerte dtv durch mindestens eine Zufallszahl ri berechnet werden, kann das Stromsignal w zufällig bestimmt werden. Die konkrete Definition der Verteilungsfunktion DF kann den Grad an Zufälligkeit bei Bedarf beschränken. Eine Steuereinheit 115 kann Entladungslampenparameter und/oder andere Umgebungsparameter der Entladungslampe 100 oder der Beleuchtungseinrichtung 200 sammeln und/oder detektieren.
2 zeigt eine beispielhafte Übersicht mehrerer Komponenten der Beleuchtungseinrichtung 200. Die Beleuchtungseinrichtung 200 kann die Betriebseinheit 125 und einen DC/DC-Wandler 10 umfassen. Der Stromfluss A kann durch einen Stromdetektor 11 und einen Spannungsdetektor 12 detektiert werden. Die Lampenbetriebseinheit 125 umfasst einen Polaritätsschalter 13. Die Steuereinheit 115 kann die Polarität durch den Polaritätsschalter 13 schalten. Die Betriebseinheit 125 kann Teil der Beleuchtungseinrichtung 200 sein. Der DC/DC-Wandler 10 wird verwendet, um den Stromfluss A gemäß einem Sollwert zu steuern, der durch die Steuereinheit 115 bestimmt wird. Der Sollwert kann basierend auf Messungen der Ausgangsspannung bestimmt werden. Zusätzlich kann die Steuereinheit 115 Werte für Entladungslampenparameter 120 und/oder Umgebungsparameter 120 sammeln. Dies bedeutet, dass die Steuereinheit 115 in der Lage ist, Parameter, die den Stromfluss A betreffen und Umgebungsparameter 120 für die Entladungslampe 100 betreffen, zu messen und/oder zu sammeln. Eine Zündvorrichtung 14 kann verwendet werden, um eine Startspannung für die Entladungslampe 100 zum Start des Lampenbetriebs zu erzeugen.
Die Lampenbetriebseinheit 125 (Vorschaltgerät) kann einen Zufallszahlgenerator 17 umfassen. Der Zufallszahlgenerator 17 kann einen Satz oder Strom von Zufallszahlen ri in einem vorbestimmten Bereich erzeugen. Der vorbestimmte Bereich kann zwischen den Werten 0 und 1 liegen. Mehrere Zufallszahlen ri können mit einer Funktion erzeugt werden, die einer Gleichverteilung folgt. Gewöhnlich basiert der Zufallszahlgenerator 17 auf einer einheitlichen Wahrscheinlichkeit. Dies bedeutet, dass die Zufallszahlen ri einer Gleichverteilung folgen. Eine Anpassung des Zufallszahlgenerators 17 ist nicht notwendig, da physikalische und/oder statistische Einflüsse durch eine Verteilungsformungseinheit 18 berücksichtigt werden können. In der Verteilungsformungseinheit 18 können diese Zufallszahlen ri verwendet werden, um Werte für die Zeitspannen dt zu berechnen. Die Verteilungsformungseinheit 18 und/oder die Steuereinheit 115 können mehrere Zeitspannenwerte dtv aus einer Verteilungsfunktion DF oder einer entsprechenden Verteilungstabelle berechnen.
In 3 sind beispielhaft zwei unterschiedliche Verteilungsfunktionen gezeigt. Die Zeitspannenwerte dtv können zu einer Timer-Einheit 19 weitergeleitet werden. Die Timer-Einheit 19 kann die mehreren Zeitspannenwerte dtv für die Zeitspannen dt bereitstellen. Gemäß den Zeitspannen dt der Zeiteinheit 19 kann die Steuereinheit 115 den Polaritätsschalter 13 regeln oder betreiben. Da die Zeitspannenwerte dtv durch eine oder mehrere Zufallszahlen ri beeinflusst werden, die durch den Zufallszahlgenerator 17 bestimmt werden, können die resultierenden Zeitspannenwerte dtv zufällig erzeugt werden. Dies kann zu einem randomisierten Stromsignal w führen. Das randomisierte Stromsignal w wird in der Form unterschiedlicher Zeitspannen dt oder Dauern zwischen einer Änderung der Polarität oder zwischen den Kommutierungen des Stromflusses A ausgedrückt. Die Steuereinheit 115 kann nach jedem Ablauf einer entsprechenden Zeitspanne dt die Polarität schalten oder den Stromfluss A kommutieren. Dies bedeutet, dass die Steuereinheit 115 das Stromsignal w zu jedem Zeitpunkt gemäß dem Ablauf jeder Zeitspanne dt kommutieren kann.
