DE112006000747T5 - Lichtquellenmodul - Google Patents

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William San Diego Wagner
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Abstract

Ein Lichtquellenmodul (12, 200), das folgende Merkmale aufweist:
eine Lampenanordnung (205, 400, 500, 600) mit einem integrierten Reflektor (220, 405) und einer Wärmesenke, wobei in der Lampenanordnung (205, 400, 500, 600) ein mit einem Druck beaufschlagtes Gas beinhaltet ist, einer Anode (210, 415), die abdichtend mit dem integrierten Reflektor (220, 405) und der Wärmesenke gekoppelt ist, und einer Kathode (215, 410), die abdichtend mit dem integrierten Reflektor (220, 405) und der Wärmesenke gekoppelt ist; und
ein Projektorschutzsystem, das zumindest ein erstes Projektionsmerkmal zum Aussetzen eines Stromflusses von der Kathode (215, 410) zu der Anode (210, 415), wenn zumindest eine erste Schwelle überschritten ist, und zumindest ein zweites Projektorschutzmerkmal zum Stoppen des Stromflusses, wenn zumindest eine zweite Schwelle überschritten ist, umfasst.

Description

  • HINTERGRUND
  • Digitale Projektoren, z.B. digitale Spiegelbauelemente (DMD – digital mirror devices) und Flüssigkristallanzeige-Projektoren (LCD-Projektoren, LCD = liquid crystal display) projizieren qualitativ hochwertige Bilder auf eine Betrachtungsoberfläche. Sowohl DMD als auch LCD-Projektoren verwenden Hochleistungslampen und -reflektoren, um das zur Projektion benötigte Licht zu erzeugen. Durch die Lampe erzeugtes Licht wird als „Lichtball", der sich an einem Brennpunkt eines Reflektors befindet, konzentriert. Durch den Lichtball erzeugtes Licht wird in eine Projektionsanordnung gelenkt, die Bilder erzeugt und das erzeugte Licht dazu verwendet, das Bild zu erzeugen. Das Bild wird anschließend auf eine Betrachtungsoberfläche projiziert.
  • Man hat bereits Anstrengungen dahin gehend unternommen, Projektoren kompakter zu gestalten und gleichzeitig die Bilder qualitativ immer hochwertiger zu gestalten. Folglich werden die verwendeten Lampen immer kompakter und weisen eine immer höhere Intensität auf. Ein Beispiel eines Typs derartiger Lampen ist eine Xenonlampe. Xenonlampen liefern ein relativ konstantes Ausgangsspektrum mit beträchtlich mehr Ausgang als andere Lampenarten, ohne beträchtliche Mengen von umweltschädlichen Materialien wie z.B. Quecksilber zu verwenden. Außerdem weisen Xenonlampen die Fähigkeit zur Heißzündung (bzw. zum Hot-Strike) und zum anschließenden Einschalten bei nahezu voller Leistung auf.
  • Xenon-Lampen beinhalten eine Anode und eine Kathode. Die Anode und die Kathode sind präzise relativ zueinander positioniert, so dass ein Zwischenraum zwischen denselben eingerichtet wird. Das Anlegen einer Spannung an die Anode bewirkt bei Vorliegen des mit einem Druck beaufschlagten Xenongases eine Bogenbildung der Spannung zu der Kathode, wodurch Licht erzeugt wird. Zusätzlich zu der Erzeugung von Licht erzeugt die Xenonlampe außerdem Wärme. Da diese Wärme die Temperatur der Xenonlampe erhöht, wird auch der Druck in der Xenonlampe erhöht. Die Lampen können in dem Fall, dass der Druck und/oder die Temperatur im Inneren der Gasummantelung eine bestimmte Schwelle übersteigen, plötzlich versagen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Lichtquellenmodul umfasst eine Lampenanordnung mit einem Reflektor, in dem ein mit einem Druck beaufschlagtes Gas beinhaltet ist, einer Anode, die mit dem Reflektor gekoppelt ist, und einer Kathode, die mit dem Reflektor gekoppelt ist, und ein Druckentlastungssystem, das zumindest ein erstes Druckprojektorschutzmerkmal zum Aussetzen eines Stromflusses von der Kathode zu der Anode, wenn zumindest eine erste Schwelle überschritten wird, und zumindest ein zweites Druckprojektorschutzmerkmal zum Stoppen des Stromflusses, wenn zumindest eine zweite Schwelle überschritten wird, wobei die zweite Schwelle höher ist als die erste Schwelle, umfasst.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Vorrichtung und des vorliegenden Verfahrens und sind ein Teil der Beschreibung. Die veranschaulichten Ausführungsbeispiele sind lediglich Beispiele der vorliegenden Vorrichtung und des vorliegenden Verfahrens und schränken den Schutzbereich der Offenbarung nicht ein.
  • 1 stellt eine schematische Ansicht eines Anzeigesystems gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel dar.
  • 2 stellt eine schematische Ansicht eines Lichtquellenmoduls gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel dar.
  • 3 ist eine Funktionsschematik eines Lichtquellenmoduls gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel.
  • 4 ist eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht einer Lampenanordnung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel.
  • 5 ist eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht einer Lampenanordnung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel.
