KR20090094036A - 고압 방전 램프를 동작시키기 위한 회로 어렌지먼트 및 방법 - Google Patents

고압 방전 램프를 동작시키기 위한 회로 어렌지먼트 및 방법

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KR20090094036A
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마르틴 혼즈베르크-리들
부르크하르트 울리히
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오스람 게젤샤프트 미트 베쉬랭크터 하프퉁
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Abstract

본 발명은 고압 방전 램프(12)에게 AC 공급 신호를 제공하기 위해 구성된 전자 안정기 장치를 가진 고압 방전 램프(12)를 동작시키기 위한 회로 어렌지먼트에 관한 것이고, 상기 AC 공급 신호는 변조 기간(T)으로서 시간 영역에 적어도 하나의 제 1(Sa1), 하나의 제 2(Sa2), 및 하나의 제 3 신호 섹션(Sa3)의 직렬 시퀀스를 포함하고, 상기 섹션들은 제 1, 제 2, 및 제 3 컬러와 연관되고, 상기 AC 공급 신호는 적어도 500kHz의 주파수(f)를 가진 진폭 변조 HF 신호(IHF)이고, 다음은 양 및/또는 음의 진폭을 가진 신호 부분들의 엔벨로프들(E)에 적용한다; 제 1 신호 섹션(Sa1) 및/또는 제 2 신호 섹션(Sa2) 및/또는 제 3 신호 섹션(Sa3)는 적어도 하나의 시간 도메인을 가지며, 상기 엔벨로프들(E)의 양은 평균 진폭보다 5% 내지 100% 사이 만큼 크고 및/또는 엔벨로프들(E)의 양은 평균 진폭보다 5% 내지 90% 사이 만큼 작다. 본 발명은 추가로 대응하는 회로 어렌지먼트를 가진 투사 장치, 그리고 고압 방전 램프를 동작시키기 위한 대응 방법에 관한 것이다.

Description

고압 방전 램프를 동작시키기 위한 회로 어렌지먼트 및 방법{CIRCUIT ARRANGEMENT AND METHOD FOR OPERATING A HIGH-PRESSURE DISCHARGE LAMP}
본 발명은 고압 방전 램프에 AC 공급 신호를 제공하도록 설계된 전자 안정기를 가진 고압 방전 램프를 동작시키기 위한 회로 어렌지먼트(arrangement)에 관한 것이고, 상기 AC 공급 신호는 변조 기간으로서의 시간 영역에서 제 1, 제 2 및 제 3 컬러와 연관된 적어도 하나의 제 1 신호 섹션, 제 2 신호 섹션 및 제 3 신호 섹션의 직렬 시퀀스를 포함한다. 본 발명은 추가로 대응하는 회로 어렌지먼트를 가진 투사 장치 및 고압 방전 램프를 동작시키기 위한 대응 방법에 관한 것이다.
예를 들어 비디오 투사 램프들로서 사용되는 바와 같은 고압 방전 램프들은 일반적으로 봉들(rod) 형태인 두 개의 동일한 전극들을 가진다. 매우 파괴적인 명멸 현상은 교류 전류 상에서 상기 고압 방전 램프들의 동작 동안 발생할 수 있다. 이들 명멸 현상은 아크 뿌리(root)의 교번하는 점핑으로 인해 전극 피크들(peak) 상에 발생한다. 이런 명멸 현상은 동작 주파수에서 애노드의 위상(양의 극성)으로부터 캐소드의 위상(음의 극성)으로 빈번하게 변화하는 전극 기능에 의해 이루어진다. 아크 뿌리의 상기 점핑은 특히 광학 장치들, 예를 들어 투사 장치들, 비디오 투사기들, 현미경 조명내에 고압 방전 램프들을 사용하는 것을 바람직하지 않게 하고 심지어 이런 애플리케이션에 이들 램프들을 사용할 수 없게 한다.
US 5,608,294는 고압 방전 램프의 저주파 동작(50Hz 내지 몇 100 Hz) 동안 안정화를 위해, 즉 아크 뿌리가 점핑하는 것을 방지하기 위하여 구형파 램프 전류 프로파일 상에 짧은 동기 펄스들을 중첩하는 것을 개시하였다. 이 경우, 하프 기간의 종료시 전류는 추후 전류(commutation) 전에 일시적으로 증가된다. 상기된 문헌에 따르면, 전류(commutation) 전 전류 펄스는 그 시간에 전극들, 주로 애노드 상의 아크의 전류 전도 뿌리들에서, 온도의 일시적 증가를 유발한다. 이것은 재료 증착(전극 재구성)을 유발하고, 즉 가스 사이클 처리에서 전극 금속 텅스텐은 텅스텐 할로겐화물로 전극들 상에 증착되고, 피크는 전극들 상에 형성되고, 상기 피크는 매우 효과적으로 방전 및 아크 뿌리를 안정화한다.
WO 03/098979 A1은 3 MHz보다 높은 변조되지 않은 RF 신호를 사용하는 고압 방전 램프 동작을 개시하였다. 일반적으로, 고압 방전 램프들은 연소 챔버에서 음향 공진들 초과의 초과 주파수들에서만 성공적인 RF 동작을 허용한다. 이들 음향 공진들은 일반적으로 방전 아크를 상당히 붕괴시키는 연소 챔버내 강한 흐름들을 유발한다. 그러나, 상기 문헌은 적당한 공급 전류들에 의해 음향 공진들을 감소시키거나 상기 공진들을 완전히 방지하기 위한 시도들을 포함한다. 예를 들어, DE 10 2005 028 417.5 및 DE 10 2005 059 763.7이 참조된다. 그러나, 상기 해결책들은 일반적으로 매우 복잡하다.
