EP1280387B1 - Elektronischer Schaltkreis zum Betreiben einer HID-Lampe und Bildprojektor - Google Patents

Elektronischer Schaltkreis zum Betreiben einer HID-Lampe und Bildprojektor Download PDF

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EP1280387B1
EP1280387B1 EP02016738A EP02016738A EP1280387B1 EP 1280387 B1 EP1280387 B1 EP 1280387B1 EP 02016738 A EP02016738 A EP 02016738A EP 02016738 A EP02016738 A EP 02016738A EP 1280387 B1 EP1280387 B1 EP 1280387B1
Authority
EP
European Patent Office
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lamp
electronic circuit
hid
brightness
sensor
Prior art date
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EP02016738A
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English (en)
French (fr)
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EP1280387A3 (de
EP1280387A2 (de
Inventor
Peter Dr. Philips Corporate IP GmbH Lürkens
Carsten Philips Corporate IP GmbH Deppe
Holger Dr. Philips Corporate IP GmbH Mönch
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Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Koninklijke Philips Electronics NV
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Publication date
Application filed by Philips Intellectual Property and Standards GmbH, Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Philips Intellectual Property and Standards GmbH
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Publication of EP1280387A3 publication Critical patent/EP1280387A3/de
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/16—Circuit arrangements in which the lamp is fed by dc or by low-frequency ac, e.g. by 50 cycles/sec ac, or with network frequencies
    • H05B41/20—Circuit arrangements in which the lamp is fed by dc or by low-frequency ac, e.g. by 50 cycles/sec ac, or with network frequencies having no starting switch
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    • H05B41/231—Circuit arrangements in which the lamp is fed by dc or by low-frequency ac, e.g. by 50 cycles/sec ac, or with network frequencies having no starting switch for lamps not having an auxiliary starting electrode for high-pressure lamps
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/36—Controlling
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    • H05B41/39—Controlling the intensity of light continuously
    • H05B41/392—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/20—Responsive to malfunctions or to light source life; for protection

Definitions

  • the invention relates to an electronic circuit for operating a high-intensity discharge HID lamp, in particular an ultra-high-pressure UHP lamp according to the preamble of patent claim 1.
  • the invention further relates to an image projector with the electronic circuit according to claim 1.
  • HID and UHP lamps are basically known in the art. They are preferably used for projection purposes, but also e.g. used for the operation of car headlights. They are characterized by a very small arc and a high light output at the same time, which advantageously leads to a very good overall efficiency.
  • the brightness of these lamps is about two to four times that of other gas discharge lamps.
  • HID lamps have a disadvantage of bow jump, i. a change in the position of the arc during the operation of these lamps.
  • bow jump i. a change in the position of the arc during the operation of these lamps.
  • the proportion of light generated by the lamp as a whole, which is incident on the image forming system varies, so that the brightness of the projected image fluctuates.
  • This effect also leads to undesirable fluctuations in the brightness distribution on the image generator. The result is a perceivable by the viewer Flicker effect.
  • a first approach provides for an additional high current pulse in the course of the lamp current prior to its commutation. Due to this special shape of the lamp current, the arc jumping and thus the flicker effect can be effectively suppressed.
  • the provision of the high current pulse has the disadvantage, on the one hand, that the lamp driver becomes larger and more expensive than in the case of a different lamp current, and, on the other hand, that the service life of the HID lamp is significantly reduced.
  • JP-2000028988 A discloses an LCD projector having an optical system 420 and an electrical circuit.
  • the optical system 420 comprises a gas discharge lamp 422 with a reflector 421 and the lamp downstream of an integrator 423, an image generator 424 and a lens 425b.
  • the integrator 423 together with a condenser 425a, ensures a uniform brightness distribution upon illumination of the imager 424 and thus in the image produced by the imager.
  • the electrical circuit is for operating the lamp 422. It includes a lamp driver 410 for providing a regulated lamp current to the lamp 422 in response to a control signal and a brightness sensor 430 for generating and outputting a sensor signal.
