DE60320411T2

DE60320411T2 - Betrieb einer entladungslampe

Info

Publication number: DE60320411T2
Application number: DE60320411T
Authority: DE
Inventors: Holger MÖNCH; Xaver Riederer; Carsten Deppe; Peter Lürkens
Original assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2003-06-16
Publication date: 2009-06-04
Anticipated expiration: 2023-06-17
Also published as: CN1663325A; JP4241615B2; US20060012309A1; EP1520453A1; JP2005531117A; EP1520453B1; ATE392796T1; WO2004002200A1; AU2003237028A1; DE60320411D1; US7327096B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Entladungslampe mit zwei Elektroden, wobei das Verfahren das Anlegen eines Wechselstroms (AC) an die Elektroden umfasst. Die Erfindung bezieht sich ebenso auf einen Treiber zum Betreiben einer Entladungslampe, auf ein Softwareprogramm, welches den Betrieb einer Entladungslampe unterstützt, sowie auf ein Beleuchtungssystem mit einer solchen Entladungslampe.
Hochdruckentladungslampen sind vom Stand der Technik her bekannt. Entladungslampen dieser Art weisen eine ein Inertgas oder Dampf enthaltende Röhre auf. Des Weiteren ragen zwei Elektroden in die Röhre hinein. Zum Betreiben der Lampe wird diesen Elektroden ein geeigneter Wechselstrom so zugeführt, dass ein Lichtbogen erzeugt und zwischen diesen aufrechterhalten wird.
Eine spezielle Art von Hochdruckentladungslampen ist die Ultra-High-Performance-(UHP)Lampe, die z. B. Quecksilberdampf- oder Wolframelektroden aufweisen kann. Eine gemeinsame Elektrodenanordnung in UHP-Lampen besteht aus einem Wolframstab, auf dem eine Wolframwendel positioniert ist. UHP-Lampen werden zum Beispiel für Projektionsanwendungen eingesetzt, bei denen die optischen Anforderungen an die Anzeige Lichtbogenlängen in der Größenordnung von 1 mm notwendig machen. Die Elektroden in UHP-Lampen erreichen Temperaturen nahe oder sogar über dem Schmelzpunkt von reinem Wolfram. Diese Temperaturen sind erforderlich, um eine thermische Emission von Elektronen im Falle eines hoch kontrahierten Quecksilberdampfhochdruckbogens zu ermöglichen und z. B. ein Springen des Lichtbogens zu verhindern. Es wurde einige Verfahrensweisen eingesetzt, um die Temperatur der Elektroden in einer solchen Lampe unmittelbar zu beeinflussen. Zum Beispiel schlägt EP 0 825 807 A2 eine Möglichkeit vor, bei einer Elektrode das Erreichen einer höheren Temperatur als bei der anderen Elektrode zu erzwingen, mit dem Ziel, zu bewirken, dass Teilchen in dem Füllgas der Lampe bei Ausgehen derselben auf der kühleren der beiden Elektroden deponiert werden. Die Temperatur der Elektroden beeinflusst ebenfalls die Stabilität des Entladungsbogens. Sollte der Entladungsbogen unstabil werden, tritt ein wahrnehmbares Flackern auf. US 6 232 725 B1 schlägt eine Möglichkeit des Umformens des Lampenstroms vor, um einen Anstieg der Elektrodentemperatur zu bewirken und somit den Entladungsbogen zu stabilisieren. Im Allgemeinen tritt jedoch ein so genanntes „Burning-Back" der Elektroden auf, wenn die Elektroden einer Gasentladungslampe zu heiß werden. Infolgedessen wird der Zwischenraum zwischen den Elektroden vergrößert, wodurch die Leistung in optischen Systemen reduziert wird. Ein solches „Burning-Back" ist ein allgemeiner Grund für schlechte Lampen-Maintenance. Daher sind eine sorgfältige Konstruktion und ein sorgfältiger Betrieb von UHP-Lampen erforderlich, um eine eindeutige Elektrodentemperatur zu gewährleisten. Die gleiche Anforderung kann ebenfalls bei anderen Arten von Entladungslampen gestellt werden.