Das resultierende Ausgangsstromsignal w der Betriebseinheit 125 kann ein kontinuierlicher Strom von direkt ausgerichteten Perioden von Stücken des Stromsignals w sein, wobei jedes Stück durch seine Zeitspanne dt mit der Dauer des Zeitspannenwerts dtv repräsentiert wird. Dadurch können diese Perioden oder Stücke eine andere Dauer gemäß den mehreren Zeitspannenwerten dtv aufweisen, die durch die Steuereinheit 115 und/oder die Verteilungsformungseinheit 18 berechnet werden können. Gemäß den zugrundeliegenden Verteilungsfunktionen DF kann der Grad an Zufälligkeit beeinflusst und/oder gesteuert werden. In einer extremen Situation kann die Verteilungsfunktion DF diesen zufälligen Einfluss eliminieren. Obwohl dies möglich sein kann, ist ein solcher Betrieb nicht beabsichtigt.
In 3 sind zwei unterschiedliche Verteilungsfunktionen DF gezeigt. Auf der linken Seite wird eine erste Verteilungsfunktion DF1 dargestellt und auf der rechten Seite wird eine zweite Verteilungsfunktion DF2 dargestellt.
Die erste und zweite Verteilungsfunktion DF1, DF2 können einer Zufallszahl ri einen Zeitspannenwert dtv zuweisen. Die Zufallszahlen ri können innerhalb eines Intervalls liegen, das durch einen minimalen und einen maximalen Wert definiert wird. Der minimale Wert wird durch „min“ angegeben, der maximale Wert wird durch „max“ angegeben. Mittels der Verteilungsfunktionen DF1 und DF2 können Werte für die Zeitspannen dt oder die Dauer für die Zeitspannen dt durch die Zufallszahlen ri berechnet werden. Anstelle der Verteilungsfunktionen DF1 oder DF2 kann eine Tabelle oder eine Nachschlagetabelle verwendet werden.
Die erste Verteilungsfunktion DF1 ist eine steigende Funktion mit steigenden Zufallszahlen ri. Alle Zeitspannenwerte dtv liegen innerhalb eines Intervalls, das durch einen ersten und einen zweiten Wert T1 und T2 für die Zeitspannenwerte dtv definiert wird. Der erste Wert wird T1 genannt und der zweite Wert wird T2 genannt.
Die zweite Verteilungsfunktion DF2 zeigt ein anderes Verhalten. Die zweite Verteilungsfunktion DF2 sieht wie eine Funktion aus, die einer Funktion mit umgekehrtem Vorzeichen ähnelt, auch als Arcus-Sinus bekannt. Dies bedeutet, dass die zweite Verteilungsfunktion DF2 zu anderen Zeitspannenwerten dtv führen kann. Dies liegt daran, dass sich die zweite Verteilungsfunktion DF2 vollständig von der ersten Verteilungsfunktion DF1 unterscheidet. Beispielsweise ist es möglich, dass abhängig von der Lampenspannung U die Steuereinheit 115 die erste Verteilungsfunktion DF1 oder die zweite Verteilungsfunktion DF2 wählt. Beispielsweise kann die zweite Verteilungsfunktion DF2 angewendet oder verwendet werden, falls die Lampenspannung U über einem vorgegebenen Wert, einem Schwellenwert, für die Lampenspannung U liegt. Dieses Beispiel kann auf einen beliebigen anderen Parameter oder Kombination von Parametern erweitert werden. Solche Parameter können Temperatur, Druck, Neigung und so weiter sein.
Die Verteilungsformungseinheit 18 kann durch die Steuereinheit 115 gesteuert werden. Diese Verteilungsformungseinheit 18 kann mehr als eine oder zwei Verteilungsfunktionen oder Verteilungstabellen enthalten. Die Steuereinheit 115 kann basierend auf Größen, wie etwa die durchschnittliche Lampenspannung U, die Lampenspannung U in Abhängigkeit von einer Richtung des Stroms A oder das dynamische Verhalten der Lampenspannung U während vorangegangener Zeitspannen dt, bestimmen, welche Verteilungsfunktion DF oder Tabelle verwendet oder angewendet wird. Dies bedeutet, dass eine Auswahl einer Verteilungsfunktion DF von den Entladungslampenparametern und/oder Umgebungsparametern 120 der Entladungslampe 100 abhängen kann.