마지막으로, 고압 방전 램프의 RF 동작과 연관된 DE 198 29 600 A1이 참조된다. 상기 참고 문헌은 특히 마찬가지로 전극 피크들 상으로 아크 뿌리의 점핑 문제에 관한 것이다. 고압 방전 램프들이 2 kHz 아래의 주파수에서 동작되는 종래 기술의 배경과 대조하여, 상기 문헌은 800 kHz, 바람직하게 1 MHz 초과 및 특히 바람직하게 2 내지 3 MHz 주파수에서 램프를 동작시키는 해결책을 제안한다. 바람직한 전개에서, 10 kHz의 변조 주파수, 바람직하게 1 및 2 kHz 사이의 변조 주파수를 가지는 동작 주파수 모두는 연속적으로 그리고 갑자기 불안정해진다. 비록 이런 램프 동작 해결책이 몇몇 환경들 하에서 특정 고압 방전 램프들에 대한 해결책을 제공하지만, 이런 조치는 본 발명의 발명자들에 의해 연구된 고압 방전 램프들의 경우에 효과적이지 않은 것으로 증명되었다.
고압 방전 램프의 RF 동작 동안 전극 피크들 상에 아크 뿌리의 점핑을 방지하는 기본적인 해결책은 본 출원과 동일한 출원자에 의한 추후 공개되는 특허 출원 PCT/EP2006/068269에 제공된다. 상기 해결책은 추가로 진폭 측면에서 AC 공급 신호를 변조하도록 설계되는 전자 안정기에 있다.
본 출원은 상기 고압 방전 램프들의 바람직한 사용 섹터를 목표로 한다: 공지된 용어 DLP(디지털 광 처리)는 비디오 투사기들 및 후방 투사 텔레비젼들에 사용된 기술을 기술하기 위해 사용된다. 상기 DLP는 DMD(디지털 마이크로미러 장치) 칩 상에 설치되는 미시적으로 작은 미러들을 바탕으로 한다. 이 경우, 미러들은 인간 머리카락 폭의 1/5보다 작다. 상기 미러들은 두 개의 안정한 단부 상태들을 가지며, 상기 단부 상태들 사이에서 상기 두 개의 미러들은 바람직한 실시예에서 16㎲ 내에서 교번할 수 있다. 상기 미러들의 움직임은 정전기장들의 기전력에 의해 발생한다. DMD 칩 상의 개별 마이크로미러들의 경사로 인해, 광은 광학 유니트 쪽으로 직접 반사되거나 흡수기 쪽으로 지향된다. 미러들의 펄스 폭 변조 구동에 의해, 개별 화소들의 다양한 휘도 레벨들은 생성될 수 있다.
1024×768의 XGA 이미지 해상도를 가진 DMD 칩들은 786,432개의 작은 미러들의 배열을 포함한다. 한편, 최대 2048×1080의 해상도들을 가진 DMD 칩들은 얻어질 수 있고, 즉 대략 2백만 미러들을 가진다.
DMD 칩들이 투사 램프의 백색광을 반사하기 때문에, 부가적인 단계들은 컬러화된 이미지를 위해 요구된다. 1 칩 투사기에서, 컬러 휠은 DMD 칩의 전면 광학 경로에 접속되고, 주 컬러들(일반적으로 적색, 녹색 및 청색이지만, 때때로 다른 컬러들)의 컬러 필터들은 상기 컬러 휠 상에서 회전한다. 백색 영역의 개선된 휘도 값들을 달성하기 위하여, 백색은 컬러 휠에 부가된다. 컬러 필터의 위치로 인해, 전자공학들은 DMD에 의해 반사되는 부분 이미지를 변화시킨다. 컬러 휠의 회전 속도 및 인간 눈의 타성(inertia)으로 인해, 부분 이미지들은 컬러화된 이미지 효과를 형성하도록 부가된다. 검출 주파수가 인간마다 다르기 때문에, 제 1 모델들의 경우 뷰어(viewer)가 개별 컬러들을 지각할 때 발생되는 소위 무지개 효과가 보고되었다. 추가 단계에서, 그러므로 휠의 회전 횟수는 두 배가 되고 컬러 세그먼트들의 수는 보다 최신 모델들의 경우 증가하였다.
상기 투사 장치의 기본 설계는 예를 들어 US 5,917,558에 제공된다. 상기 문헌 US 5,917,558의 도 2는 투사 램프에 대한 다양한 펄스 제어 모드들을 도시한다. 상기 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 이들 펄스들은 시간 영역에서 다른 컬러들과 연관된 다수의 신호 섹션들의 직렬 시퀀스를 포함하는 변조 기간을 가진 LF 펄스들이다. 만약 고압 방전 램프가 투사 램프로서 사용되면, 바람직하지 않게 전극 피크들 상에 아크 뿌리의 상기된 바람직하지 않은 점핑 효과는 상기 펄스 열들을 가진 동작 동안 발생한다.
게다가, 상기 동작으로 인해, 광도의 두드러진 딥(dip) 및 그러므로 이런 기간 내에서 광도의 제어 손실은 램프의 빠른 전류(commutation)에도 불구하고 발생한다. 이런 제어 손실은 이 기간이 블랭킹 간격들에 배치됨으로써 현재 애플리케이션들에서 방지될 필요가 있다. 게다가, 종래 기술에 따른 절차는 광도의 딥 후에도 광도의 진동 현상을 디스플레이한다. 이런 기간에서, 그러므로 광도는 제어될 수 없고 종종 사용될 수 없다. 현재 애플리케이션들에서 제어의 손실은 예를 들어 컬러 밸런스를 중단시키고 장치에서 복잡한 조치들에 의해 보상될 필요가 있다.