  • the sensor signal represents the amount of light emitted by the lamp at the location of the brightness sensor.
  • the amount of light represented by the sensor signal is compared in a microprocessor 440 with a predetermined reference light amount, and then in response to the measured light quantity deviation to generate the control signal and output to the lamp driver. In this way, the emitted light quantity is adjusted to the reference value. A flicker effect can be prevented if the light quantity control is fast enough.
  • HID lamps are also characterized by a delicate thermal equilibrium that is only well maintained at rated power. In the case of deviations, disadvantages in terms of service life are to be expected, so that the control according to the type of JP-2000028988 A can be expected to shorten the service life.
  • the brightness sensor should work reliably in the known circuit not only at room temperature but also at high temperatures inside an image projector.
  • an electronic circuit for operating a HID lamp and an image projector with such an electronic circuit to develop so that a regulation of the brightness over the entire life of the lamp and a use of simpler constructed and thus cheaper sensors is possible.
  • the remaining alternating components of the brightness fluctuations are regulated according to the invention to zero, instead - as in the prior art - to control the absolute brightness to a predetermined reference value.
  • the high-pass filter advantageously enables a compensation of the brightness fluctuations by the circuit during the entire life of the HID lamp.
  • the compensation is possible according to the invention in particular in nominal power operation in both the positive and in the negative direction.
  • the flicker effect is effectively suppressed for the human eye.
  • a control unit within the lamp driver is further configured to regulate the electrical power generated at the output of the control unit so that the HID lamp is operated in the long term constant at nominal power level. This maximizes the life of the lamp and ensures that the luminous efficacy of the lamp is maximized throughout its lifetime.
  • the object of the invention is further achieved by the subject matter of claim 7.
  • the advantages of the image projector claimed there correspond essentially to the advantages mentioned above with regard to the electronic circuit.
  • the human eye is sensitive to flicker effects. Therefore, the suppression of this effect is particularly advantageous here.
  • Fig. 1 shows an electronic circuit for operating a HID lamp, in particular a UHP lamp, according to the invention. It comprises a lamp driver 110, a brightness sensor 130 and a filter 140.
  • the lamp driver 110 is designed as a control unit and serves to provide and regulate a lamp current for the operation of the HID lamp 322 in response to a control signal, so that the amount of light emitted by the HID lamp at the location of the brightness sensor 130 is constant over the medium term.
  • the sensor signal generated by the brightness sensor 130 in FIG. 1 represents the amount of light emitted by the HID lamp at the location of the brightness sensor 130.
  • Filtering in a filter 140 converts the sensor signal into the control signal.
  • the filter 140 is preferably designed as a high-pass filter, so that in particular the DC component is filtered out of the sensor signal and thus also from the control signal.
  • the high-pass-filtered control signal according to the invention represents only the alternating component in the original sensor signal, ie only the actual brightness fluctuations.
  • the brightness variations can be caused, for example, by the arc jumping described above or by a transition of the lamp from a diffuse arc state to a concentrated arc state (spot mode).
  • the primary goal of the control by the lamp driver 110 is the generation of a stabilized brightness without rapid fluctuations, in particular at the location of the brightness sensor 130. This is achieved in that the designed as a control unit lamp driver 110 strives to keep the control signal to zero or to zero committeeregeln.
  • the lamp driver 110 according to the invention is always capable of making a positive or negative correction / regulation of the brightness, if this should be necessary in order to keep the brightness substantially constant.
  • the filter 140 may also be designed as a bandpass filter, ie as a combined high and low pass filter. It then preferably has a lower limit frequency of less than 1 Hz and an upper limit frequency of more than 100 Hz, depending on the lamp type and projection system.
  • the upper limit frequency is advantageously above the perceivable for the human eye brightness fluctuation frequency.
  • the bandpass filter in addition to a capping of the DC component advantageously additionally causes a restriction in the upper frequency range. This simplifies the design requirements of the lamp driver 110 in that the stability can be achieved much more easily with a high quality than with a high-pass filtered control signal.