Beispielsweise kann die erste Verteilungsfunktion DF1 angewendet werden, falls ein Wachstum der Elektrodenspitzen erwünscht ist. Eine Auswahl der ersten Verteilungsfunktion DF1 kann von einer Lampenspannung U abhängen, die einen vorgegebenen ersten Schwellenwert U1 für die Spannung überschreitet. Die zweite Verteilungsfunktion DF2 kann verwendet werden, um ein Schrumpfen der Elektrodenspitzen 105 zu erleichtern. Die zweite Verteilungsfunktion DF2 wird vorzugsweise ausgewählt, falls die Steuerspannung U unter dem ersten Schwellenwert U1 liegt. Dies bedeutet, dass bekannt ist, dass die erste Verteilungsfunktion DF1 ein Wachstum der Elektrodenspitzen 105 ermöglicht, und bekannt ist, dass die zweite Verteilungsfunktion DF2 ein Schrumpfen der Elektrodenspitzen 105 erleichtert.
In 4 sind die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen PD1 und PD2 entsprechend den Verteilungsfunktionen DF1 und DF2 gezeigt. Die erste Verteilungsfunktion DF1 ist die inverse Funktion eines Kumulativs der ersten anfänglichen Wahrscheinlichkeitsfunktion PD1. Die zweite Verteilungsfunktion DF2 ist die inverse Funktion eines Kumulativs der zweiten anfänglichen Wahrscheinlichkeitsfunktion PD2.
Die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion PD1 kann auf einer modifizierten Potenzgesetzverteilung beruhen. Sie kann durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden $t - D 1 = 0; f \ddot{u} r t < T 1,$
$t - D 1 = K / [t n]; f \ddot{u} r T 1 \leq t \leq T 2,$
$t - D 1 = 0; f \ddot{u} r t > T 2.$
t-D1 kann als eine Wahrscheinlichkeitsdichte als eine Funktion möglicher Werte t für die Zeitspannenwerte dtv angesehen werden. K ist eine Normierungskonstante, sodass der Integralwert von t-D1 von t = 0 bis t = Endlichkeit Eins ergibt. Der Wert n ist eine Konstante, die die Wahrscheinlichkeitsverteilung charakterisiert, insbesondere das Verhältnis der Wahrscheinlichkeitsdichtewerte an den Grenzen T1 und T2.
Die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion PD2 kann auf einer Normal- oder Gauß-Verteilung beruhen. Sie kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden $t - D 2 = 1 / (S * sqrt (π) * 2) * exp (- 1 / 2 * ((t - T 3) / S) 2$
t-D2 kann als eine Wahrscheinlichkeitsdichte als eine Funktion möglicher Werte t für die Zeitspannenwerte dtv angesehen werden. T3 ist der Mittel- oder Erwartungswert der Verteilung. S ist die Breite oder Standardabweichung der Verteilung.
Mittels der Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktionen PD1, PD2 können Wahrscheinlichkeitswerte wie p1 oder p2 für gewisse Zeitspannenwerte modifiziert werden. Dies bedeutet, dass vorbestimmte Grenzbedingungen durch geeignete Wahrscheinlichkeitsfunktionen PD1 oder PD2 realisiert werden können. Dies würde zu einer neuen modifizierten ersten und zweiten Verteilungsfunktion DF1 und DF2 führen. Die Funktionen DF1 und PD1 sind vorzugsweise nicht unabhängig, sie beziehen sich aufeinander. Beispielsweise gemäß der ersten Wahrscheinlichkeitsfunktion PD1 ist die Wahrscheinlichkeit für Zeitspannenwerte dtv null für Zeitspannenwerte größer als T2 und kleiner als T1. Daher liegen alle Zeitspannenwerte dtv zwischen T1 und T2. Die Wahrscheinlichkeit ist null für Zeitspannenwerte dtv außerhalb dieses Intervalls.
Die zweite Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion PD2 zeigt ein lokales Maximum um den Wert T3. Dies beeinflusste angemessen die Form der zweiten Verteilungsfunktion DF2. Dies bedeutet, dass die Verteilungsfunktionen DF1 und DF2 vorzugsweise ein Ergebnis der Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktionen PD1 und PD2 sind. Insbesondere ist die Verteilungsfunktion DF1 eine inverse Funktion eines Integrals über die Zeit der Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion PD1. Das gleiche gilt für DF2 und PD2.