또 다른 종래 기술은 US 5,109,181, DE 100 18 860 A1 및 US 2006/0022613 A1에서 발견될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 투사 장치 설계의 개략도를 도시한다.
도 2는 고압 방전 램프에 방출된 RF 전력을 제어하기 위한 도 1의 도면에 사용된 제어 루프 설계의 개략도를 도시한다.
도 3은 도 2의 도면에 사용된 RF 전력의 실제 값을 결정하기 위한 장치의 제 1 예시적인 실시예를 도시한다.
도 4는 도 2의 도면에 사용된 RF 전력의 실제 값을 결정하기 위한 장치의 제 2 예시적인 실시예를 도시한다.
도 5는 도 2의 도면에 사용된 RF 전력의 실제 값을 결정하기 위한 장치의 제 3 예시적인 실시예를 도시한다.
도 6은 제 1 예시적인 실시예에 따른 고압 방전 램프용 AC 공급 신호의 시간 프로파일의 개략적인 도면을 도시한다.
도 7은 도 6의 RF 전류의 프로파일과 연관된 광속(luminous flux)의 시간 프로파일의 개략적인 도면을 도시한다.
도 8은 제 2 예시적인 실시예에 따른 고압 방전 램프용 AC 공급 신호의 시간 프로파일의 개략적인 도면을 도시한다.
도 9는 제 3 예시적인 실시예에 따른 고압 방전 램프용 AC 공급 신호의 시간 프로파일의 개략적인 도면을 도시한다.
그러므로 본 발명은 전극 피크들 상에 아크 뿌리의 점핑이 신뢰적으로 방지될 수 있도록 처음에 언급된 회로 어렌지먼트 또는 처음에 언급된 방법을 개발하는 것을 목적으로 한다.
이 목적은 청구항 제 1 항의 특징부들을 가진 회로 어렌지먼트 및 청구항 제 19 항의 특징부들을 가진 방법에 의해 달성된다. 게다가, 본 발명은 언급된 바람직하지 않은 효과가 발생하지 않는 본 발명에 따른 회로 어렌지먼트를 가진 투사 장치를 제공한다.
본 발명은 적어도 500 kHz의 주파수를 가진 진폭 변조 RF 신호가 처음에 AC 공급 신호로서 사용되는 경우 이 목적이 달성될 수 있다는 지식을 바탕으로 한다. EMC와 연관된 이유들로 인해, 대략 50 MHz의 주파수는 바람직하게 상부 주파수 범위 제한값으로서 선택된다. 게다가, 개별 컬러들과 연관된 신호 섹션들의 진폭들은 PCT/EP2006/068269에서 이미 언급된 효과가 형성되도록 서로 달라야 한다. 매우 일반적인 용어들에서 이것은 다음이 양 및/또는 음의 진폭을 가진 신호 성분들의 엔벨로프에 적용한다는 것을 의미한다:
- 엔벨로프의 절대 값은 평균 진폭을 가진다;
- 제 1 신호 섹션 및/또는 제 2 신호 섹션 및/또는 제 3 신호 섹션은 엔벨로프의 절대 값이 평균 진폭보다 5% 내지 100% 크고 및/또는 엔벨로프의 절대 값이 평균 진폭보다 5% 내지 90% 작다.
본 발명에 따른 절차로 인해, 램프의 방출된 광도가 방해되지 않고 제어되는 것이 가능하다. 광도의 이런 제어는 극히 짧은 지연을 가지고 매우 빠르게 발생하며 높은 동력의 광도 변조를 가질 수 있다. 램프에 의해 방출된 광도의 극히 빠른 방해되지 않은 제어로 인해, 램프 전류의 전류(commutation)로 인해 종래 기술에 따른 동작 동안 거의 방지될 수 없는 광도 또는 과도 현상에 대한 방해들은 발생하지 않는다. 광도의 제어는 본 발명의 경우 공급한 RF 전류의 진폭 레벨을 통하여 매우 간단한 방식으로 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 회로 어렌지먼트는 매우 큰 진폭 깊이를 가지고 극히 빠르게 광도를 제어할 수 있게 한다. 결과적으로, 높은 디밍(dimming) 동력들 및 과휘도(overbrightening) 동력들은 달성될 수 있다. 다음의 예를 들어 대응하는 휘도를 가진 빠르게 연속하는 이미지 콘텐츠들의 능력 외에, 상기 동력들은 개별 컬러 휠 섹터들에서 다른 램프 휘도를 가진 컬러들을 정밀하게 혼합할 때 매우 중요하다. 진동 현상 및 스펙트럼 반응 없이 본 발명에 따른 회로 어렌지먼트에 의해 제공된 개별 컬러 휠 섹터들에서 램프의 정밀한 디밍 또는 과휘도 가능성만이 극히 정밀한 컬러들의 혼합을 허용한다.
무선주파수 동작 동안 즉각적이고(<1s) 효과적인 아크의 안정화가 적어도 500kHz의 주파수를 가진 진폭 변조 RF 신호로서 형성되는 본래 AC 공급 신호에 의해 달성될 수 있는 이유는 현재 완전히 설명되지 않는데, 그 이유는 언급된 바와 같이 진폭의 증가 외에, 진폭 감소가 본 발명에 따른 성공을 유발하고 결과적으로 매우 일반적으로 방전 아크들의 명멸 현상, 및 특히 고압 방전 램프들에서 플라즈마 아크들을 방지하게 하기 때문이다. 이것의 표시는 동작 동안 언급된 US 5,608,294에서 제안된 회로 어렌지먼트로 인해 발생하는 것과 유사한 피크 형성 안정화가 몇 시간 후까지 설정되지 않는다는 사실이다. 다른 말로, 이것은 본 발명에 따른 해결책에 대한 실제 설명이 피크 형성시에 발견될 수 없거나, 적어도 일부만 발견될 수 있다는 것을 의미한다.