  • the transfer function of the filter 110 may further be designed so that the filter in addition to the low-pass or high-pass filtering also allows amplification of the sensor signal to generate the control signal.
  • the lamp driver 110 is also designed to regulate the electrical power at its output - and thus also the electrical power consumption of the lamp - in the long term to a constant power level. This is usually done by monitoring the product of lamp current and lamp voltage at the output of the lamp driver 110. The power control is superimposed on the lamp current control described above in order to keep the average lamp power constant.
  • the lamp driver 110 In order to counteract a drop in the brightness of the HID lamp 322 suddenly registered by the brightness sensor 130, the lamp driver 110 first causes an increase in the lamp current in the context of the brightness control so that the brightness first remains constant. This increase in the lamp current leads to an increase in the provided at the output of the lamp driver 110 electrical power to the lamp 322 and is detected by the power control. For a short time, the power output to the HID lamp 322 may well exceed its rated power, but not for a long time.
  • the power control intervenes and drives the lamp current, although the lamp then only emits a reduced brightness , In this way, the superimposed power control ensures that the lamp is not operated in the long term above its rated power level.
  • the reduction of the lamp current caused by the power control and the resulting reduction in the brightness of the lamp light is advantageously not perceived by a human observer because it is particularly slow. The insensitivity of the human eye to slow brightness changes is exploited.
  • control signal of the flicker control also disappears after some time, so that the lamp power returns to the initial value even if the power control does not take effect.
  • the circuit according to the invention ensures that the lamp is, on average, always operated at nominal power level during its entire service life. This has the advantage that the life of the lamp is maximum and that the light output of the lamp from the beginning of their life is always optimal.
  • Fig. 2 shows an image projector with HID lamps as a preferred application example of the electronic circuit according to the invention.
  • the image projector essentially comprises the electronic circuit gem.
  • Components with the same reference numbers in FIGS. 1, 3 and 2 are to be regarded as identical or having the same effect.
  • the image generator 424 is installed between two lens systems 425a, 425b and the brightness sensor 130 in the vicinity of the image generator 424 or in this itself arranged so that it detects the incident on the imager amount of light.
  • the electronic circuit in the projector therefore ensures that the imager 424 is illuminated only with light of medium brightness over the medium term, and that therefore the image projected onto a screen 426 by the imager 424 is not subject to brightness fluctuations visible to the human eye.

Landscapes

  • Projection Apparatus (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen elektronischen Schaltkreis zum Betreiben einer High-Intensity-Discharge HID-Lampe, insbesondere einer Ultra-High-Pressure UHP-Lampe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin einen Bildprojektor mit dem elektronischen Schaltkreis nach Anspruch 1.
  • HID- und UHP-Lampen sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Sie werden vorzugsweise für Projektionszwecke, aber auch z.B. zum Betrieb von Autoscheinwerfern verwendet. Sie zeichnen sich durch einen sehr kleinen Lichtbogen und eine zugleich hohe Lichtausbeute aus, was vorteilhafterweise zu einem sehr guten Gesamtwirkungsgrad führt. Die Helligkeit dieser Lampen liegt bei etwa dem zwei bis vierfachen anderer Gasentladungslampen.
  • Nachteilig bei diesen HID-Lampen ist jedoch der Effekt des Bogenspringens, d.h. einer Veränderung der Position des Lichtbogens, während des Betriebs dieser Lampen. Durch die Veränderung der Bogenposition ändert sich der Anteil des von der Lampe insgesamt erzeugten Lichtes, welches auf das bilderzeugende System gelangt, so dass die Helligkeit des projizierten Bildes schwankt. Auch führt dieser Effekt zu unerwünschten Schwankungen der Helligkeitsverteilung auf dem Bilderzeuger. Es entsteht ein vom Betrachter wahrnehmbarer Flickereffekt.
  • Zur Reduktion des Flickereffektes sind im Stand der Technik verschiedene Ansätze bekannt.