Ein Status der Elektrodenspitzen 105 kann durch die Steuerspannung U geschätzt oder bestimmt werden, die zum Betreiben der Beleuchtungseinrichtung 200 oder der Entladungslampe 100 verwendet wird. Eine Steuerspannung U über dem ersten Schwellenwert U1 gibt an, dass die erste Verteilungsfunktion DF1 angewendet werden sollte, wohingegen eine Steuerspannung unter dem ersten Schwellenwert U1 angibt, dass die zweite Verteilungsfunktion DF2 für den Betrieb der Entladungslampenspannung 100 angewendet werden sollte.
5 zeigt ein Stromsignal w gemäß unterschiedlichen Zeitspannen dt und Zeitspannenwerten dtv. Das Stromsignal w in 5 basiert auf der ersten Verteilungsfunktion DF1 und dementsprechend der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion PD1. Die erste Wahrscheinlichkeitsverteilung PD1 beeinflusst die Verteilung der Zeitspannenwerte dtv.
In 5 werden unterschiedliche Werte für die Zeitspannen durch dt-1, dt und dt+1 ausgedrückt. dt-1 ist die vorangegangene Zeitspanne von dt, wohingegen dt+1 die folgende Zeitspanne von dt ist. Im Fall von 5 liegt die Dauer der Zeitspannen dt zwischen T1 und T2 gemäß den Zeitspannenwerten dtv, die aus der ersten Verteilungsfunktion DF1 resultieren. Die erste Verteilungsfunktion DF1 kann durch die erste Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion PD1 angepasst oder beeinflusst werden. Das gleiche kann für DF2 und PD2 gelten. Die erste Wahrscheinlichkeitsverteilung PD1 beeinflusst die Erzeugung von Zeitspannenwerten dtv in der Verteilungsformungseinheit 18. Beispielsweise kann die Steuereinheit 115 die erste Wahrscheinlichkeitsverteilung PD1 anwenden, um die Bestimmung der Zeitspannenwerte dtv zu beeinflussen.
Beispielsweise kann die erste Wahrscheinlichkeitsverteilung PD1 für gewisse Umstände relevant sein. Beispielsweise wählt die Steuereinheit 115 die erste Wahrscheinlichkeitsverteilung PD1 gemäß einem Lampenspannungswert, der über oder unter einem Schwellenwert liegt. Es ist auch möglich, dass die Steuereinheit 115 eine zweite Wahrscheinlichkeitsverteilung PD2 auswählt. In diesem Fall kann die Verteilung der berechneten Zeitspannenwerte dtv einer Normalverteilung folgen, die durch die zweite Wahrscheinlichkeitsverteilung PD2 repräsentiert wird. Obwohl der Zufallszahlgenerator 17 einheitlich verteilte Zufallszahlen ri bereitstellt, kann die Verteilung der Zeitspannenwerte dtv durch die erste oder zweite Wahrscheinlichkeitsverteilung PD1 oder PD2 beeinflusst werden.
Ist auch möglich, dass die Steuereinheit 115 eine von mehreren Wahrscheinlichkeitsverteilungen mittels einer zusätzlichen separaten Zufallszahl ri auswählt. Im Fall von 5 kann eine der zwei gezeigten Wahrscheinlichkeitsverteilungen durch eine zweite Zufallszahl gewählt werden. In diesem Fall weist jede Wahrscheinlichkeitsverteilung eine Wahrscheinlichkeit von 50 % auf, durch die Steuereinheit 115 ausgewählt zu werden. In diesem Fall beeinflusst ein weiterer Zufallsfaktor die Berechnung oder Bestimmung der Zeitspannenwerte dtv.