그러나, 이것은 중요한 측면이 아니고, 안정화는 방전 아크의 시간 불변성 및 위치 불변성과 관련하여 달성될 수 있고, 이런 안정화는 투사 램프들 상에 배치되는 엄격한 광학 요구조건들 조차도 만족시킨다.
바람직한 실시예에서, 이 경우 AC 공급 신호는 대칭적으로 진폭 변조된 RF 신호이고, 여기서 양의 진폭을 가진 신호 성분들의 엔벨로프 절대 값은 음의 진폭을 가진 신호 성분들의 엔벨로프 절대 값과 동일하다. 다른 바람직한 실시예에서, AC 공급 신호는 가변하는 진폭을 가진 RF 신호 및 LF 신호를 포함한다. 이 경우, RF 신호의 엔벨로프는 일정한 진폭을 가질 수 있지만, 또한 가변 진폭을 가질 수 있고, 여기서 변수는 LF 신호의 진폭 변수에 매칭된다. 바람직한 매칭은 LF 신호의 증가된 진폭이 RF 신호의 엔벨로프 감소 진폭에 의해 보상된다. 결과적으로, 고압 방전 램프는 일정한 진폭을 가진 광도를 방출하고 종래 기술과 비교하여 실질적으로 짧은 시간 기간들 동안 에너지가 분리된다. 결과적으로, 명멸 현상은 관찰자에 의해 지각될 수 없고, 전극들의 재구성은 종래 기술에서 처럼 발생한다. 바람직한 다른 매칭 처리에서, RF 신호의 엔벨로프 진폭 및 LF 신호의 진폭은 선택되어 가능한 한 일정한 광도와 충분한 전극 재구성 사이에서 타협이 발견될 수 있다.
일반적으로, 신호 섹션들중 적어도 하나의 엔벨로프의 절대 값은 바람직하게 제 1 진폭의 범위를 포함하고, 상기 제 1 진폭의 범위 다음에는 제 2 진폭의 범위가 수반되고, 여기서 제 2 진폭의 절대 값은 제 1 진폭의 절대값보다 작다. 이 경우, 제 2 진폭은 바람직하게 제 1 진폭의 50 내지 90%, 보다 바람직하게 67%이다.
게다가, 제 3 진폭의 범위는 제공되고, 제 2 진폭은 제 1 진폭의 50 내지 90%, 바람직하게 67%이고, 제 3 진폭은 제 1 진폭의 2 내지 50%, 바람직하게 37%이다.
특히 바람직하게, 전자 안정기는 고압 방전 램프에 방출된 RF 전력을 제어하기 위한 제어 루프를 가진다. 종래 기술에 사용된 LF 회로들, 즉 AC 공급 신호로서 LF 신호를 제공하는 회로 어렌지먼트들에서, 공급 회로는 이런 목적을 위하여 측정되고, 이로부터 방출된 전력에 관한 결론이 도출된다. 그러나, AC 공급 신호로서 진폭 변조 RF 신호를 제공하는 본 발명에 따른 회로 어렌지먼트들에서는 본 발명에 따른 회로 어렌지먼트에서 효율성의 변동, 특히 온도에 따른 결과로서 변동으로 인해 바람직하지 않다. 그러므로 제어 루프는 바람직하게 RF 전력의 실제 값을 결정하기 위한 장치 및 RF 전력에 세트포인트 값을 입력하기 위한 세트포인트 입력 장치를 포함한다.
바람직하게, RF 전력의 실제 값을 결정하기 위한 장치는 고압 방전 램프에 방출된 RF 전류를 결정하기 위한 장치, 고압 방전 램프 양단에 존재하는 RF 전압을 결정하기 위한 장치, 및 특히 RF 전류 및 RF 전압의 아날로그 링킹에 의해 RF 전류 및 RF 전압으로부터 RF 전력의 실제 값을 결정하기 위한 장치를 포함한다. 특히 RF 전류 및 RF 전압의 최종 언급된 아날로그 링킹의 경우, RF 전력의 실제 값은 디지털 계산의 간접적 루트 없이 실제적으로 직접적으로 결정될 수 있다. 이것은 제어 루프가 가능한 한 빠르게 한다.
바람직하게, 고압 방전 램프에 방출된 RF 전류를 결정하기 위한 장치는 제 1 피크 값 정류기를 포함하고, 상기 고압 방전 램프 양단에 존재하는 RF 전압을 결정하기 위한 장치는 제 2 피크 값 정류기를 포함한다.
RF 전력의 실제 값을 결정하기 위한 장치의 바람직한 실시예들은 예를 들어 링 혼합기 또는 브리지 혼합기이다. 본래, 고압 방전 램프에서 플라즈마에 의해 허용된 바와 같은 가능한 한 빠른 폐루프 제어를 구현하는 것은 가능하다.
본 발명에 따른 회로 어렌지먼트의 바람직한 개선에서, 이런 회로 어렌지먼트는 추가로 주파수 종속, 특히 공진 부하 네트워크를 포함하고, 상기 네트워크는 RF 전류 및 RF 전압을 구동 주파수에 따라 고압 방전 램프에 제공하고, 상기 제어 루프는 추가로 RF 전력의 세트포인트 값 및 실제 값 사이의 차로부터 부하 네트워크를 구동하는 주파수 변화를 결정하기 위한 작동기를 포함한다. 이것은 특히 빠른 폐루프 제어를 허용한다.
특히 컬러 특정 방식, 즉 적어도 제 1, 제 2 및 제 3 컬러에 대해 독립적으로 제어를 실행하는 제어 루프의 설계는 바람직하다.