  • 6 ist eine Querschnittsansicht einer Lampenanordnung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel.
  • 7 ist eine Querschnittsansicht einer Lampenanordnung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel.
  • 8 ist eine Querschnittsansicht einer Lampenanordnung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel.
  • In allen Zeichnungen bezeichnen identische Bezugszeichen ähnliche, wenn auch nicht notwendigerweise identische Elemente.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Ein Lichtquellenmodul und eine Lampenanordnung zur Verwendung in einem Anzeigesystem werden hierin bereitgestellt, die ein Projektorschutzsystem umfassen. Das Projektorschutzsystem umfasst eine Mehrstufen- oder redundante Vorrichtungen zum Verhindern eines Aufbaus von Wärme in dem Modul. Gemäß mehreren exemplarischen Ausführungsbeispielen z.B. umfasst das Projektorschutzsystem ein erstes und ein zweites Projektorschutzmerkmal. Das erste Projektorschutzmerkmal wird aufgerufen, wenn eine bestimmte Anzahl erster Schwellen übertroffen wurde, während das zweite Projektorschutzmerkmal bei einer zweiten, höheren Schwelle aufgerufen wird. Bei einem Ausführungsbeispiel wird die erste Schwelle überschritten, wenn ein Kühlsystemkomponentenversagen erfasst wird. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel entspricht die erste und/oder zweite Schwelle einer Temperaturschwelle innerhalb des Lichtquellenmoduls.
  • Das erste Projektorschutzmerkmal kann ein „weiches" Schutzsystem sein, das Leistung zu der Elektrode in dem Fall abschaltet, dass eine erste Druckschwelle erreicht wird. Bei dieser ersten Schwelle tritt an der Lampe keine irreversible Beschädigung auf. Bei einer zweiten Temperaturschwelle, die über der ersten Schwelle ist, wird ein "harter" Schutz in dem zweiten Druckprojektorschutzmerkmal aktiviert. Bei diesem Temperaturpegel könnte die Lampe dauerhaft deaktiviert werden. Dieser Pegel wird erreicht, wenn ein Versagen in dem ersten Schutzsystem vorliegt.
  • Entsprechend umfassen die Lichtquellenmodule und Lampenanordnungen, die hierin bereitgestellt werden, redundante Projektionsprojektorschutzmerkmale. Ein exemplarisches Anzeigesystem wird zuerst erläutert, gefolgt durch eine Erläuterung eines exemplarischen Lichtquellenmoduls und dessen Funktionsweise. Danach werden mehrere exemplarische Lampenanordnungen erläutert.
  • In der folgenden Beschreibung sind für Erklärungszwecke zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis des vorliegenden Verfahrens und der vorliegenden Vorrichtung zu vermitteln. Für Fachleute ist es jedoch offensichtlich, dass das vorliegende Verfahren und die vorliegende Vorrichtung ohne diese spezifischen Details praktiziert werden können. Eine Bezugnahme in der Beschreibung auf „ein Ausführungsbeispiel" bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Charakteristik, das bzw. die in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel beschrieben ist, bei zumindest einem Ausführungsbeispiel enthalten sind. Das Vorkommen des Ausdrucks „bei einem Ausführungsbeispiel" an verschiedenen Stellen in der Beschreibung bezieht sich nicht notwendigerweise immer auf dasselbe Ausführungsbeispiel.
  • Anzeigesystem
  • 1 veranschaulicht ein exemplarisches Anzeigesystem (10). Die Komponenten der 1 sind lediglich exemplarisch und können so modifiziert oder verändert werden, wie dies einer bestimmten Verwendung am besten dient. Wie in 1 gezeigt ist, werden Bilddaten in eine Bildverarbeitungseinheit (11) eingegeben. Die Bilddaten definieren ein Bild, das durch das Anzeigesystem (10) angezeigt werden soll. Obwohl ein Bild veranschaulicht und als durch die Bildverarbeitungseinheit (11) verarbeitet beschrieben ist, wird Fachleuten einleuchten, dass durch die Bildverarbeitungseinheit (11) eine Mehrzahl oder Serie von Bildern verarbeitet werden kann. Die Bildverarbeitungseinheit (11) erfüllt verschiedene Funktionen, einschließlich eines Steuerns der Beleuchtung eines Lichtquellenmoduls (12) und eines Steuerns eines Licht-Raum-Modulators (SLM – spatial light modulator) (13).
  • Wie unten detaillierter erläutert werden wird, umfasst das Lichtquellenmodul (12) eine Lampenanordnung (205; 2), die eine Anode und eine Kathode, die mit einem Reflektor gekoppelt ist, umfasst, und einen Lüfter. Der Lüfter hilft bei der Beibehaltung der Lampenanordnung bei einer annehmbaren Betriebstemperatur. Das Lichtquellenmodul umfasst außerdem ein Mehrstufenprojektorschutzsystem. Wie unten detaillierter erläutert werden wird, ermöglicht es das Mehrstufenprojektorschutzsystem, dass die Lampenanordnung deaktiviert werden kann, wenn die Lampenanordnung eine erste Schwelle erreicht.