Die resultierende Verteilung von berechneten Zeitspannenwerten dtv kann eine glatte Mischung aller Wahrscheinlichkeitsverteilungen gemäß den zugewiesenen Wahrscheinlichkeiten für die Auswahl der Wahrscheinlichkeitsverteilungen sein. Dies bedeutet, dass eine andere Wahrscheinlichkeitsverteilung vorgegeben oder definiert werden kann, um eine der mehreren Wahrscheinlichkeitsverteilungen auszuwählen. Insbesondere ist es möglich, dass die vorbestimmte Wahrscheinlichkeitsverteilung zum Auswählen der Wahrscheinlichkeitsverteilungen nicht einheitlich ist. Die Summe einer solchen Wahrscheinlichkeitsverteilung für die Auswahl ist vorzugsweise 1, da eine Auswahl einer Wahrscheinlichkeitsverteilung notwendig sein kann, um die Entladungslampe 100 zu betreiben. Ein Beispiel einer solchen Auswahl von Wahrscheinlichkeitsverteilungen ist die erwähnte Auswahl zwischen der ersten und zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung PD1 und PD, gezeigt in 4. In Abhängigkeit von der Lampenspannung U kann die erste Wahrscheinlichkeitsverteilung oder die zweite Wahrscheinlichkeitsverteilung PD2 zum Bestimmen der Zeitspannenwerte dtv gewählt oder ausgewählt werden. Es ist möglich, den Prozess der Auswahl für jede Zeitspanne dt durchzuführen.
In 6 ist ein Beispiel einer dritten Wahrscheinlichkeitsverteilung PD3 gezeigt, die ein Ergebnis einer Überlagerung der ersten und zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung PD1 und PD2 ist. Die Überlagerung kann eine lineare Überlagerung sein. In dem Beispiel von 6 wird ein Mischungsfaktor bf berechnet, um die dritte Wahrscheinlichkeitsverteilung PD3 zu berechnen. Die Berechnung des Mischungsfaktors bf hängt vorzugsweise von der Lampenspannung U ab. In diesem Fall sind der erste Schwellenwert U1 und ein zweiter Schwellenwert U2 für die Berechnung des Mischungsfaktors bf relevant. Der Mischungsfaktor bf hängt von zwei variablen Wahrscheinlichkeitsfaktoren p1 und p2 ab. Der erste Wahrscheinlichkeitsfaktor p1 repräsentiert die Wahrscheinlichkeit für die erste Wahrscheinlichkeitsverteilung PD1. Der zweite Wahrscheinlichkeitsfaktor p2 repräsentiert die Wahrscheinlichkeit für die zweite Wahrscheinlichkeitsverteilung PD2. Der erste und zweite Wahrscheinlichkeitsfaktor p1 und p2 hängen von der Lampenspannung U ab.
Falls die Lampenspannung U unter dem ersten Schwellenwert U1 liegt, ist der erste Wahrscheinlichkeitsfaktor p1 1 und der zweite Wahrscheinlichkeitsfaktor p2 ist 0. Falls die Lampenspannung U größer als ein zweiter Schwellenwert U2 ist, der die Lampenspannung betrifft, ist der zweite Wahrscheinlichkeitsfaktor p2 1 und der erste Wahrscheinlichkeitsfaktor p1 ist 0. Zwischen dem ersten und zweiten Schwellenwert U1, U2, die die Lampenspannung U betreffen, wird der Mischungsfaktor bf durch eine lineare Überlagerung des ersten Wahrscheinlichkeitsfaktors p1 und des zweiten Wahrscheinlichkeitsfaktors p2 erzeugt. Bei dem dritten Schwellenwert U3 sind der erste und zweite Wahrscheinlichkeitsfaktor gleich. Der erste Wahrscheinlichkeitsfaktor p1 wird gemäß der folgenden Gleichung 1 definiert. $p 1 = 1 - [U - 1] / [U 2 - U 1];$
Der zweite Wahrscheinlichkeitsfaktor p2 kann durch die folgende Gleichung 2 ausgedrückt werden. $p 2 = [U - U 1] / [U 2 - U 1];$
Es ist auch möglich, eine nichtlineare Überlagerung der ersten und zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung zu verwenden. In 6 ist die überlagerte dritte Wahrscheinlichkeitsverteilung PD3 über dem Wert für den dritten Schwellenwert U3 für die Spannung U gezeigt. Es kann gesehen werden, dass PD3 eine Mischung aus PD1 und PD2 ist. Gemäß dem Beispiel von 6 hängt der Grad an Überlagerung von der Lampenspannung U der Entladungslampe 100 ab. Das Verhältnis der ersten Wahrscheinlichkeitsverteilung PD1 und der zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung PD2 für die Überlagerung, die zu der dritten Verteilung PD3 führt, kann durch die Gleichungen 1 und 2 berechnet werden. Die dritte Verteilung PD3 kann die Überlagerung der ersten Wahrscheinlichkeitsverteilung PD1 und der zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung PD2 repräsentieren.