Ein Problem, die optimale Temperatur für die beiden Elektroden einer Entladungslampe vorzusehen, kann insbesondere in dem Fall auftreten, in dem die beiden Elektroden verschiedene Temperaturen erreichen. Eine solche Situation kann ebenfalls dann auftreten, wenn zwei ähnliche Elektroden eingesetzt werden, da diese Elektroden möglicherweise asymmetrisch verwendet werden. Folglich kann eine Elektrode unter ihren Auslegungsbedingungen noch immer richtig arbeiten, während die andere Elektrode entweder ein Springen des Lichtbogens erfährt, da sie zu kalt ist, oder ein „Burning-Back" erleidet, da sie zu heiß ist.
Es gibt verschiedenartige Faktoren, die zu einer Asymmetrie zwischen zwei Elektroden einer Entladungslampe führen können.
Erstens wird eine Entladungslampe gewöhnlich in einem Reflektor verwendet, welcher als Kühlrippe für die Lampe wirken kann. Je nach Montieren der Lampe in dem Reflektor kann ein Ende der Lampe, und damit eine Elektrode, mehr als das andere Ende mit der anderen Elektrode gekühlt werden.
Ferner wird eine zunehmende Menge von UHP-Lampen bei einer Druckluftkühlung betrieben. Diese Kühlung wird gewöhnlich auf die Vorderseite der Lampe oder auf die Oberseite der Lampe gerichtet. Je nach den Details dieses Luftstroms können sehr verschiedene Elektrodentemperaturen beobachtet werden.
Derzeitige UHP-Lampen werden mehr und mehr so konstruiert, dass sie in einer horizontalen Brennlage betrieben werden. Bei einigen Anwendungen wird jedoch die Lampe in einer geneigten oder sogar vertikalen Position verwendet. Folglich empfangen die beiden Elektroden eine unterschiedliche Wärmebelastung von dem konvektiven Aufwärtsfluss von Heißgas und erreichen daher unterschiedliche Temperaturen.
Während der Lebensdauer einer Entladungslampe kann sich ebenfalls die Struktur der Elektroden aufgrund mechanischer Bewegungen von Teilen der Elektroden, z. B. von der Wendel auf dem Stab, verändern. Selbst in neuen Lampen kann die Struktur der Elektroden infolge von Toleranzen variieren. Im Falle bei einer der Elektroden das „Burning-Back" bereits begonnen hat, ändern sich deren Fähigkeiten, Wärme zu leiten und zu emittieren, und der Vorgang kann beschleunigt werden, was zu einem sehr frühen Lampenausfall führt.
Die meisten dieser Asymmetrien können nicht durch Verwendung unterschiedlicher Elektroden ausgeglichen werden, da sie nicht vorhersagbar sind. Unterschiedliche Elektroden verhindern weiterhin eine allgemeine Verwendung der Lampen und machen bei Einsetzen der Lampe in das System, in dem diese verwendet wird, zusätzliche Sorgfalt erforderlich.
Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, die Leistung und die Lebensdauer von Entladungslampen zu erhöhen. Insbesondere liegt der Erfindung als Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit vorzusehen, ein Temperaturgleichgewicht zwischen zwei Elektroden einer Entladungslampe aufrechtzuerhalten.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Betreiben einer Entladungslampe mit zwei Elektroden erreicht, wobei das Verfahren das Anlegen eines Wechselstroms an die Elektroden umfasst. Es wird vorgeschlagen, dass dieser Wechselstrom eine Gleichstromkomponente aufweist, um einen Temperaturunterschied zwischen den beiden Elektroden auszugleichen. Die Gleichstromkomponente wird zu diesem Zweck so gewählt, dass eine erste der Elektroden, von der erwartet wird, dass sie eine niedrigere Temperatur als die zweite der Elektroden aufweist, als Anode für die Gleichstromkomponente wirkt, während die zweite Elektrode als Katode für die Gleichstromkomponente wirkt.