  • Insbesondere könnte die Lampenanordnung (205; 2) derart deaktiviert werden, dass die Lampenanordnung betriebsfähig bleiben könnte. Das Mehrstufendruckentlastungssystem ermöglicht es, dass die Lampenanordnung dauerhaft deaktiviert werden kann, wenn eine zweite Schwelle erreicht ist. Gemäß mehreren exemplarischen Ausführungsbeispielen, die unten erläutert sind, schützt das Mehrstufenprojektorschutzsystem den Projektor, wenn die zweite Schwelle erreicht ist, während die Möglichkeit, dass die Lampenanordnung plötzlich katastrophal versagt, reduziert wird.
  • Das Lichtquellenmodul (12) ist mit Bezug auf eine Beleuchtungsoptikanordnung (15) positioniert. Die Beleuchtungsoptikanordnung (15) leitet Licht von der Lampenanordnung (12) zu dem SLM (13). Die Ausdrücke „SLM" und „Modulator" werden hierin austauschbar verwendet, um sich auf einen Licht-Raum-Modulator zu beziehen. Das einfallende Licht könnte in seiner Frequenz, Farbe, Phase, Intensität, Polarisation oder Richtung durch den Modulator (13) moduliert werden. So moduliert der SLM (13) aus 1 das Licht basierend auf einer Eingabe von der Bildverarbeitungseinheit (11), um einen bildtragenden Lichtstrahl zu bilden, der schließlich durch Anzeigeoptik (16) auf einer Betrachtungsoberfläche (nicht gezeigt) angezeigt oder geworfen wird.
  • Die Anzeigeoptik (16) könnte eine beliebige Vorrichtung umfassen, die konfiguriert ist, um ein Bild anzuzeigen oder zu projizieren. Die Anzeigeoptik (16) könnte z.B. eine Linse, die konfiguriert ist, um ein Bild auf eine Betrachtungsoberfläche zu projizieren und zu fokussieren, sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Lichtquellenmodul
  • 2 stellt eine schematische Ansicht eines Lichtquellenmoduls (200) dar, das ein Mehrstufenprojektorschutzsystem umfasst. Das Lichtquellenmodul (200) umfasst eine Lampenanordnung (205), die eine Anode (210), eine Kathode (215) und einen Reflektor (220) umfasst. Ein Hohlraum (225) ist innerhalb des Reflektors (220) definiert. Die Anode (210) und die Kathode (215) sind jeweils mit dem Reflektor (220) gekoppelt und sind in dem Hohlraum (225) präzise relativ zueinander positioniert. Der Reflektor (220) könnte aus einem Metallmaterial hergestellt sein, derart, dass der Reflektor (220) sowohl als Reflektor als auch als integrierte Wärmesenke wirkt.
  • Bei dem in 2 gezeigten exemplarischen Ausführungsbeispiel ist die Anode (220) mit dem Reflektor (220) gekoppelt, indem die Anode (210) durch eine Reflektoröffnung verlaufend angeordnet ist. Die Strecke, um die die Anode (210) und die Kathode (215) getrennt sind, wird als die Zwischenraumentfernung bezeichnet. Durch Einrichten der geeigneten Zwischenraumentfernung wird Licht erzeugt, wenn eine Spannung an die Anode (210) angelegt wird, während der Hohlraum (225) mit einem mit einem Druck beaufschlagten Gas, wie z.B. Xenon, gefüllt ist. Wenn die Lampenanordnung (205) arbeitet, erzeugt sie Wärme. Häufig steigt mit steigender Temperatur der Lampenanordnung (205) auch der Druck innerhalb der Lampenanordnung (205). Ein Lüfter (230) ist auf die Lampenanordnung (205) gerichtet, um eine Kühlung der Lampenanordnung (210) zu unterstützen.
  • Der Lüfter (230) erhält Leistung von einer Leistungsquelle (235). Ein Stromsensor (237) befindet sich zwischen dem Lüfter (230) und der Leistungsquelle (235). Zusätzlich weist das Lichtquellenmodul gemäß dem vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel einen Temperatursensor (240) auf, der sich benachbart zu dem Reflektor (220) befindet, sowie einen Drucksensor (245), der in dem Hohlraum (225) platziert ist. Der Temperatursensor (240) könnte auch direkt in dem Hohlraum (225) platziert sein. Der Stromsensor (235), der Temperatursensor (240) und der Drucksensor (245) sind jeweils mit einem ersten Projektorschutzmerkmal (250) gekoppelt. Das erste Projektorschutzmerkmal (250) setzt einen Betrieb der Lampenanordnung aus, wenn eine bestimmte Anzahl erster Schwellen übertroffen wurde. Zur Erleichterung der Bezugnahme wird hierin eine Temperaturschwelle beschrieben. Fachleute werden eine Druckschwelle mit oder anstelle von einer Temperaturschwelle erkennen.