Eine weitere Variation oder Ausführungsform dieser Erfindung wird durch die 7 und 8 gezeigt. In diesem Fall kann ein Segmentmuster oder eine Basiskomponente DFB zum Erzeugen eines randomisierten Stromsignals w verwendet werden. In 8 ist der Ausgangsstrom A gezeigt, wobei der Ausgangsstrom A durch eine Basiskomponente DFB gemäß 7 erzeugt wird. Die Basiskomponente DFB von 7 besteht aus zwei Segmenten oder Teilen mit gleicher Länge und entgegengesetzter Polarität. Die Basiskomponente DRB kann einer vorgegebenen Reglementierung oder Regel folgen. Im Fall von 7 würde die Regel darin bestehen, die Polarität in der Mitte einer Zeitspanne dt zu ändern. Die Regel oder Reglementierung kann ferner von Parametern abhängen, wie etwa der Lampenspannung U und anderen Lampenparametern 120 der Entladungslampe 100.
Es kann möglich sein, dass mehrere Basiskomponenten DFB gegeben sein können, und das Stromsignal w kann zufällig durch eine zufällige Kombination unterschiedlicher Basiskomponenten DFB bestimmt werden. In diesem Fall ist eine weitere zufällige Eingabe in das Stromsignal w möglich. Die Anwendung von mehreren unterschiedlichen Basiskomponenten DFB kann als eine spezielle Form des Bestimmens der mehreren Zeitspannenwerte dtv in Abhängigkeit von der Verteilungsfunktion DF angesehen werden. Die Verteilungsfunktion DF kann durch die entsprechenden Basiskomponenten DFB repräsentiert werden. Durch die eine oder die mehreren Zufallszahlen ri kann eine gewisse Basiskomponente DFB aus mehreren Basiskomponenten DFB gewählt oder ausgewählt werden. Es ist möglich, unterschiedliche Basiskomponenten DFB zu den unterschiedlichen Umgebungs- oder physikalischen Lampenparametern 120 zuzuweisen. Die Steuereinheit 115 kann eine oder mehrere Basiskomponenten aus den mehreren Basiskomponenten in Abhängigkeit von Grenzbedingungen und/oder durch die mindestens eine Zufallszahl ri auswählen. Vorzugsweise umfassen die Basiskomponenten DFB einen Polaritätsschalter, sodass mehrere Zeitspannenwerte dtv in Abhängigkeit von den Basiskomponenten DFB als Verteilungsfunktion DF bestimmt werden können. Falls die Steuereinheit 115 den Stromfluss A gemäß dem Stromsignal w ausführt, das von den Basiskomponenten DFB abgeleitet wird, tritt eine Kommutierung des Stromsignals w oder eines Stromflusses A auf.
Eine Gesamtdauer aller Basiskomponenten DFB oder jeder Basiskomponente DFB kann zufällig gemäß einer vorgeschriebenen Verteilungsfunktion DF bestimmt werden. Eine weitere Variation kann durch eine zufällige Wahl der Muster oder Basiskomponenten DFB aus einem Pool vorgegebener Basiskomponenten DFB eingeführt werden.
Insgesamt kann mit diesen Verfahren eine Zufälligkeit des Stromflusses A oder des Stromsignals w erzeugt werden und kann dabei helfen, eine Störung von Bildsensoren zu glätten. Ein akustisches Rauschen bezüglich des Stromflusses A, zum Beispiel in Induktoren, kann über eine große spektrale Breite verteilt werden, und ist daher weniger wahrnehmbar als Rauschen, das bei einzelnen Frequenzen emittiert wird. Die Verwendung der Verteilungsfunktion DF oder zugehöriger Funktionen wie die Basiskomponenten DFB ermöglicht, die Dauer der Zeitspannen dt zu spezifizieren. Dies ermöglicht ein Steuerungsniveau, das der Verwendung einer einfachen Frequenzmodulation oder eines zeitlichen Multiplexens überlegen ist. Zur gleichen Zeit hilft die zufällige Art des Kommutierungsmusters dabei, das Auftreten von Frequenzspitzen im Stromspektrum zu vermeiden. Dies kann dabei helfen, sichtbare Störung in Aufzeichnungen zu reduzieren, die unter Verwendung von Bildgebungssensoren vorgenommen werden, da jegliche verbleibende Artefakte zufällig gemustert werden, im Gegensatz zu Ausführungsformen des Stands der Technik, bei denen Artefakte typischerweise gemäß heterodynen Schwebungen gemustert sind. Außerdem wird ein jegliches akustisches Rauschen bezüglich des Lampenstromflusses A, das beispielsweise durch den Stromfluss A durch Induktoren verursacht wird, über einen großen Frequenzbereich verteilt, und ist somit deutlich weniger hörbar. Dies kann dabei helfen, die Entladungslampe 100 effizienter zu betreiben und die Qualität der Lichtemission der Entladungslampe 100 sowie ihre Lebensdauer zu erhöhen.