세트포인트 입력 장치는 현재 컬러에 일시적으로 대응하는 제어 루프에 입력될 세트포인트 값을 가변시키고 및/또는 감소된 광 세기들을 제공하기 위하여 설계될 수 있다. 이것은 광 밸브의 제한된 스텝핑(stepping)으로 인해, 스텝 진폭을 1/2 또는 1/4이고 그러므로 해상도를 2배 또는 4배하는 것을 가능하게 한다.
최종적으로, 세트포인트 입력 장치는 적어도 하나의 세트포인트 값이 특히 사용자에 의해 변화될 수 있는 인터페이스를 가질 수 있다.
이미 언급된 바와 같이, 본 발명은 추가로 본 발명에 따른 회로 어렌지먼트를 가진 투사 장치에 관한 것이다. 상기 투사 장치는 투사 램프에 방출된 에너지의 보다 개선된 이용을 허용하고 그러므로 종래 기술보다 높은 효율성을 유발한다. 이것은 상기 투사 장치들에 제공된 팬들이 현저하게 작은 크기들로 제공되게 하여, 상기 투사 장치들의 동작 동안 노이즈 레벨이 매우 바람직하게 감소되게 한다. 언급된 장점들은 본 발명에 따른 회로 어렌지먼트를 사용할 때 전류(commutation) 간격들이 고압 방전 램프를 구동하는 전류의 프로파일에 제공될 필요가 없다는 사실을 발생시킨다. 종래 기술에서, 광 밸브는 전류(commutation) 동안 광 결함들을 방지하기 위하여 구동될 필요가 있어서, 광은 렌즈로부터 멀리 지향되고 그러므로 디스플레이에 도달하지 않는다.
추가 바람직한 실시예들은 종속항들에서 발생한다.
바람직한 실시예들은 본 발명에 따른 회로 어렌지먼트를 참조하고 본 발명에 따른 투사 장치를 참조하여 언급되고 장점들은 만약 적용 가능하면 본 발명에 따른 방법에 적용할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들은 첨부된 도면들을 참조하여 하기에 보다 상세히 기술될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 투사 장치(10)의 예시적인 실시예 설계의 개략적인 도면을 도시한다. 이 투사 장치는 고압 방전 램프(12)를 가지며, 상기 고압 방전 램프의 방사된 광은 반사기(14)로부터 컬러 휠(16)로 지향된다. 컬러 휠(16)은 다른 컬러들, 이 경우 적색, 녹색 및 청색의 이색(dichroitic) 필터들의 3개의 120°세그먼트들을 포함한다. 컬러 휠(16)은 축을 중심으로 회전할 수 있고, 휠 구동 시스템(18)에 의해 구동되고, 상기 휠 구동 시스템(18)은 컬러 휠(16) 위치 및 결과적으로 고압 방전 램프(12) 출력 빔(21) 내에 있는 관련 컬러를 나타내는 출력 신호(20)를 형성한다. 컬러 휠(16) 다음의 출력 빔(22)은 이 경우 순차적으로 적색, 녹색 및 청색이다. 출력 빔(22)은 빔 분할기(23)를 통하여 이 실시예에서 변형 가능한 미러 장치인 광 밸브(24)의 표면 상으로 지향된다. 컬러화된 광의 충돌 빔(22)은 비디오 신호 입력부(28)로부터 비디오 정보를 수신하는 광 밸브 제어기(26)를 사용하여 광 밸브(24)에 의해 제공된 비디오 정보에 대응하여 변조된다. 광 밸브(24)의 표면 상에서 반사되는 컬러화된 광의 변조된 빔은 투사 렌즈(30)에 의해 미러(32) 상에 포커싱되고 재생 스크린(34) 쪽으로 반사된다. 동작 동안, 각각의 컬러는 순차적으로 광 밸브 상으로 투사되고, 이런 컬러에 대한 특정 비디오 정보를 사용하여 광 밸브(24)에 의해 변조되고 그리고 스크린(34) 상으로 투사된다. 컬러화된 이미지들은 매우 빠르게 서로를 뒤따르고 눈은 완전한 컬러화된 이미지를 형성하기 위해 개별 이미지들을 통합한다.
컬러 휠 위치에 대한 정보는 라인(35)을 통해 RF 전력의 실제 값을 결정하기 위한 장치(40)와 함께 회로 어렌지먼트(36)에 결합된 제어 루프(38) 및 제어기(26)에 제공된다. 이런 회로 어렌지먼트(36)는 추가로 인터페이스(42)를 포함하고, 상기 인터페이스를 통해 사용자는 고압 방전 램프(12)를 예를 들어 영역 지정 방식으로 구동하는 RF 전력을 측정하기 위해 장치(40)의 출력 신호내 컬러들의 상대적 성분을 세팅하는 옵션을 가진다.
도 2는 바람직한 예시적인 실시예에 따라 도 1의 제어 루프(38)의 보다 상세한 도면을 도시한다. 상기 제어 루프(38)는 세트포인트 입력 장치(44)를 가지며, 상기 세트포인트 입력 장치(44)는 RF 전력에 대한 세트포인트 값(Pset)을 미분 장치(46)에 입력하고, 상기 미분 장치(46)에는 추가로 RF 전력의 실제 값(Pact)이 공급된다. 이런 미분 장치는 제어 편차(ΔP)를 결정하고 이런 제어 편차를 작동기(48)에 공급하고, 이 경우 상기 작동기(48)는 제어 편차(ΔP)로부터 조종된 변수(ΔU)를 결정하기 위해 유니트(50)를 포함한다. 블록(50)은 룩업 테이블 또는 ΔP 및 ΔU 사이의 수식 관계를 형성할 수 있다.