  • Sobald eine beliebige der ersten Schwellen übertroffen wurde, macht das erste Projektorschutzmerkmal (250) die Lampenanordnung (205) zeitweilig betriebsunfähig. Insbesondere umfasst das erste Projektorschutzmerkmal (250) einen Steuerschaltungsaufbau, der einen Schalter (255) öffnet, der die Leistungsquelle (235) von der Lampenanordnung (205) entkoppelt. Das erste Projektorschutzmerkmal (235) öffnet den Schalter (255), wenn eine beliebige der ersten Schwellen übertroffen wird. Gemäß dem vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel umfassen erste Schwellen z.B. eine erste Leistungsschwelle und eine erste Temperaturschwelle. Diese zugeordneten Schwellen werden unter Bezugnahme auf das erste Projektorschutzmerkmal (250) erläutert. Das erste Projektorschutzmerkmal (250) umfasst einen Leistungsüberwachungsschaltungsaufbau (260), um zu bestimmen, ob der Lüfter (230) Strom (260) zieht. Insbesondere ist der Leistungsüberwachungsschaltungsaufbau (260) mit dem Stromsensor (237) gekoppelt, der sich zwischen der Leistungsquelle (235) und dem Lüfter (230) befindet. Wenn der Lüfter (230) arbeitet und so Strom zieht, sendet der Stromsensor (237) ein Signal an den Leistungsüberwachungsschaltungsaufbau, dass gerade Strom gezogen wird. Die erste Leistungsschwelle bezieht sich auf den Betrieb der Lampe. Entsprechend bestimmt, wenn der Leistungsüberwachungsschaltungsaufbau (260) bestimmt, dass gegenwärtig kein Strom gezogen wird oder kein ausreichender Strom gezogen wird, damit der Lüfter die Lampenanordnung ausreichend kühlen kann, der Leistungsüberwachungsschaltungsaufbau (260), dass die erste Leistungsschwelle überschritten wurde. Sobald die erste Leistungsschwelle überschritten wurde, öffnet das erste Projektorschutzmerkmal (250) den Schalter (255). Entsprechend setzt, wenn der Leistungsüberwachungsschaltungsaufbau (260) bestimmt, dass der Lüfter (230) gerade keinen ausreichenden Strom zieht, das erste Projektorschutzmerkmal einen Betrieb der Lampenanordnung (205) aus.
  • Zusätzlich zu dem Leistungsüberwachungsschaltungsaufbau (260) umfasst das erste Projektorschutzmerkmal (250) einen Temperaturüberwachungsschaltungsaufbau (265). Der Temperaturüberwachungsschaltungsaufbau (265) ist mit dem Temperatursensor (240) gekoppelt und überwacht die Temperatur der Lampenanordnung (205) neben dem Reflektor (220). Der Temperatursensor (240) sendet Informationen, die die Temperatur des Reflektors (220) anzeigen. Der Temperaturüberwachungsschaltungsaufbau (265) vergleicht dann die Temperatur des Reflektors mit einer ersten Temperaturschwelle. Wenn die Temperatur des Reflektors über der ersten Temperaturschwelle ist, öffnet das erste Projektorschutzmerkmal (250) den Schalter (255), wodurch Leistung zu der Lampenanordnung (205) abgeschnitten wird.
  • Das erste Projektorschutzmerkmal (250) gemäß dem vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel umfasst außerdem einen Drucküberwachungsschaltungsaufbau (270). Der Drucküberwachungsschaltungsaufbau (270) ist mit dem Drucksensor (245) gekoppelt. Der Drucksensor (245) überwacht den Druck innerhalb der Lampenanordnung (205). Diese Druckinformationen werden an den Drucküberwachungsschaltungsaufbau (270) befördert. Der Drucküberwachungsschaltungsaufbau (270) könnte die Druckinformationen in eine entsprechende Tempe ratur umwandeln. Diese Temperatur wird dann mit der ersten Schwelle verglichen. Wenn die Temperatur größer ist als die erste Temperaturschwelle, öffnet das erste Projektorschutzmerkmal (250) den Schalter (255), wodurch Leistung zu der Lampenanordnung abgeschnitten wird.
  • Während die Lampe so zeitweilig betriebsunfähig gemacht wird, wenn eine der Schwellen überschritten wurde, kann sich die Lampenanordnung (205) derart abkühlen, dass die Temperatur der Lampenanordnung dadurch reduziert wird, und zwar ohne permanentes Versagen der Lampenanordnung (205). Entsprechend kann, sobald die Temperatur wieder unter der ersten Temperaturschwelle ist und der Lüfter (230) ordnungsgemäß arbeitet, die Lampenanordnung (205) wieder betrieben werden. Während das erste Projektorschutzmerkmal (250) als drei Sensoren und einen Schaltungsaufbau zur Verarbeitung von Informationen von drei Sensoren beinhaltend beschrieben wurde, werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass eine beliebige Anzahl von Sensoren und ein entsprechender Schaltungsaufbau verwendet werden könnten.
  • Die Lampenanordnung (205) umfasst außerdem ein zweites Projektorschutzmerkmal. Das zweite Projektorschutzmerkmal wird bei einer zweiten Schwelle eingekoppelt. Die zweite Schwelle könnte z.B. eingekoppelt werden, wenn die Lampenanordnung eine zweite, höhere Temperaturschwelle überschreitet. Wenn das zweite Projektorschutzmerkmal eingekoppelt ist, senkt das zweite Projektorschutzmerkmal die Temperatur in der Lampenanordnung (205) in einer kontrollierten Weise.