  • Ein erster Ansatz sieht einen zusätzlichen hohen Strompuls im Verlauf des Lampenstromes vor dessen Kommutierung vor. Aufgrund dieser speziellen Form des Lampenstromes kann das Bogenspringen und damit der Flickereffekt wirkungsvoll unterdrückt werden.
  • Das Vorsehen des hohen Strompulses hat jedoch zum einen den Nachteil, dass der Lampentreiber größer und teurer wird als bei einem andersförmigen Lampenstrom, und zum anderen, dass die Lebensdauer der HID-Lampe deutlich reduziert wird.
  • Ein zweiter Ansatz, der auch zur Reduktion des Flickereffektes geeignet sein kann, ist in der JP-2000028988 A offenbart und in der Fig. 3 dargestellt. Die JP beschreibt zwar primär die Lösung eines anderen Problems, nämlich einer allmählichen Veränderung der Lampenhelligkeit über die gesamte Lebensdauer, auch offenbart sie nicht explizit die Kriterien, die für eine Unterdrückung des Flickereffektes erfüllt sein müssen. Allerdings entnimmt der Fachmann der JP dennoch zumindest indirekt auch geeignete Maßnahmen zur Reduktion des Flickereffektes. In der JP-2000028988 A ist ein LCD-Projektor mit einem optischem System 420 und einem elektrischen Schaltkreis offenbart. Das optische System 420 umfasst eine Gasentladungslampe 422 mit einem Reflektor 421 sowie der Lampe nachgeschaltet einen Integrator 423, einen Bilderzeuger 424 und ein Objektiv 425b. Der Integrator 423 gewährleistet zusammen mit einem Kondensor 425a eine gleichmäßige Helligkeitsverteilung bei der Beleuchtung des Bilderzeugers 424 und damit in dem von dem Bilderzeuger erzeugten Bild. Der elektrische Schaltkreis dient zum Betreiben der Lampe 422. Er umfasst einen Lampentreiber 410 zum Bereitstellen eines geregelten Lampenstromes für die Lampe 422 im Ansprechen auf ein Steuersignal und einen Helligkeitssensor 430 zum Erzeugen und Ausgeben eines Sensorsignals. Das Sensorsignal repräsentiert dabei die von der Lampe abgegebene Lichtmenge am Ort des Helligkeitssensors. Die durch das Sensorsignal repräsentierte Lichtmenge wird in einem Mikroprozessor 440 mit einer vorgegebenen Referenzlichtmenge verglichen, um dann nach Maßgabe durch die gemessene Lichtmengenabweichung das Steuersignal zu erzeugen und an den Lampentreiber auszugeben. Auf diese Weise wird die abgegebene Lichtmenge auf den Referenzwert eingeregelt. Ein Flickereffekt kann unterbunden werden, wenn die Lichtmengenregelung schnell genug erfolgt.
  • Die von Gasentladungslampen bei gleicher Leistung abgegebene Lichtmenge nimmt im Laufe ihres Lebens aufgrund verschiedener Ursachen ab. Um jedoch über die gesamte Lebensdauer der Lampe eine gleichbleibende Helligkeit gewährleisten zu können, wird gemäß der japanischen Druckschrift JP-2000028988 A vorgeschlagen, die Lampe zu Beginn ihres Lebens bei einer Leistung deutlich unterhalb ihrer Nennleistung zu betrieben und mit zunehmendem Betriebsalter die Betriebsleistung immer weiter zu erhöhen, um eine konstante Helligkeit des von der Lampe erzeugten Lichtes zu gewährleisten. Das ist jedoch nur solange möglich, bis die Nennleistung erreicht ist.
  • Allerdings bringt dieser zweite Ansatz folgende Nachteile mit sich:
    Dadurch, dass von vornherein die Lampe mit einer geringeren als der Nennleistung betrieben wird, ist die erzeugte Helligkeit wesentlich geringer als bei Nennleistung, d.h. ein solches Projektorsystem benötigt eine größere Lampe, um von Beginn an die gleiche Helligkeit zu erzeugen, wie ein System ohne diese Art der Regelung.