제어된 변수(ΔU)는 제어 경로(52)에 공급되고, 상기 제어 경로(52)는 상기 제어 경로의 출력부에 있는 고압 방전 램프(12)를 구동하는 RF 신호를 제공한다. 이 경우, 제어 경로(52)는 VCO(전압 제어 발진기)(54)를 포함한다. 상기 VCO의 출력부에서, VCO(54)는 고압 방전 램프(12)를 구동하기 위하여 사용되는 신호를 스위치(S1)의 구동을 통해 생성하기 위하여 상기 VCO의 입력부의 변화된 전압에 대응하게 변화된 주파수(f)를 가진 신호를 제공하고, 상기 변화된 주파수(f)를 가진 신호는 제어 유니트(56)에 공급된다. 이 예시적인 실시예에서 제로 전압 스위칭을 가지는 클래스 E(class E) 스위칭 스테이지 형태인 무선주파수 스위칭 스테이지는 제어 장치(56)에 더하여, DC 전압원(Udc), 인덕턴스(Ldc), 다이오드(D1) 및 캐패시터(C1)를 포함한다. 당업자에게 명백한 바와 같이, RF 스위칭 스테이지의 다른 설계들은 예를 들어 제로 전압 스위칭을 가진 푸쉬-풀(push-pull) RF 스위칭 스테이지 형태, 제로 전압 스위칭을 가진 RF 하프 브리지 형태 또는 등등으로 제공될 수 있다.
제어 경로(52)는 추가로 공진 부하 필터(60)를 포함하고, 이 경우 상기 공진 부하 필터는 제로 전압 스위칭(ZVS)으로 동작하도록 의도된다. 제어 경로(52)의 출력에서, 고압 방전 램프(12)에는 RF 전력의 실제 값을 결정하기 위한 상기된 장치(40)를 통하여 RF 전압(U0) 및 RF 전류(I0)가 제공된다. RF 전력의 실제 값을 결정하기 위한 장치(40)의 실시예들 중 특히 바람직한 실시예들은 도 3, 4 및 5에 도시된다.
도 3은 RF 전력의 실제 값을 결정하기 위한 장치(40)의 제 1 예시적인 실시예를 도시한다. 이 실시예는 위상을 고려하지 않고 기능한다. RF 전류(I0) 및 RF 전압(U0)은 이중 피크-값 정류에 의해 각각 독립적으로 RF 전류(I0)에 비례하는 DC 전압(Udci), 및 RF 전압(U0)에 비례하는 Udcu로 전환된다. 마찬가지로 도시를 위해 도시된 고압 방전 램프(12)가 주로 저항 응답을 나타내면, 이 절차는 전력의 결정 및 전력의 폐루프 제어를 위해 완전히 충분하다. 상기 장치(40)는 Udci를 결정하기 위해 설계된 서브회로를 공급하는 트랜스포머(Tr1)를 포함한다. 이 서브회로는 캐패시터(Cki), 두 개의 다이오드들(D4 및 D5) 및 추가 캐패시터(Ctpi)를 포함한다. 다른 서브회로는 전압(Udcu)을 제공하기 위해 사용되고, 처음에 언급된 서브회로와 구조적으로 동일한 설계를 가진다. 여기에 사용된 구성요소들은 설계 Cku, D2, D3 및 Ctpu를 가진다.
도 4는 RF 전력의 실제 값을 측정하기 위한 장치(4)의 제 2 예시적인 실시예를 도시한다. 상기 장치(40)는 브리지 혼합기 회로 형태이고, 도 3의 예시적인 실시예와 대조하여 RF 전류(I0) 및 RF 전압(U0) 사이의 위상을 고려한다. 상기 장치(40)는 트랜스포머(Tr2), 두 개의 다이오드들(D6,D7), 3개의 캐패시터들(C2,C3,Ctp), 인덕턴스(Ltp) 및 측정 저항기(Rm)를 포함한다. 상기 장치(40)의 출력에서, 측정된 전압(Umdc)은 제공되고 RF 전류(I0) 및 RF 전압(U0)의 스칼라 적을 포함한다. 그러므로 전력의 정밀한 폐루프 제어는 또한 고압 방전 램프(12)의 비저항 부하 응답의 경우 구현될 수 있다.
도 5는 RF 전력의 실제 값을 측정하기 위한 장치(40)의 제 3 예시적인 실시예를 도시한다. 상기 장치(40)는 링 혼합기 회로 형태이고, 도 4의 예시적인 실시예와 동일한 방식으로 RF 전류 및 RF 전압 사이의 위상을 고려하면서 RF 전력의 실제 값을 결정하게 한다. 이것은 액티브 전력 및 그러므로 비저항 부하들 전력의 폐루프 제어를 결정할 수 있게 한다. 상기 장치(40)는 두 개의 트랜스포머들(Tr3, Tr4), 4개의 다이오드들(D8,D9,D10,D11), 캐패시터(Ctp), 인덕턴스(Ltp) 및 측정 저항기(Rm)를 포함한다.
도 6은 고압 방전 램프(12)에 공급되는 RF 전류(I0)의 시간 프로파일을 도시한다. 사인 무선주파수 발진은 이 경우 연속적인 엔벨로프(E) 사이의 쉐이딩(shading)에 의해 도시된다. 변조 기간(T)은 이 경우 8.33ms(120 Hz)이다. 상기 변조 기간은 연속적으로 반복되고 변화하지 않는다. 광 콘트래스트를 증진하기 위하여, 3 개의 짧은 딥들(dip)은 변조 기간(T) 당 제공된다. 도시된 그래프의 상부 에지에 표시된 바와 같이, 변조 기간(T)은 3개의 다른 컬러들, 즉 예시적인 실시예에서 녹색, 적색 및 청색과 연관된 3개의 시간적으로 연속적인 신호 섹션들(Sa1,Sa2,Sa3)을 가진다. 엔벌로프(E)의 평균 크기(M)는 또한 도시된다. 명확하게 도시된 바와 같이, 프로파일은 임의의 전류(commutation) 갭들을 가지지 않는다.