Die Aufgaben der Erfindung werden ebenso mit einem Treiber erreicht, der zum Betreiben einer Entladungslampe mit zwei Elektroden eingesetzt wird, wobei der Treiber eine Stromversorgungsschaltung mit einer Stromversorgungseinheit zur Abgabe eines regelbaren Gleichstroms sowie einem regelbaren Wechselrichter zur Umwandlung des Gleichstroms in einen Wechselstrom zum Betreiben der Lampe umfasst. Der Treiber gemäß der Erfindung umfasst weiterhin einen Spannungsdetektor zum Detektieren einer Lampenspannung sowie ein Verarbeitungsmittel zur Steuerung der Stromversorgungsschaltung aufgrund der gemessenen Lampenspannung, indem der Wechselstrom so eingestellt wird, dass er eine Gleichstromkomponente aufweist, um einen Temperaturunterschied zwischen den beiden Elektroden auszugleichen, wobei die Gleichstromkomponente so gewählt wird, dass eine erste der Elektroden, von der erwartet wird, dass sie eine niedrigere Temperatur als die zweite der Elektroden aufweist, als Anode für die Gleichstromkomponente wirkt, während die zweite Elektrode als Katode für die Gleichstromkomponente wirkt. Des Weiteren werden die Aufgaben der Erfindung mit einem Softwareprogramm zum Betreiben einer Entladungslampe mit zwei Elektroden erreicht, wobei das Softwareprogramm einen Softwarecode aufweist, mit dem das vorgeschlagene Verfahren realisiert wird, wenn dieses in dem die Stromzufuhr zu der Entladungslampe regelnden Verarbeitungsmittel eines Treibers abläuft. Schließlich werden die Aufgaben der Erfindung mit einem Beleuchtungssystem, zum Beispiel einem Projektionssystem, erfüllt, welches eine Entladungslampe mit zwei Elektroden und einem Treiber gemäß der Erfindung aufweist.
Die beiden Elektroden der zu betreibenden Entladungslampe können, obgleich nicht erforderlich, vorzugsweise ähnliche Elektroden sein.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine Elektrode mehr erhitzt wird, wenn diese als Anode wirkt, und weniger erhitzt wird, wenn diese als Katode wirkt. Daher wird vorgeschlagen, eine Entladungslampe mit einem Wechselstrom zu betreiben, der eine Gleichstromkomponente aufweist, wobei die Gleichstromkomponente zum Ausgleich der Temperatur der beiden Elektroden eingesetzt wird.
Es ist ein Vorteil der Erfindung, dass diese die Möglichkeit vorsieht, eine Entladungslampe so zu betreiben, dass beide Elektroden bei der gleichen Temperatur arbeiten, wodurch für beide Elektroden eine optimale Temperatur eingestellt werden kann. Dadurch können ein Springen des Lichtbogens und ein „Burning-Back" der Elektroden verhindert werden. Infolgedessen wird die Leistung einer Gasentladungslampe verbessert und deren Lebensdauer erhöht, im Falle die Lampe asymmetrisch betrieben wird.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.
Die gewünschte Gleichstromkomponente des an die Elektroden der Entladungslampe angelegten Wechselstroms kann auf mehrere Weisen erreicht werden.
In einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Gleichstromkomponente erhalten, indem ein Gleichstrom dem normalen Lampenwechselstrom überlagert wird.
In einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Gleichstromkomponente erhalten, indem eine unterschiedliche Stärke des Wechselstroms für die beiden Stromrichtungen verwendet wird.
In einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Gleichstromkomponente erhalten, indem die Zeit, in der die Lampe in den beiden Stromrichtungen betrieben wird, geändert wird. Während bei einem normalen Wechselstrombetrieb die Wellenform des Wechselstroms ein Tastverhältnis mit zwei Halbperioden gleicher Länge für die beiden Stromrichtungen aufweist, resultiert die vorgeschlagene Einstellung somit in einem Betrieb mit einem von dem normalen 50:50 Zustand abweichenden Tastverhältnis.
In einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Gleichstromkomponente erhalten, indem der Energiegehalt eines oder mehrerer zusätzlicher Impulse, die in jeder Halbperiode des Wechselstroms eingesetzt werden, so angepasst wird, dass der Energiegehalt dieser zusätzlichen Impulse in einer Stromrichtung größer als in der anderen ist. Der Energiegehalt solcher zusätzlicher Impulse kann insbesondere durch individuelles Anpassen der Amplitude und/oder der Zeit des zusätzlichen Stromimpulses bzw. der zusätzlichen Stromimpulse für jede Halbperiode angepasst werden.
Die Höhe der zum Ausgleich der Temperatur verwendeten Gleichstromkomponente liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1% bis 50% der Gesamtstrommenge.
Der erwartete Temperaturzustand kann ebenso auf andere Weise ermittelt werden.