  • HID-Lampen sind außerdem durch ein empfindliches thermisches Gleichgewicht gekennzeichnet, dass nur bei Nennleistung ausreichend gut eingehalten wird. Bei Abweichungen sind Nachteile bei der Lebensdauer zu erwarten, so dass die Regelung nach Art der JP-2000028988 A eine verkürzte Lebensdauer erwarten lässt.
  • Weiterhin ist nur im Anfang eine positive und negative Ausregelung der Helligkeit möglich. Diese Möglichkeit wird mit steigender Betriebsleistung geringer und verschwindet schließlich ganz, wenn die Lampe mit Nennleistung betrieben wird. Schließlich sei erwähnt, dass bei der offenbarten Schaltung Sensorfehler, z.B. ein falscher sensorinterner Verstärkungsfaktor, unmittelbar zu einem fehlerhaften Steuersignal und damit zu einem unerwünschten Regelverhalten führen. Deshalb erfordert die offenbarte Schaltung i.d.R. besonders teuere u. aufwendige Sensoren, um Sensorfehler zu vermeiden.
  • Insbesondere sollte der Helligkeitssensor bei der bekannten Schaltung nicht nur bei Raumtemperatur, sondern auch bei hohen Temperaturen im Inneren eines Bildprojektors noch zuverlässig arbeiten.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektronischen Schaltkreis zum Betreiben einer HID-Lampe sowie einen Bildprojektor mit einem derartigen elektronischen Schaltkreis so weiterzuentwickeln, dass eine Regelung der Helligkeit über die gesamte Lebensdauer der Lampe und eine Verwendung von einfacher aufgebauten und damit preisgünstigeren Sensoren möglich wird.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Genauer gesagt wird diese Aufgabe bei dem eingangs beschriebenen elektronischen Schaltkreis dadurch gelöst, dass er ein Hochpassfilter zum Bereitstellen des Steuersignals durch Hochpassfiltern des Sensorsignals aufweist.
  • Durch das Hochpassfilter werden sehr niedrige Frequenzanteile der Helligkeitsschwankungen und insbesondere deren Gleichanteil, aus dem Sensorsignal herausgefiltert. Damit fehlen diese Frequenzanteile auch in dem Steuersignal und werden bei der Regelung der HID-Lampe nicht berücksichtigt.
  • Die verbleibenden Wechselanteile der Helligkeitsschwankungen werden erfindungsgemäß auf Null geregelt, anstatt - wie im Stand der Technik - die absolute Helligkeit auf einen vorgegebenen Referenzwert zu regeln.
  • Dies hat zum einen den Vorteil, dass Auswirkungen von fehlerhaften Offsets oder fehlerhafte Empfindlichkeiten des Helligkeitssensors aus dem Sensorsignal herausgefiltert werden und somit keinen unerwünschten Effekt auf die Regelung ausüben. Es können deshalb bei der Realisierung des beanspruchten Schaltkreises sehr wohl einfache und preisgünstige Sensoren verwendet werden, ohne dass die Qualität der Regelung darunter leiden würde.
  • Zum anderen ermöglicht das Hochpassfilter vorteilhafterweise eine Ausregelung der Helligkeitsschwankungen durch den Schaltkreis während der gesamten Lebensdauer der HID-Lampe. Die Ausregelung ist erfindungsgemäß insbesondere auch bei Nennleistungsbetrieb sowohl in positiver wie auch in negativer Richtung möglich.