도 7은 도 6의 RF 전류의 시간 프로파일과 연관된 광속을 도시한다. 도 7에서, 평균 광속(MIL)은 또한 도시된다. 도 6 및 7에서 전류(I0) 및 광속(IL)의 시간 프로파일은 예를 들어 영역(A)에서 영역(C)으로 그리고 영역(B)에서 영역(D)으로 상당한 전력 변동들을 나타낸다.
도 8은 이 경우 RF 신호 및 LF 신호를 포함하는 전류(I0)의 시간 프로파일의 제 2 예시적인 실시예를 도시한다. 이 경우, RF 신호의 엔벨로프(E)는 가변 진폭을 가지며, 상기 가변 진폭은 일정한 광속(IL)을 유발하는 방식으로 LF 신호의 가변 진폭에 매칭된다. 도 8의 도면에서, 신호 프로파일의 최상부 연속 라인 및 신호 프로파일의 최하부 연속 라인은 엔벨로프(E)를 형성한다. LF 성분(ILF)의 시간 프로파일이 두 개의 연속적인 기간들에서 수학적 부호를 변화시키는 것은 명백하다.
도 9는 전류(I0)의 시간 프로파일의 제 3 예시적인 실시예를 도시하고, 이 경우 도 8의 예시적인 실시예에서 처럼, 상기 전류(I0)의 시간 프로파일은 RF 신호 및 LF 신호를 포함한다. 이 경우, RF 신호의 엔벨로프는 다시 일정한 진폭을 가지며, LF 신호는 가변 진폭을 가진다. 이 진폭은 굵게 도시된 LF 신호(ILF)의 프로파일을 포함하고, 일정한 진폭의 RF 신호(IRF)는 상기 LF 신호(ILF) 상에 중첩된다. 다시 3개의 컬러들과 연관된 신호 섹션들(Sa1,Sa2,Sa3)은 도시된다.
컬러 휠 회전 수 컬러 시퀀스 전류 진폭(상대적) 지속 기간[㎲] 지속 기간(상대적) 회전 기간[㎲]
1111111 Y1-노랑색 87.18% 602 14.45% 4136
M1-자홍색 87.18% 409 9.82%
G1-녹색 87.18% 567 13.61%
GND50-어두운 녹색(근 어두움) 41.51% 132 3.17%
R1-적색 113.12% 1015 24.36%
C1-청록색 87.18% 589 14.13%
B1-청색 130.77% 822 19.73%
22222222 Y2-노랑색 87.18% 497 11.93% 4198
YND50-어두운 노랑색(근 어두움) 41.51% 123 2.95%
M2-자홍색 87.18% 409 9.82%
G2-녹색 87.18% 721 17.30%
R2-적색 113.12% 1033 24.29%
C2-청록색 87.18% 492 11.81%
CND50-어두운 청록색(근 어두움) 40.48% 119 2.86%
B2-청색 130.77% 804 19.29%
3333333 Y3-노랑색 87.18% 602 14.45% 4136
M3-자홍색 87.18% 409 9.82%
G3-녹색 87.18% 567 13.61%
GND50-어두운 녹색(근 어두움) 41.51% 132 3.17%
R3-적색 113.12% 1015 24.36%
C3-청록색 87.18% 589 14.13%
B3-청색 130.77% 822 19.73%
44444444 Y4-노랑색 87.18% 497 11.93% 4198
YND50-어두운 노랑색(근 어두움) 41.51% 123 2.95%
M4-자홍색 87.18% 409 9.82%
G4-녹색 87.18% 721 17.30%
R4-적색 113.12% 1033 24.79%
C4-청록색 87.18% 492 11.81%
CND50-어두운 청록색(근 어두움) 40.48% 119 2.86%
B4-청색 130.77% 804 19.29%
상기 테이블은 적색, 녹색, 청색, 노랑색, 자홍색, 청록색을 가진 6개의 세그먼트 컬러 휠을 사용하는 후방 투사 텔레비젼에서 광 변조 실행 시퀀스를 나타낸다. 컬러 휠은 언급된 바와 같이 다른 컬러들의 6개의 세그먼트들을 가지며, 다른 상태들, 예를 들어 "어두운 녹색" 또는 "어두운 노랑색"은 고압 방전 램프를 디밍(dimming)함으로써 생성된다. 주파수는 컬러 휠 회전 수만큼 하기에 생성된 4개의 다른 사이클들을 가진다. 테이블은 상대적 전류 진폭, ㎲의 지속 기간, % 단위의 상대적 지속 기간 및 대응 사이클의 회전 당 기간을 제공한다. 동작하는 RF 주파수는 5.6MHz이다.