Im Allgemeinen bietet diese Erfindung ein Verfahren und eine Beleuchtungseinrichtung 200 mit einer Entladungslampe 100, die Stromsignale w verwendet, die durch zufällige Beeinflussung erzeugt oder zusammengesetzt werden. Die zufällige Beeinflussung wird durch eine Kombination der Verteilungsfunktion DF zusammen mit der einen bzw. den mehreren Zufallszahlen gewährleistet. Mittels der Zufallszahl(en) ri werden Werte bestimmt, die für das Stromsignal w relevant sind. Da diese Berechnung von der einen oder den mehreren Zufallszahlen ri abhängt, kann ein gewisser Grad an Zufälligkeit beibehalten werden. Nichtsdestotrotz kann die Verteilungsfunktion DF Grenzbedingungen enthalten, sodass ein gutes Gleichgewicht zwischen einer deterministischen Steuerung und Zufälligkeit erreicht werden kann. Dies kann dabei helfen, einen besseren Betrieb der Entladungslampe bezüglich der Qualität und/oder Lebensdauer zu erreichen.
Bezugszeichenliste

200: Beleuchtungseinrichtung
100: Entladungslampe
110: Lichtbogenröhre
105: Elektrodenspitzen
10: DC/DC-Wandler
11: Stromdetektor
12: Spannungsdetektor
13: Polaritätsschalter
14: Zündvorrichtung
115: Steuereinheit
17: Zufallszahlgenerator
18: Verteilungsformungseinheit
19: Timer-Einheit
125: Betriebseinheit
120: Umgebungsparameter
100: Entladungslampe
dt: Zeitspanne
dtv: Zeitspannenwerte
T1, T2, T3: erster, zweiter, dritter Zeitwert
DF1, DF2: erste, zweite Verteilungsfunktion
DF: Verteilungsfunktion
ri: Zufallszahl
A: Strom, Stromfluss
w: Stromsignal
PD1, PD2: erste Wahrscheinlichkeitsverteilung, zweite Wahrscheinlichkeitsverteilung
dt: Zeitspanne, Zeitintervall
min, max: minimaler und maximaler Wert
DFB: Basiskomponente, Muster
U: Spannung
bf: Mischungsfaktor
p1, p2: erster und zweiter Wahrscheinlichkeitsfaktor/-wert
U1, U2, U3: erster, zweiter und dritter Schwellenwert für die Spannung

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

EP 1624733 B1 [0003]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Entladungslampe (100) durch Anpassen eines Stromsignals (w), indem die folgenden Schritte durchgeführt werden: - (a) Definieren und/oder Bereitstellen einer Verteilungsfunktion (DF) zum Sammeln mehrerer Zeitspannenwerte (dtv), die mehrere unterschiedliche Zeitspannen (dt) definieren, - (b) Bestimmen der mehreren Zeitspannenwerte (dtv) in Abhängigkeit von der Verteilungsfunktion (DF) durch eine oder mehrere Zufallszahlen (ri), - (c) Kommutieren des Stromsignals (w) zu jedem Zeitpunkt gemäß einem Ablauf von jeder der mehreren Zeitspannen (dt).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mehreren Zeitspannen (dt) direkt nebeneinander angeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mehrere Verteilungsfunktionen (DF) verwendet werden, und für jeden Zeitspannenwert (dtv) eine dieser Verteilungsfunktionen (DF) gemäß einer weiteren Zufallszahl (ri) ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Schritt a), Schritt b) und/oder Schritt c) wiederholt durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Verteilungsfunktion (DF) in Abhängigkeit von einem oder mehreren Entladungslampenparametern definiert wird, insbesondere einer Lampenspannung (U), einem Leistungspegel der Entladungslampe (100), einer Position und Orientierung der Entladungslampe (100), einem Stromfluss (A) durch die Entladungslampe (100), einem Abnutzungsgrad eines Paares von Elektrodenspitzen (105) und/oder dem Spannungsverhältnis von Zeitspannen (dt) mit entgegengesetzter Polarität.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Verteilungsfunktion (DF) dynamisch basierend auf einer Messgröße oder mehreren Messgrößen definiert wird, die den Parameter der Entladungslampe (100) und/oder den Parameter des Paares von Elektroden der Entladungslampe (100) beschreiben.