  • Bei der erfindungsgemäßen Ansteuerung der Lampe wird der Flickereffekt für das menschliche Auge wirkungsvoll unterbunden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist eine Regelungseinheit innerhalb des Lampentreibers weiterhin ausgebildet, die am Ausgang der Regelungseinheit erzeugte elektrische Leistung so zu regeln, dass die HID-Lampe langfristig konstant auf Nennleistungsniveau betrieben wird. Dadurch wird zum einen die Lebensdauer der Lampe maximiert und zum anderen gewährleistet, dass die Lichtausbeute der Lampe während ihrer gesamten Lebensdauer maximal ist.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch den Gegenstand des Patentanspruchs 7 gelöst. Die Vorteile des dort beanspruchten Bildprojektors entsprechen im wesentlichen den oben im Hinblick auf den elektronischen Schaltkreis genannten Vorteilen. Besonders bei der Darstellung von unbewegten Bildern mit großen, einfarbigen Flächen reagiert das menschliche Auge empfindlich auf Flickereffekte. Daher ist die Unterdrückung dieses Effektes hier besonders vorteilhaft.
  • Der Beschreibung sind insgesamt drei Figuren beigefügt, wobei
    • Fig. 1:
    einen elektronischen Schaltkreis gemäß der Erfindung;
    Fig. 2:
    einen Bildprojektor mit optischem System und elektronischem Schaltkreis gemäß der Erfindung; und
    Fig. 3:
    einen Bildprojektor nach dem Stand der Technik;
    zeigt.
  • Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren 1 -3 detailliert beschrieben.
  • Fig. 1 zeigt einen elektronischen Schaltkreis zum Betreiben einer HID-Lampe, insbesondere einer UHP-Lampe, gemäß der Erfindung. Er umfasst einen Lampentreiber 110, einen Helligkeitssensor 130 und ein Filter 140.
  • Der Lampentreiber 110 ist als Regelungseinheit ausgebildet und dient zum Bereitstellen und Regeln eines Lampenstromes für den Betrieb der HID-Lampe 322 im Ansprechen auf ein Steuersignal, so dass die von der HID-Lampe abgegebene Lichtmenge am Ort des Helligkeitssensors 130 mittelfristig konstant ist.
  • Das von dem Helligkeitssensor 130 in Fig. 1 erzeugte Sensorsignal repräsentiert die von der HID-Lampe abgegebene Lichtmenge am Ort des Helligkeitssensors 130. Durch Filterung in einem Filter 140 wird das Sensorsignal in das Steuersignal umgewandelt. Das Filter 140 ist vorzugsweise als Hochpassfilter mit ausgebildet, so dass insbesondere der Gleichanteil aus dem Sensorsignal und damit auch aus dem Steuersignal herausgefiltert wird.
  • Dies hat, wie oben im allgemeinen Teil der Beschreibung beschrieben, den Vorteil, dass sich bestimmte Messfehler des Helligkeitssensors 130 nicht negativ auf das Ergebnis der Regelung auswirken.
  • Das erfindungsgemäß hochpassgefilterte Steuersignal repräsentiert lediglich den Wechselanteil im ursprünglichen Sensorsignal, d.h. nur die eigentlichen Helligkeitsschwankungen. Die Helligkeitsschwankungen können z.B. durch das oben beschriebene Bogenspringen oder durch einen Übergang der Lampe von einem diffusen Bogenzustand in einen konzentrierten Bogenzustand (Spot-mode) verursacht werden. Primäres Ziel der Regelung durch den Lampentreiber 110 ist die Erzeugung einer stabilisierten Helligkeit ohne schnelle Schwankungen, insbesondere am Ort des Helligkeitssensors 130. Dies wird dadurch erreicht, dass der als Regelungseinheit ausgebildete Lampentreiber 110 bestrebt ist, das Steuersignal auf Null zu halten bzw. zu Null auszuregeln.
  • Der Lampentreiber 110 ist erfindungsgemäß jederzeit in der Lage, eine positive oder negative Korrektur / Regelung der Helligkeit vorzunehmen, wenn dies erforderlich sein sollte, um die Helligkeit im wesentlichen konstant zu halten.