  • Gemäß mehreren exemplarischen Ausführungsbeispielen, die unten beschrieben sind, sorgt das zweite Projektorschutzmerkmal für ein positives und dauerhaftes Deaktivieren der Lampenanordnung (205). Gemäß einigen dieser Ausführungsbeispiele ermöglichen die zweiten Projektorschutzmerkmale ein kontrolliertes Versagen der Lampenanordnung, während eine Temperatur des Gases, das in der Lampenanordnung (205) abgedichtet ist, reduziert wird. Der allgemeine Betrieb einer derartigen Anordnung wird nun erläutert.
  • 3 stellt eine schematische Ansicht des Betriebs eines Lichtquellenmoduls dar, das ein erstes Druckprojektorschutzmerkmal und ein zweites Druckprojektorschutzmerkmal umfasst. Wie in 3 zu sehen ist, arbeitet die Lampenanordnung während eines Betriebs des Lichtquellenmoduls normal (Schritt 300). Eine Spannungsdifferenz zwischen einer Anode und einer Kathode z.B. bewirkt einen Bogen bei Vorliegen eines mit einem Druck beaufschlagten Gases, um dadurch Licht zu erzeugen.
  • In einer Xenonlampenanordnung wird Licht erzeugt, wenn die Spannung bei Vorliegen von mit Druck beaufschlagtem Xenon einen Bogen von einer Anode zu einer Kathode bildet. Der Betrieb der Lampenanordnung erzeugt auch Wärme, wobei sich ein Teil derselben in der Lampenanordnung ansammelt.
  • Wie zuvor erläutert wurde, umfassen die Lichtquellenmodule häufig einen Lüfter, der Luft zu der Lampenanordnung leitet. Wenn die Luft über die Lampenanordnung läuft, entfernt der Luftfluss Wärme von der Lampenanordnung, wodurch diese gekühlt wird. Die Menge an Wärme, die sich in der Lampenanordnung ansammeln kann, und so deren Temperatur hängt zumindest teilweise davon ab, wie viel Wärme von der Lampenanordnung durch erzwungene Konvektionskühlung aufgrund des Betriebs der Lampenanordnung entfernt wird.
  • Während die Lampe so normal arbeitet, könnten eine oder mehrere erste Schwellen überwacht werden. Die Temperatur der Lampenanordnung könnte z.B. entweder direkt oder indirekt gemessen werden, wie oben beschrieben ist. Ferner könnte auch die Betriebsbedingung eines Lüfters überwacht werden. Während die ersten Schwellen unüberschritten bleiben, derart, dass eine Temperatur der Lampenanordnung unter der ersten Temperaturschwelle bleibt und der Lüfter weiter hin arbeitet (NEIN, Bestimmung 310), arbeitet das Lichtquellenmodul normal weiter.
  • Wenn eine der ersten Schwellen überschritten wird (JA, Bestimmung 310), können die Leistungsquelle und die Lampenanordnung entkoppelt werden (Schritt 320) und die Lampenanordnung kann so zeitweilig betriebsunfähig gemacht werden (Schritt 330). Wenn z.B. die Temperatur der Lampenanordnung eine beliebige erste Temperaturschwelle überschreitet und/oder wenn erfasst wird, dass der Lüfter momentan nicht ausreichend Strom zieht, kann die Leistungsquelle von der Lampenanordnung entkoppelt werden.
  • Sobald Leistung zu der Lampenanordnung abgeschnitten wurde, kann sich die Lampenanordnung abkühlen (Schritt 335). Sobald die Temperatur der Lampenanordnung ausreichend abgenommen hat, kann die Lampenanordnung wieder betrieben werden (Schritt 300). Eine beliebige Anzahl erster Schwellen kann eingesetzt werden. Bei einer derartigen Konfiguration könnte ein Erfüllen oder Überschreiten einer beliebigen einzelnen ersten Schwelle ausreichend sein, dass das Lichtquellenmodul einen Betrieb der Lampenanordnung aussetzt.
  • Als ein Ergebnis ermöglicht es das erste Projektorschutzmerkmal, dass die Lampenanordnung in einer nicht dauerhaften Weise gestoppt werden kann, derart, dass die Lampenanordnung zu einer späten Zeit wieder betrieben werden kann. Mehrere exemplarische erste Projektorschutzmerkmale umfassen ohne Einschränkung einen Leistungsabschaltschalter, der durch einen beliebigen oben erläuterten Schaltungsaufbau aktiviert wird, und eine nachgebende Frontkappe, wie unten detaillierter erläutert werden wird.
  • Wenn die erste Schwelle überschritten wird (JA, Bestimmung 310), bestimmt das Lichtquellenmodul, ob die zweite Schwelle überschritten wurde (Bestimmung 340). Wenn die Bedingungen der Lampenanordnung unter der zweiten Schwelle, jedoch über der ersten Schwelle bleiben (NEIN, Bestimmung 340), wird die Lampe deaktiviert (Schritt 330) und kann abkühlen (Schritt 335).