Im Falle erwartet wird, dass die asymmetrische Erhitzung der Elektroden während der Lebensdauer der Lampe, z. B. aufgrund einer vorgegebenen Ausrichtung der Lampe oder aufgrund der Anordnung von Mitteln, die einen Kühlluftstrom erzeugen, grundlegend konstant ist, kann es möglicherweise ausreichend sein, die erforderliche Höhe der Gleichstromkomponente bei einigen Musterlampen vorher festzulegen. Diese Höhe kann dann für die Stromversorgung der Lampe als feste Gleichstromkomponente eingestellt werden.
Im Falle die asymmetrische Erhitzung der Elektroden während der Lebensdauer der Lampe, z. B. aufgrund wechselnder Betriebszustände oder aufgrund einer sich ändernden Elektrodenstruktur, nicht konstant ist, wird der Temperaturzustand der Elektroden für jede Lampe während ihrer gesamten Lebensdauer einzeln überwacht. Die erforder liche Höhe der Gleichstromkomponente kann dann aufgrund des jeweiligen Temperaturzustands kontinuierlich oder wiederholt ermittelt werden.
Um den Temperaturzustand auf recht einfache Weise zu ermitteln, kann die Brennspannung der Lampe von dem Treiber der Lampe zu mehreren Zeitpunkten, d. h. mindestens zweimal, während einer Halbperiode des der Lampe zugeführten Wechselstroms gemessen werden. Steigt die gemessene Spannung während einer Halbperiode geringfügig an, kann davon ausgegangen werden, dass die in dieser Halbperiode als Katode wirkende Elektrode heiß genug ist. Fällt die Spannung dagegen ab oder zeigt einen plötzlichen Abfall während einer Halbperiode, kann davon ausgegangen werden, dass die in dieser Halbperiode als Katode wirkende Elektrode zu kalt ist. Da lediglich die jeweilige Katode diese Spannungsänderungen bewirkt, können beide Elektroden unter Berücksichtigung der Wechselstromrichtung unabhängig beobachtet werden. Eine entsprechende Detektion von Elektroden, die als zu kalt anzusehen sind, wurde ebenfalls in US 6 232 725 beschrieben.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann weiterhin in einen die Stromzufuhr zu der Lampe steuernden und die Gleichstromkomponente kontinuierlich einstellenden Regelkreis integriert werden.
Darüber hinaus können Informationen über die eingestellte Gleichstromkomponente in einem nicht flüchtigen Speicher, z. B. lediglich der zuletzt angewandte Wert oder umfangreichere Informationen wie die gesamte Lampen-Historie, gespeichert werden. Die Informationen können zum Beispiel den Wert der jeweils verwendeten Gleichstromkomponente, der ermittelten Temperaturen oder Temperaturdifferenzen oder der ermittelten Lampenspannungen umfassen. Die gespeicherten Informationen können dann für künftige Voraussagen der erforderlichen Höhe der Gleichstromkomponente verwendet werden.
Um beide Elektroden stets bei einer optimalen Temperatur zu betreiben, sollte, z. B. für den Fall, dass beide Elektroden zu kalt oder heiß genug sind, zusätzlich eine Einstellung der durchschnittlichen Lampenleistung ermöglicht werden. Dieser Aspekt kann ebenfalls in einen vorgesehenen Regelkreis einbezogen werden. Dadurch kann im Falle einer abgeglichenen, jedoch nicht optimalen Temperatur ein Springen des Lichtbogens bei beiden Elektroden sowohl ein „Burning-Back" beider Elektroden verhindert werden.
Die betriebene Entladungslampe kann vorzugsweise durch eine UHP-Lampe, jedoch ebenso durch eine andere Entladungslampe dargestellt sein.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann in einer zum Betreiben der Entladungslampe eingesetzten, elektronischen Schaltung angewandt werden.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann insbesondere durch Software, welche z. B. in einem Mikrocontroller zur Steuerung des Treibers der Entladungslampe implementiert werden kann, realisiert werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 – ein Blockschaltbild eines Teils eines Ausführungsbeispiels eines Projektionssystems gemäß der Erfindung:
2 – einen Blockwechselstrom ohne eine Gleichstromkomponente;
3 – einen Blockwechselstrom mit Stromimpulsen ohne eine Gleichstromkomponente;
4 – einen Blockwechselstrom mit einem überlagerten Gleichstrom;
5 – einen Blockwechselstrom mit einem asymmetrischen Tastverhältnis;
6 – einen Blockwechselstrom mit amplitudenmodulierten Stromimpulsen; sowie
7 – einen Blockwechselstrom mit zeitmodulierten Stromimpulsen.