  • Alternativ zur Ausbildung als Hochpassfilter kann das Filter 140 auch als Bandpassfilter, d.h. als kombinierter Hoch- und Tiefpassfilter ausgebildet sein. Es weist dann vorzugsweise eine untere Grenzfrequenz von weniger als
    1 Hz und eine obere Grenzfrequenz von mehr als 100 Hz, je nach Lampentyp und Projektionssystem auf. Die obere Grenzfrequenz liegt vorteilhafterweise oberhalb der für das menschliche Auge wahrnehmbaren Helligkeitsschwankungsfrequenz. Im Unterschied zum Hochpassfilter bewirkt das Bandpassfilter neben einer Kappung des Gleichanteils vorteilhafterweise zusätzlich eine Beschränkung im oberen Frequenzbereich. Das vereinfacht die Anforderungen an die Ausbildung des Lampentreibers 110 insofern, als dass die Stabilität bei gleichzeitig hoher Qualität viel einfacher erreicht werden kann, als bei einem nur hochpassgefilterten Steuersignal.
  • Die Übertragungsfunktion des Filters 110 kann weiterhin so ausgebildet sein, dass der Filter neben der Tief- bzw. Hochpassfilterung auch eine Verstärkung des Sensorsignals zur Erzeugung des Steuersignals ermöglicht.
  • Üblicherweise ist der Lampentreiber 110 weiterhin ausgebildet, die elektrische Leistung an seinem Ausgang - und damit auch die elektrische Leistungsaufnahme der Lampe - langfristig konstant auf Nennleistungsniveau einzuregeln. Dies geschieht in der Regel durch Überwachung des Produktes aus Lampenstrom und Lampenspannung am Ausgang des Lampentreibers 110. Die Leistungsregelung ist der oben beschriebenen Lampenstromregelung zwecks Konstanthaltung der mittleren Lampenleistung überlagert.
  • Zwischen beiden Regelungen findet eine Wechselwirkung z.B. in folgender Weise statt:
    Um einem von dem Helligkeitssensor 130 plötzlich registrierten Abfall der Helligkeit der HID-Lampe 322 entgegenzuwirken, veranlasst der Lampentreiber 110 zunächst im Rahmen der Helligkeitsregelung eine Erhöhung des Lampenstromes so, dass die Helligkeit zunächst konstant bleibt. Diese Erhöhung des Lampenstromes führt zu einer Erhöhung der am Ausgang des Lampentreibers 110 bereitgestellten elektrischen Leistung für die Lampe 322 und wird von der Leistungsregelung erkannt. Kurzzeitig darf die an die HID-Lampe 322 abgegebene Leistung durchaus deren Nennleistung übersteigen, allerdings nicht für längere Zeit. Wird der erhöhte Lampenstrom nicht innerhalb einer gewissen Zeit wieder von der Helligkeitsregelung zurückgefahren, z.B. weil die Lampe aufgrund einer veränderten Bogenposition wieder ein helleres Licht abgibt, dann greift die Leistungsregelung ein und fährt den Lampenstrom, obwohl die Lampe dann nur eine reduzierte Helligkeit abgibt, zurück. Auf diese Weise stellt die überlagerte Leistungsregelung sicher, dass die Lampe langfristig nicht über ihrem Nennleistungsniveau betrieben wird. Die durch die Leistungsregelung verursachte Verringerung des Lampenstromes und die daraus resultierende Verringerung der Helligkeit des Lampenlichtes wird vorteilhafterweise von einem menschlichen Betrachter nicht wahrgenommen, weil sie besonders langsam erfolgt. Dabei wird die Unempfindlichkeit des menschlichen Auges gegenüber langsamen Helligkeitsänderungen ausgenutzt.
  • Außerdem verschwindet durch die Hochpasscharakteristik das Steuersignal der Flickerregelung ebenfalls nach einiger Zeit, so dass die Lampenleistung wieder auf den Ausgangswert zurückgeht, auch wenn die Leistungsregelung nicht wirksam wird.
  • Durch den erfindungsgemäßen Schaltkreis wird gewährleistet, dass die Lampe während ihrer gesamten Lebensdauer durchschnittlich immer auf Nennleistungsniveau betrieben wird. Das hat den Vorteil, dass die Lebensdauer der Lampe maximal ist und dass die Lichtausbeute der Lampe von Beginn ihrer Laufzeit an immer optimal ist.