  • Zusätzlich könnte die Lampenanordnung physische Merkmale umfassen, die automatisch aufgerufen werden (Schritt 350), wenn die zweite Schwelle überschritten wurde. Diese Merkmale können konfiguriert sein, um sich zu verformen, um die Temperatur des Gases in einer kontrollierten Weise zu reduzieren. Wenn sich die Merkmale verformen, könnten sie dies in einer dauerhaften Weise tun, so dass die Lampenanordnung dauerhaft betriebsunfähig gemacht wird (Schritt 360). Die kontrollierte Reduzierung der Temperatur des Gases reduziert die Möglichkeit, dass die Lampenanordnung plötzlich versagt.
  • Wie zuvor eingeführt wurde, könnten das oder die zweiten Temperaturprojektorschutzmerkmale aufgerufen werden, nachdem die erste Druckentlastungsvorrichtung aufgerufen wurde. Entsprechend ist das zweite Projektorschutzmerkmal ein zweites oder redundantes Merkmal, um dabei zu helfen sicherzustellen, dass die Lampenanordnung nicht plötzlich versagt. Ferner könnte gemäß mehreren exemplarischen Ausführungsbeispielen das zweite Projektorschutzmerkmal zuverlässig betätigt werden, unabhängig davon, ob das Lichtquellenmodul gerade arbeitet. Mehrere exemplarische Lichtquellenmodule und Lampenanordnungen werden nun detaillierter erläutert.
  • Lampenanordnung mit Frontkappe mit Entlastungslaschen
  • 4 stellt eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht einer Lampenanordnung (400) gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel dar. Die Lampenanordnung (400) umfasst einen Reflektor (405), eine Kathode (410) und eine Anode (415). Wenn die Lampenanordnung (400) zusammengebaut ist, ist die Anode (415) abdichtend mit dem Reflektor (405) gekoppelt. Die Kathode (410) ist außerdem abdichtend mit dem Reflektor (405) gekoppelt.
  • Der Reflektor (405) umfasst eine reflektierende Oberfläche, die in einem Hohlraum (425) gebildet ist, der in dem Reflektor (405) definiert ist. Der Hohlraum (425) könnte ein hyperbolisches oder parabolisches Profil aufweisen. Als ein Ergebnis wird ein wesentlicher Teil von Licht, das von einem Brennpunkt des Hohlraums (245) ausgeht, von der reflektierenden Oberfläche (420) ab- und aus dem Reflektor (405) herausreflektiert. Der Reflektor (405), der gezeigt ist, umfasst eine Mehrzahl von Kühlrippen (407).
  • Die Temperatur des Gases in der Lampenanordnung (400) kann überwacht werden, wie oben erläutert wurde. Ferner könnte ein erstes Projektorschutzmerkmal, das dem oben erläuterten ähnelt, verwendet werden. Die Lampenanordnung (400) umfasst eine Frontkappe (435). Die Frontkappe (435) trägt ein Fenster (436) und eine Kathodenträgerstruktur (437), die wiederum die Kathode (410) trägt. An der Frontkappe (435) sind gestanzte Laschen (430) gebildet, die als zweite Projektorschutzmerkmale dienen. Die Kanten der gestanzten Laschen (430) sind dünner als der Rest der Frontkappe (435). Als ein Ergebnis schaffen die zweiten Projektorschutzmerkmale (430) einen voraussagbaren Ort für ein Versagen der Frontkappe, wenn die Temperatur des Xenons in der Lampenanordnung eine zweite Schwelle überschreitet.
  • Die auf die Laschen ausgeübte Kraft entspricht der Oberflächenfläche der Laschen, multipliziert mit dem Druck in der Lampenanordnung (400). Der Kraft aufgrund des unter Druck gesetzten Xenons wird durch Belastung und Scherkräfte des Materials der Frontkappe in den Kanten der Laschen (430) entgegen gewirkt.
  • Die relativ flacheren Abschnitte in den Kanten können weniger Kraft widerstehen, derart, dass diese Abschnitte ansprechend auf Druck in der Lampenanordnung vor dem Rest der Frontkappe versagen. Wie in 5 zu sehen ist, fallen diese Abschnitte durch ein Verformen nach außen aus, um Öffnungen zu erzeugen, sobald die auf die Lasche (430) ausgeübte Kraft die Materialbelastung und Scherkräfte der Kanten überschreitet. Wenn die Kanten versagen, wird das Xenongas durch die Öffnung in der Frontkappe, die durch das Versagen der Laschen gebildet wird, freigesetzt. So wird, sobald die zweiten Projektorschutzmerkmale aufgerufen werden, die Lampenanordnung (400) dauerhaft betriebsunfähig gemacht. Ferner wird, wenn das Xenongas freigesetzt wird, dies in einer kontrollierten Weise freigesetzt.
  • Frontkappe mit nachgebenden/nachgiebigen Abschnitten
  • Die 6 bis 8 stellen eine Lampenanordnung (500) dar, die eine Frontkappe (435-1) umfasst. Insbesondere zeigt 6 die Frontkappe (435-1) in einem neutralen oder im Wesentlichen nichtverformten Zustand. 7 zeigt die Frontkappe (435-1) in einem Zwischenzustand, in dem die Frontkappe (435-1) elastisch verformt ist. 8 zeigt die Frontkappe (435-1) in einem letztendlichen Zustand, in dem die Frontkappe (435-1) plastisch verformt ist. Jede dieser Figuren ist unten detaillierter erläutert.