1 zeigt in Form eines Blockschaltbildes Komponenten eines Projektionssystems, in dem ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß der Erfindung realisiert werden kann.
Das Projektionssystem umfasst eine UHP-Lampe 11, die gemäß der Erfindung zu betreiben ist. Zwei Elektroden 12, 13 der UHP-Lampe 11 sind zu diesem Zweck mit einer steuerbaren Stromversorgungsschaltung 14 verbunden. Die Stromversorgungsschaltung 14 kann insbesondere eine Stromversorgungseinheit zur Abgabe eines Gleichstroms eines regelbaren Wertes sowie einen regelbaren Wechselrichter zur Umwandlung des abgegebenen Gleichstroms in einen zum Betreiben der Lampe 11 gewünschten Wechselstrom I_Lamp aufweisen.
Die Stromversorgungsschaltung 14 wird von einem Mikrocontroller 15 gesteuert. Der Mikrocontroller 15 umfasst eine Software, welche die Stromversorgungsschaltung 14 auf konventionelle Weise steuern kann. Das heißt, die Software bewirkt, dass die Stromversorgungsschaltung 14 der UHP-Lampe 11, welche geeignet ist, einen Lichtbogen zwischen den beiden Elektroden 12, 13 zu erzeugen und aufrechtzuerhalten, einen Wech selstrom I_Lamp zuführt. Die Software ist darüber hinaus imstande, den konventionell zugeführten Wechselstrom so einzustellen, dass dieser eine gewünschte Gleichstromkomponente umfasst.
Der Mikrocontroller 15 weist weiterhin einen nicht flüchtigen Speicher auf. In diesem Speicher wird die Historie der vorgesehenen Gleichstromkomponente gespeichert. Der Mikrocontroller 15 empfängt über einen Spannungsdetektor 16, der die jeweilige Spannung U_Lamp an der UHP-Lampe 11 detektiert, als Eingang Informationen über die gegenwärtige Lampenspannung. Stromversorgungsschaltung 14, Mikrocontroller 15 und Spannungsdetektor 16 bilden zusammen den Treiber der UHP-Lampe 11.
Die Software des Mikrocontrollers stellt die Gleichstromkomponente des von der Stromversorgungsschaltung 14 zugeführten Stroms I_Lamp in einem Regelkreis ein. In diesem Regelkreis wertet die Software zuerst von dem Spannungsdetektor 16 empfangene Informationen über die Lampenspannung aus. Die Lampenbrennspannung U_Lamp wird während jeder Halbperiode des der Lampe 11 zugeführten Wechselstroms von dem Spannungsdetektor 16 wiederholt gemessen. Wenn von der Software ermittelt wird, dass diese Spannung U_Lamp während einer Halbperiode ansteigt, ist die in dieser Halbperiode als eine Katode wirkende Elektrode 12, 13 heiß genug. Wenn von der Software ermittelt wird, dass die Spannung abfällt oder während einer Halbperiode einen plötzlichen Abfall zeigt, ist die in dieser Halbperiode als eine Katode wirkende Elektrode 12, 13 zu kalt.
Aufgrund dieser Auswertung stellt dann die Software ihre konventionelle Steuerung der Stromversorgungsschaltung 14 und damit des konventionell zugeführten Wechselstroms ein. Das heißt, dass, im Falle ermittelt wird, dass eine Elektrode 12, 13 zu kalt ist, die Gleichstromkomponente gewissermaßen so erhöht wird, dass diese Elektrode 12, 13 mehr als zuvor als eine Anode wirkt. Im Falle ermittelt wird, dass beide Elektroden 12, 13 heiß genug sind, wird dagegen die Gleichstromkomponente verringert, um sich einem reinen Wechselstrombetrieb zu nähern. Weiter unten sind unter Bezugnahme auf die 2 bis 7 vier verschiedene Lösungen dargestellt, um den konventionellen Wechselstrom so einzustellen, dass dieser eine Gleichstromkomponente umfasst.
Darüber hinaus wird die gesamte, durchschnittliche Lampenleistung in dem Regelkreis erhöht, wenn ermittelt wird, dass beide Elektroden 12, 13 zu kalt sind. Im Falle ermittelt wird, dass beide Elektroden 12, 13 heiß genug sind, während aus der in dem Speicher des Mikrocontrollers 15 gespeicherten Lampen-Historie geschlossen werden kann, dass beide Elektroden nicht die Tendenz haben, sich der kritischen Temperaturgrenze zu nähern, wird die durchschnittliche Lampenleistung verringert.