  • Fig. 2 zeigt einen Bildprojektor mit HID-Lampen als bevorzugtes Anwendungsbeispiel für den erfindungsgemäßen elektronischen Schaltkreis. Der Bildprojektor umfasst im wesentlichen den elektronischen Schaltkreis gem. Fig. 1 und das optische System wie es oben unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben wurde. Komponenten mit gleichen Bezugszeichen in den Fig. 1, 3 und 2 sind als identisch bzw. wirkungsgleich anzusehen.
  • In dem Bildprojektor gem. Fig. 2 ist der Bilderzeuger 424 zwischen zwei Linsensysteme 425a, 425b eingebaut und der Helligkeitssensor 130 in der Umgebung des Bilderzeugers 424 oder in diesem selber so angeordnet, dass er die auf den Bilderzeuger einfallende Lichtmenge erfasst. Der elektronische Schaltkreis in dem Projektor stellt deshalb sicher, dass der Bilderzeuger 424 lediglich mit Licht von mittelfristig konstanter Helligkeit beleuchtet wird und dass somit auch das durch den Bilderzeuger 424 auf einen Bildschirm 426 projizierte Bild keinen für das menschliche Auge sichtbaren Helligkeitsschwankungen unterliegt.

Claims (7)

  1. Elektronischer Schaltkreis zum Betreiben einer High-Intensity-Discharge HID-Lampe (422), insbesondere einer Ultra-High-Pressure UHP-Lampe, umfassend:
    einen Lampentreiber (110) zum Bereitstellen eines geregelten Lampenstromes für den Betrieb der HID-Lampe (422) im Ansprechen auf ein Steuersignal; und
    einen Helligkeitssensor (130) zum Erzeugen und Ausgeben eines Sensorsignals, wobei das Sensorsignal die von der HID-Lampe (422) abgegebene Lichtmenge am Ort des Helligkeitssensors (130) repräsentiert;
    gekennzeichnet durch ein Filter (140), welches als Hochpassfilter ausgebildet ist, zum Bereitstellen des Steuersignals durch Hochpassfiltern des Sensorsignals.
  2. Elektrischer Schaltkreis nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Grenzfrequenz des Hochpassfilters unterhalb von 1 Hz liegt.
  3. Elektronischer Schaltkreis nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Filter (140) als Bandpassfilter ausgebildet ist.
  4. Elektronischer Schaltkreis nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die untere Grenzfrequenz des Bandpassfilters bei weniger als 1 Hz und dessen obere Grenzfrequenz bei über 100 Hz liegt.
  5. Elektronischer Schaltkreis nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Lampentreiber (110) als eine Regelungseinheit ausgebildet ist zum Bereitstellen und Regeln des Lampenstromes im Ansprechen auf das Steuersignal so, dass die von der HID-Lampe (422) abgegebene Lichtmenge am Ort des Helligkeitssensors mittelfristig konstant ist.
  6. Elektronischer Schaltkreis nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Lampentreiber (110) weiterhin ausgebildet ist, die am Ausgang der Regelungseinheit erzeugte elektrische Leistung so zu regeln, dass die HID-Lampe (422) langfristig konstant auf Nennleistungsniveau betrieben wird.
  7. Bildprojektor mit einer High-Intensity-Discharge HID-Lampe, insbesondere mit einer Ultra-High-Pressure UHP-Lampe, umfassend:
    ein optisches System (420) umfassend die HID-Lampe (422) sowie der HID-Lampe nachgeschaltet einen Bilderzeuger (424) zum Erzeugen eines Bildes; und
    den elektronischen Schaltkreis nach Anspruch 1,
    wobei der Helligkeitssensor (130) in dem optischen System (420) positioniert ist, so dass das Sensorsignal die von der HID-Lampe erzeugte und auf den Bilderzeuger (424) einfallende Lichtmenge repräsentiert
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