  • 6 stellt eine Querschnittsansicht der Lampenanordnung (600) in einem unverformten oder neutralen Zustand dar. Die Frontkappe (435-1) ist elektrisch durch einen Keramikring (605) von dem Reflektor (405) isoliert. Die Frontkappe (435-1) umfasst einen nachgebenden Abschnitt (610). Während der Druck in der Lampenanordnung (600) unter der ersten Temperaturschwelle bleibt, bleibt der nachgebende Abschnitt (610) im Wesentlichen unverformt.
  • Wie in 7 zu sehen ist, ist, wenn die Temperatur in der Lampenanordnung (600) sich der ersten Temperaturschwelle annähert, die Temperatur ausreichend, um zu bewirken, dass das Xenongas einen ausreichenden Druck auf den nachgebenden Abschnitt (610) auswirkt, um zu bewirken, dass sich der gekrümmte nachgebende Abschnitt (610) auszustrecken beginnt. Wenn der gekrümmte nachgebende Abschnitt (610) ausgestreckt ist, wird die Größe des Zwischenraums (620) zwischen der Kathode (410) und der Anode (415) vergrößert.
  • An einem bestimmten Punkt wird der Zwischenraum (620) ausreichend groß, dass die angelegte Spannungsdifferenz nicht in der Lage ist, einen Bogen zwischen der Anode (415) und der Kathode (410) zu bewirken. Folglich verhindert eine derartige Trennung der Anode (415) und der Kathode (410), dass Strom durch die Lampenanordnung (600) fließt, derart, dass die Lampenanordnung (600) so zeitweilig betriebsunfähig gemacht wird. Während die Lampenanordnung (600) so betriebsunfähig ist, kann sie sich abkühlen. Wenn die Lampenanordnung (600) abkühlt, kehrt die Frontkappe (435-1) in ihren neutralen Zustand zurück. Danach kann die Lampenanordnung (600) wieder betrieben werden. Während der Druck in dem Reflektor über der ersten Temperaturschwelle, jedoch unter der zweiten Schwelle ist, verformt sich die Frontkappe weiter elastisch.
  • Wie in 8 zu sehen ist, verformt sich, wenn Bedingungen vorliegen, die die fortwährende Verformung des nachgebenden Abschnitts (610) bewirken, sich der nachgebende Abschnitt (610) plastisch. Wenn sich der nachgebende Abschnitt (610) plastisch verformt, nimmt das Volumen des Hohlraums (425-1) zu. Die Menge an Xenongas in dem Hohlraum (425-1) bleibt konstant. Durch ein Erhöhen des Volumens des Hohlraums (425-1) wird der Druck der konstanten Menge an Xenongas reduziert. Wenn der Druck des Xenongases in dem Hohlraum (425-1) so reduziert wird, kann sich das Xenongas abkühlen.
  • Entsprechend umfasst das vorliegende exemplarische Ausführungsbeispiel einen nachgebenden Abschnitt, der sich als eine erste Temperaturentlastungsvorrichtung elastisch verformt, und als ein zweites Druckprojektorschutzmerkmal plastisch verformt. Die elastische Verformung ermöglicht es, dass die Lampenanordnung (500) zeitweilig betriebsunfähig gemacht wird, so dass ein Betrieb fortgesetzt werden kann, sobald Konditionen es ermöglicht haben, dass die Temperatur in der Lampenanordnung unter die erste Temperaturschwelle fällt. Die plastische Verformung ermöglicht es, dass ein Betrieb der Lampenanordnung (500) dauerhaft deaktiviert werden kann, um eine Druckentlastung für die Lampenanordnung (500) bereitzustellen, wodurch die Möglichkeit, dass die Lampenanordnung (500) plötzlich versagt, reduziert wird.
  • Abschließend sorgen die vorliegenden Vorrichtungen, Anordnungen und Verfahren für ein verbessertes Kühlen einer Lampenanordnung, wodurch die Nutzlebensdauer der Lampenanordnung erhöht wird. Zusätzlich ist der integrierte Reflektor aus relativ billigen Materialien gebildet und kann so schnell mit billigen Techniken gebildet werden, die jeweils die Bildung einer billigen Lampenanordnung ermöglichen können. Derartige Lampenanordnungen können Xenongas-Kurzbogensysteme, wie z.B. diejenigen, die in Projektionssystemen verwendet werden, umfassen. Als ein Ergebnis können die Verwendung derartiger billiger Lampenanordnungen und die erhöhte Nutzlebensdauer der Lampenanordnungen die Kosten eines Besitzens und Betreibens von Projektionssystemen senken.