Somit bietet das dargestellte System die Möglichkeit, beide Elektroden 12, 13 der UHP-Lampe 11 stets bei einer optimalen Temperatur zu betreiben.
Die 2 bis 7 sind Diagramme, die verschiedene Lampenströme I_Lamp über einen Zeitraum t darstellen.
Die 2 und 3 zeigen den Verlauf von Wechselströmen I_Lamp, die einer UHP-Lampe 11 auf konventionelle Weise zugeführt werden. 2 zeigt einen Standard-Blockstrom. Bei diesem Blockstrom weist jedes Tastverhältnis zwei Halbperioden I, II der gleichen Länge auf, in denen ein Konstantstrom der gleichen Amplitude, jedoch entgegengesetzter Polarität, abgegeben wird. Die Halbperiode I mit einem positiven Strom wird ebenfalls als positive Halbperiode und die Halbperiode II mit einem negativen Strom ebenfalls als negative Halbperiode bezeichnet. 3 zeigt einen ähnlichen Standard-Blockstrom, in dem ein zusätzlicher Stromimpuls P1, P2 mit der gleichen Polarität wie der reguläre Blockstrom am Ende jeder Halbperiode I, II hinzugefügt wird. Der Einsatz eines solchen Stroms mit zusätzlichen Impulsen ist zum Beispiel aus EP 0 766 906 A bekannt. Wie aus den 2 und 3 ersichtlich, weist der konventionelle Wechselstrom keine Gleichstromkomponente auf. Ein solcher konventioneller Strom wird ebenfalls der UHP-Lampe 11 von der Stromversorgung 14 von 1 zugeführt, im Falle der Mikrocontroller 15 ermittelt, dass die beiden Elektroden 12, 13 augenblicklich heiß genug sind, oder dass beide Elektroden 12, 13 zu kalt sind, und dass somit lediglich die gesamte durchschnittliche Leistung zu erhöhen ist.
In den 4 bis 7 sind, wenn von einem der in den 2 und 3 dargestellten, konventionell zugeführten Wechselströme ausgegangen wird, verschiedene Möglichkeiten zur Einstellung der Gleichstromkomponente des zugeführten Wechselstroms auf einen gewünschten Wert dargestellt.
Bei der in 4 dargestellten Lösung wird ein gewünschter Gleichstrom einfach dem abgegebenen Blockwechselstrom von 2 überlagert. Der zusätzliche Wechselstrom wird von der Stromversorgungsschaltung 14 gemäß Steuersignalen von dem Mikrocontroller 15 abgegeben. In dem dargestellten Zustand wird ein positiver Gleichstrom dem konventionellen Wechselstrom überlagert. Infolgedessen weist der der Lampe zugeführte Wechselstrom I_Lamp, wie in der Figur dargestellt, eine positive Gleichstromkomponente DC entsprechend dem überlagerten Gleichstrom auf. Der gleiche Effekt kann ohne zusätzliche Mittel zur Überlagerung eines Gleichstroms und damit ohne eine Änderung der Struktur der konventionell eingesetzten Stromversorgung erreicht werden, indem eine unterschiedliche Stromstärke in beiden Richtungen des konventionellen Wechselstroms verwendet wird.
5 geht in gleicher Weise von dem in 2 dargestellten Standard-Blockwechselstrom aus. Bei der in 5 dargestellten Lösung wird eine Gleichstromkomponente durch Erhöhen der Länge einer der Halbperioden eines Tastverhältnisses des konventionellen Wechselstroms sowie durch Reduzieren der Länge der anderen der Halbperioden des Tastverhältnisses erreicht. Die Länge der Halbperioden wird in der Stromversorgungsschaltung 14 gemäß Steuersignalen von dem Mikrocontroller 15 eingestellt. In dem dargestellten Zustand ist die jeweilige positive Halbperiode I länger als die jeweilige negative Halbperiode II. Infolgedessen weist der Wechselstrom die in der Figur angegebene, positive Gleichstromkomponente DC auf.