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 6, wobei das Definieren der Verteilungsfunktion (DF) auf einem dynamischen Verhalten einer durchschnittlichen Lampenspannung (U), einem dynamischen Verhalten der Lampenspannung während jeder Zeitspanne und/oder einem dynamischen Verhalten des Stromflusses (A) durch die Entladungslampe (100) basiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei mehrere Verteilungsfunktionen (DF) gegeben sind, und die Verteilungsfunktion (DF) zum Bestimmen der Zeitspannenwerte (dtv) basierend auf einem Schwellenwert ausgewählt wird, der die Entladungslampenspannung (U) betrifft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei mindestens zwei unterschiedliche Wahrscheinlichkeitsfunktionen (PD1, PD2) gegeben sind, und die Verteilungsfunktion (DF) zum Bestimmen der Zeitspannenwerte (dt) eine Überlagerung der mindestens zwei unterschiedlichen Wahrscheinlichkeitsfunktionen (PD1, PD2) ist, wobei die Überlagerung von der Lampenspannung (U) abhängt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei die Verteilungsfunktion (DF) durch ein Kennfeld der Entladungslampenspannung (U) definiert wird, insbesondere hängt die Verteilungsfunktion (DF) von einem Schwellenwert (U1, U2) der Entladungslampenspannung (U) ab.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei für unterschiedliche Arten von Entladungslampen und/oder für unterschiedliche Gruppen von Entladungslampen (100) eine separate Verteilungsfunktion (DF) definiert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Verteilungsfunktion (DF) eine Grenzbedingung enthält.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei ein Wahrscheinlichkeitswert bezüglich eines entsprechenden vorbestimmten Zeitspannenwerts durch die Grenzbedingung definiert wird oder mehrere Wahrscheinlichkeitswerte bezüglich entsprechender vorbestimmter mehrerer Zeitspannenwerte (dtv) durch die Grenzbedingung definiert werden, wobei insbesondere die Wahrscheinlichkeiten der mehreren Zeitspannenwerte (dtv) durch ein Verhältnis zueinander definiert werden.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei ein maximaler und ein minimaler Wert durch die Grenzbedingung definiert werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Verteilungsfunktion (DF) mit einer vorbestimmten Funktion, oder einer mehrerer vorbestimmter Funktionen, überlagert wird, wobei mindestens eine der mehreren vorbestimmten Funktionen durch die mindestens eine Zufallszahl (ri) ausgewählt wird, um die Zeitspannenwerte (dtv) zu bestimmen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Verteilungsfunktion (DF) basierend auf einer Lebensdauer der Entladungslampe (100) definiert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Stromsignal (w) ein wellenförmiges Signal, ein Rechtecksignal oder eine Mischung aus wellenförmigem Signal und Rechtecksignal ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Verteilungsfunktion (DF) als eine Gleichverteilung, eine Normalverteilung, eine Exponentialverteilung, eine Potenzgesetzverteilung und/oder eine überlagerte Normalverteilung definiert wird.
Beleuchtungseinrichtung (200), umfassend - eine Entladungslampe (100) mit einer Lichtbogenröhre (110) mit einem Paar von Elektroden (105), - ein Vorschaltgerät (125) zum Bereitstellen eines Stromsignals (w) für die Entladungslampe (100) und - eine Steuereinheit (115), die ausgelegt ist zum - Definieren und/oder Bereitstellen einer Verteilungsfunktion (DF) zum Sammeln mehrerer Zeitspannenwerte (dtv), die mehrere unterschiedliche Zeitspannen (dt) definieren, - Bestimmen der mehreren Zeitspannenwerte (dtv) in Abhängigkeit von der Verteilungsfunktion (DF) durch eine oder mehrere Zufallszahlen (ri), - Kommutieren des Stromsignals (w) zu jedem Zeitpunkt gemäß einem Ablauf von jeder der mehreren Zeitspannen (dt).