  • Die vorstehende Beschreibung wurde lediglich zur Darstellung und Beschreibung des vorliegenden Verfahrens und der vorliegenden Vorrichtung vorgelegt. Sie soll nicht ausschließlich sein oder die Offenbarung auf eine bestimmte offenbarte Form einschränken. Viele Modifizierungen und Variationen sind angesichts der obigen Lehre möglich. Es ist beabsichtigt, dass der Schutzbereich der Offenbarung durch die folgenden Ansprüche definiert ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Lichtquellenmodul (12, 200) umfasst eine Lampenanordnung (205, 400, 500, 600) mit einem integrierten Reflektor (220, 405) und einer Wärmesenke, wobei in der Lampenanordnung (205, 400, 500, 600) ein mit einem Druck beaufschlagtes Gas beinhaltet ist, einer Anode (210, 415), die abdichtend mit dem integrierten Reflektor (220, 405) und der Wärmesenke gekoppelt ist, und einer Kathode (215, 410), die abdichtend mit dem integrierten Reflektor (220, 405) und der Wärmesenke gekoppelt ist; und ein Projektorschutzsystem, das zumindest ein erstes Projektionsmerkmal zum Aussetzen eines Stromflusses von der Kathode (215, 410) zu der Anode (210, 415), wenn zumindest eine erste Schwelle überschritten wird, und zumindest ein zweites Projektorschutzmerkmal zum Stoppen des Stromflusses, wenn zumindest eine zweite Schwelle überschritten ist, umfasst.

Claims (9)

  1. Ein Lichtquellenmodul (12, 200), das folgende Merkmale aufweist: eine Lampenanordnung (205, 400, 500, 600) mit einem integrierten Reflektor (220, 405) und einer Wärmesenke, wobei in der Lampenanordnung (205, 400, 500, 600) ein mit einem Druck beaufschlagtes Gas beinhaltet ist, einer Anode (210, 415), die abdichtend mit dem integrierten Reflektor (220, 405) und der Wärmesenke gekoppelt ist, und einer Kathode (215, 410), die abdichtend mit dem integrierten Reflektor (220, 405) und der Wärmesenke gekoppelt ist; und ein Projektorschutzsystem, das zumindest ein erstes Projektionsmerkmal zum Aussetzen eines Stromflusses von der Kathode (215, 410) zu der Anode (210, 415), wenn zumindest eine erste Schwelle überschritten ist, und zumindest ein zweites Projektorschutzmerkmal zum Stoppen des Stromflusses, wenn zumindest eine zweite Schwelle überschritten ist, umfasst.
  2. Das Lichtquellenmodul (12, 200) gemäß Anspruch 1, bei dem das erste Projektorschutzmerkmal einen Leistungsabschaltschalter umfasst.
  3. Das Lichtquellenmodul (12, 200) gemäß Anspruch 1, das ferner eine Frontkappe (435, 435-1) aufweist, die mit dem integrierten Reflektor (220, 405) und der Wärmesenke und der Kathode (215, 410) abdichtend gekoppelt ist, und bei dem das erste Projektorschutzmerkmal zu mindest einen nachgebenden Abschnitt umfasst, der an der Frontkappe (435, 435-1) gebildet ist.
  4. Das Lichtquellenmodul (12, 200) gemäß Anspruch 1, bei dem die erste Schwelle eine Temperatur der Lampenanordnung (205, 400, 500, 600) und einen Betrieb einer Lampenanordnung (205, 400, 500, 600) umfasst.
  5. Das Lichtquellenmodul (12, 200) gemäß Anspruch 1, bei dem das zweite Druckprojektorschutzmerkmal zumindest eine Druckentlastungslasche umfasst.
  6. Das Lichtquellenmodul (12, 200) gemäß Anspruch 1, das ferner eine Frontkappe (435, 435-1) aufweist, die mit dem integrierten Reflektor (220, 405) und der Wärmesenke und der Kathode (215, 410) gekoppelt ist, und bei dem das erste Temperaturprojektorschutzmerkmal eine elastische Verformung zumindest eines nachgebenden Abschnitts, der an der Frontkappe (435, 435-1) gebildet ist, umfasst und das zweite Druckprojektorschutzmerkmal eine plastische Verformung der nachgebenden Abschnitte umfasst.
  7. Das Lichtquellenmodul (12, 200) gemäß Anspruch 1, bei dem das zweite Druckprojektorschutzmerkmal konfiguriert ist, um eine kontrollierte Freisetzung von mit einem Druck beaufschlagten Gas bereitzustellen, wenn die zweite Schwelle überschritten wurde.
  8. Das Lichtquellenmodul (12, 200) gemäß Anspruch 1, bei dem das zweite Projektorschutzmerkmal konfiguriert ist, um ein erhöhtes Volumen für das mit einem Druck beaufschlagte Gas bereitzustellen, wenn die zweite Schwelle überschritten wurde.
  9. Ein Verfahren zum Bilden eines Lichtquellenmoduls (12, 200), das folgende Schritte aufweist: Auswählen einer ersten und einer zweite Schwelle; und Bilden einer Lampenanordnung (205, 400, 500, 600) mit einem integrierten Reflektor (220, 405) und einer Wärmesenken, einer Kathodenanordnung (215, 410) und einer Anode (210, 415), wobei die Lampenanordnung (205, 400, 500, 600) konfiguriert ist, um ansprechend auf einen Stromfluss zwischen der Anode (210, 415) und der Kathode (215, 410) Licht zu erzeugen, und ferner konfiguriert ist, um den Stromfluss auszusetzen, wenn die erste Schwelle überschritten wird, und dauerhaft den Stromfluss zu verhindern, wenn die zweite Schwelle überschritten wird.
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