6 geht von dem in 3 dargestellten Standard-Blockwechselstrom mit zusätzlichen Stromimpulsen aus. Bei der in 6 dargestellten Lösung wird eine Gleichstromkomponente durch Modulieren der Amplitude der zusätzlichen Stromimpulse in jeder Halbperiode erreicht. Die Modulation der Amplitude der zusätzlichen Stromimpulse wird in der Stromversorgungsschaltung 14 gemäß Steuersignalen von dem Mikrocontroller 15 eingestellt. In dem dargestellten Zustand weist der zusätzliche Stromimpuls P1 in der positiven Halbperiode I eine größere Amplitude als der zusätzliche Stromimpuls P2 in der negativen Halbperiode II auf. Folglich weist der Wechselstrom die in der Figur angegebene, positive Gleichstromkomponente DC auf.
7 geht erneut von dem in 3 dargestellten Standard-Blockwechselstrom mit zusätzlichen Stromimpulsen aus. Bei der in 7 dargestellten Lösung wird eine Gleichstromkomponente durch Modulieren der Zeit der zusätzlichen Stromimpulse in jeder Halbperiode erreicht. Die Modulation der Zeit der zusätzlichen Stromimpulse wird in der Stromversorgungsschaltung 14 gemäß Steuersignalen von dem Mikrocontroller 15 eingestellt. In dem dargestellten Zustand weist der zusätzliche Stromimpuls P1 in der positiven Halbperiode I eine längere Dauer als der zusätzliche Stromimpuls P2 in der negativen Halbperiode II auf. Folglich weist der Wechselstrom die in der Figur angegebene, positive Gleichstromkomponente DC auf.
Es sei erwähnt, dass die dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung lediglich ausgewählte Ausführungsbeispiele bilden, die auf viele Weisen variiert werden können.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Entladungslampe (11) mit zwei Elektroden (12, 13), wobei das Verfahren das Anlegen eines Wechselstroms (I_Lamp), an die Elektroden umfasst, wobei der Wechselstrom (I_Lamp) eine Gleichstromkomponente (DC) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichstromkomponente (DC) einen Temperaturunterschied zwischen den beiden Elektroden (12, 13) ausgleicht, wobei die Gleichstromkomponente (DC) so gewählt wird, dass eine erste der Elektroden (12, 13), von der erwartet wird, dass sie eine niedrigere Temperatur als die zweite der Elektroden (13, 12) aufweist, als Anode für die Gleichstromkomponente (DC) wirkt, während die zweite Elektrode (13, 12) als Katode für die Gleichstromkomponente (DC) wirkt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Gleichstromkomponente (DC) 0,1% bis 50% des Gesamtstroms (I_Lamp) darstellt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Gleichstromkomponente (DC) erhalten wird, indem ein Gleichstrom einem Lampenwechselstrom überlagert wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Gleichstromkomponente (DC) erhalten wird, indem eine unterschiedliche Stromstärke in beiden Richtungen des Wechselstroms (I_Lamp) vorgesehen wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Gleichstromkomponente (DC) erhalten wird, indem der Entladungslampe (11) ein Wechselstrom mit einem Tastverhältnis zugeführt wird, dessen Halbperioden (I) mit einem positiven Strom eine andere Länge als die Halbperioden (II) mit einem negativen Strom aufweisen.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Gleichstromkomponente (DC) erhalten wird, indem jeder Halbperiode (I, II) des Tastverhältnisses des Wechselstroms einer oder mehrere zusätzliche Stromimpulse (P1, P2) zugeführt werden und wobei der Energiegehalt der zusätzlichen Stromimpulse (P1, P2) so gesteuert wird, dass er in einer der Halbperioden (I, II) größer als in der anderen ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Gleichstromkomponente (DC) gemäß einem Temperaturunterschied bestimmt wird, welcher zwischen den Elektroden (12, 13) infolge einer nicht horizontalen Brennlage der Entladungslampe (11) erwartet wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Gleichstromkomponente (DC) gemäß einem Temperaturunterschied bestimmt wird, welcher zwischen den Elektroden (12, 13) infolge einer ungleichen Abkühlung der Elektroden (12, 13) erwartet wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Gleichstromkomponente (DC) für die gesamte Dauer des Betriebs der Entladungslampe (11) vorher festgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Gleichstromkomponente (DC) während des Betriebs der Entladungslampe (11) aufgrund von Messungen, die für einen erwarteten Temperaturunterschied zwischen den Elektroden (12, 13) beispielhaft sind, eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Spannung (U_Lamp) an der Entladungslampe (11) für die Messungen mindestens zweimal während einer jeweiligen Halbperiode (I, II) des Tastverhältnisses eines der Entladungslampe (11) zugeführten Wechselstroms (I_Lamp) gemessen wird, und wobei eine detektierte, ansteigende Spannung während einer Halbperiode (I, II) als Hinweis darauf angesehen wird, dass die in dieser Halbperiode (I, II) als Katode wirkende Elektrode (12, 13) heiß genug ist, während eine abfallende Spannung oder ein plötzlicher Spannungsabfall während einer Halbperiode (I, II) als Hinweis darauf angesehen wird, dass die in dieser Halbperiode (I, II) als Katode wirkende Elektrode (12, 13) zu kalt ist.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Gleichstromkomponente (DC) während des Betriebs der Entladungslampe (11) in einer Regelschleife eingestellt wird, wobei in der Regelschleife der Wert der Gleichstromkomponente (DC) jeweils so angepasst wird, dass einer Elektrode (12, 13), die als zu kalt und mit einer niedrigeren Temperatur als die andere Elektrode (13, 12) ermittelt wurde, mehr Anodenstrom zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Gleichstromkomponente (DC) während des Betriebs der Entladungslampe (11) in einer Regelschleife eingestellt wird, wobei in der Regelschleife der Wert der Gleichstromkomponente (DC) verringert wird, im Falle ermittelt wurde, dass beide Elektroden (12, 13) heiß genug sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die der Entladungslampe (11) zugeführte Gesamtenergie erhöht wird, im Falle ermittelt wurde, dass beide der Elektroden (12, 13) zu kalt sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die der Entladungslampe (11) zugeführte Gesamtenergie verringert wird, im Falle ermittelt wurde, dass beide der Elektroden (12, 13) heiß genug sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei Informationen über die durchgeführten Einstellungen der Gleichstromkomponente (DC) in einem nicht flüchtigen Speicher registriert werden, um künftige Einstellungen einer Gleichstromkomponente (DC) zu unterstützen.
Treiber (14, 15, 16) zum Betreiben einer Entladungslampe (11) mit zwei Elektroden (12, 13), welcher umfasst: – eine Stromversorgungsschaltung (14) mit einer Stromversorgungseinheit zur Abgabe eines regelbaren Gleichstroms sowie einem regelbaren Wechselrichter zur Umwandlung des Gleichstroms in einen Wechselstrom (I_Lamp), um die Lampe (11) zu betreiben, – einen Spannungsdetektor (16) zum Detektieren einer Lampenspannung (U_Lamp), sowie – ein Verarbeitungsmittel (15) zur Steuerung der Stromversorgungsschaltung (14) aufgrund der gemessenen Lampenspannung (U_Lamp), indem der Wechselstrom (I_Lamp) so eingestellt wird, dass er eine Gleichstromkomponente aufweist, um einen Temperaturunterschied zwischen den beiden Elektroden (12, 13) auszugleichen, wobei die Gleichstromkomponente (DC) so gewählt wird, dass eine erste der Elektroden (12, 13), von der erwartet wird, dass sie eine niedrigere Temperatur als die zweite der Elektroden (13, 12) aufweist, als Anode für die Gleichstromkomponente (DC) wirkt, während die zweite Elektrode (13, 12) als Katode für die Gleichstromkomponente (DC) wirkt.
Softwareprogramm zum Betreiben einer Entladungslampe (11) mit zwei Elektroden (12, 13), welches einen Softwarecode aufweist, mit dem das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 realisiert wird, wenn dieses in dem die Stromzufuhr zu der Entladungslampe (11) regelnden Verarbeitungsmittel (15) eines Treibers (14, 15, 16) abläuft.
Beleuchtungssystem mit einer Entladungslampe (11) mit zwei Elektroden (12, 13) und einem Treiber (14, 15, 16) nach Anspruch 17.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 19, welches verschiedene Brennlagen bei der Entladungslampe (11) ermöglicht.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 19 oder 20, in welchem die Entladungslampe (11) so angeordnet ist, dass eine der Elektroden (12, 13) während des Betriebs des Beleuchtungssystems mehr als die andere der Elektroden (12, 13) gekühlt wird.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 19 bis 21, welches System ein Projektionssystem ist.