Claims (19)

  1. 고압 방전 램프(12)에 AC 공급 신호를 제공하도록 설계된 전자 안정기를 가진 고압 방전 램프(12)를 동작시키기 위한 회로 어렌지먼트로서,
    상기 AC 공급 신호는 변조 기간(T)의 시간 범위에서, 제 1, 제 2 및 제 3 컬러와 연관되는 적어도 하나의 제 1 신호 섹션(Sa1), 제 2 신호 섹션(Sa2) 및 제 3 신호 섹션(Sa3)의 직렬 시퀀스를 포함하고,
    상기 AC 공급 신호는 적어도 500 kHz의 주파수(f)를 가진 진폭 변조된 RF 신호(IRF)이고,
    양 및/또는 음의 진폭을 가진 신호 성분들의 엔벨로프(E)에 대해,
    상기 엔벨로프(E)의 절대 값이 평균 진폭(M)을 가지며,
    상기 제 1 신호 섹션(Sa1) 및/또는 상기 제 2 신호 섹션(Sa2) 및/또는 상기 제 3 신호 섹션(Sa3)은, 상기 엔벨로프(E)의 상기 절대 값이 상기 평균 진폭보다 5% 내지 100% 더 크고 및/또는 상기 엔벨로프(E)의 상기 절대 값이 상기 평균 진폭(M)보다 5% 내지 90% 더 작은, 적어도 하나의 시간 범위를 가지는 것이 적용되는,
    회로 어렌지먼트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 AC 공급 신호는 대칭적으로 진폭 변조된 RF 신호(IRF)이고, 양의 진폭을 가진 상기 신호 성분들의 상기 엔벨로프(E)의 상기 절대 값은 음의 진폭을 가진 상기 신호 성분들의 상기 엔벨로프(E)의 상기 절대 값과 동일한,
    회로 어렌지먼트.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 AC 공급 신호는 가변하는 진폭을 가진 RF 신호(IRF) 및 LF 신호(ILF)를 포함하는,
    회로 어렌지먼트.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 RF 신호(IRF)의 엔벨로프(E)는 일정한 진폭을 가지는,
    회로 어렌지먼트.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 RF 신호(IRF)의 엔벨로프(E)는 가변하는 진폭을 가지며, 상기 진폭 변화는 상기 LF 신호(ILF)의 진폭 변화에 매칭되는,
    회로 어렌지먼트.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호 섹션들(Sa1; Sa2; Sa3) 중 적어도 하나의 엔벨로프(E)의 절대 값은 제 1 진폭의 범위를 포함하고, 상기 제 1 진폭의 범위 다음에는 제 2 진폭의 범위가 수반되고, 상기 제 2 진폭의 절대 값은 상기 제 1 진폭의 절대 값 미만인,
    회로 어렌지먼트.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 진폭은 상기 제 1 진폭의 50 내지 90%, 바람직하게 67%인,
    회로 어렌지먼트.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 제 3 진폭의 범위가 더 제공되고, 상기 제 2 진폭은 상기 제 1 진폭의 50 내지 90%, 바람직하게 67%이고, 상기 제 3 진폭은 상기 제 1 진폭의 2 내지 50%, 바람직하게 37%인,
    회로 어렌지먼트.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 안정기는 상기 고압 방전 램프(12)에 방출된 RF 전력을 제어하기 위한 제어 루프(38)를 포함하는,
    회로 어렌지먼트.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제어 루프(38)는,
    상기 RF 전력의 실제 값(Pact)을 결정하기 위한 장치(40); 및
    상기 RF 전력에 대한 세트포인트 값(Pset)을 입력하기 위한 세트포인트 입력 장치(44)를 포함하는,
    회로 어렌지먼트.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 RF 전력의 상기 실제 값(Pact)을 결정하기 위한 상기 장치(40)는 링 혼합기 또는 브리지 혼합기를 포함하는,
    회로 어렌지먼트.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 RF 전력의 상기 실제 값을 결정하기 위한 상기 장치(40)는,
    상기 고압 방전 램프(12)에 방출된 RF 전류(I0)를 결정하기 위한 장치;
    상기 고압 방전 램프(12) 양단에 존재하는 RF 전압(U0)을 결정하기 위한 장치; 및
    특히 상기 RF 전류(I0) 및 상기 RF 전압(U0)의 아날로그 링킹에 의해 상기 RF 전류(I0) 및 상기 RF 전압(U0)으로부터 상기 RF 전력의 상기 실제 값(Pact)을 결정하기 위한 장치(40)를 포함하는,
    회로 어렌지먼트.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 고압 방전 램프(12)에 방출된 상기 RF 전류(I0)를 결정하기 위한 장치(40)는 제 1 피크값 정류기를 포함하고, 상기 고압 방전 램프(12) 양단에 존재하는 상기 RF 전압(U0)을 결정하기 위한 장치는 제 2 피크값 정류기를 포함하는,
    회로 어렌지먼트.
  14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    구동 주파수(f)에 따라 상기 RF 전류(I0) 및 상기 RF 전압(U0)을 상기 고압 방전 램프(12)에 제공하는 주파수 종속, 특히 공진, 부하 네트워크(60)를 더 포함하고, 상기 제어 루프(38)는,
    상기 RF 전력의 세트포인트 값(Pset) 및 실제 값(Pact) 사이의 차로부터 상기 부하 네트워크(60)를 구동하는 상기 주파수(f)의 변화를 결정하기 위한 작동기(48)를 더 포함하는,
    회로 어렌지먼트.
  15. 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 루프(38)는 컬러 특정 방식으로, 즉 적어도 상기 제 1, 제 2 및 제 3 컬러에 대해 별개로 제어를 실행하도록 설계되는,
    회로 어렌지먼트.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 세트포인트 입력 장치(44)는 현재 컬러에 일시적으로 대응하는 상기 제어 루프(38)에 입력될 상기 세트포인트 값(Pset)을 가변시키도록 설계되는,
    회로 어렌지먼트.
  17. 제 10 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세트포인트 입력 장치(44)는 인터페이스(42)를 가지며, 상기 인터페이스를 통해 적어도 하나의 세트포인트 값(Pset)은 특히 사용자에 의해 변화될 수 있는,
    회로 어렌지먼트.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 회로 어렌지먼트를 가진 투사 장치(10).
  19. 회로 어렌지먼트를 사용하여 고압 방전 램프(12)를 동작시키기 위한 방법으로서,
    변조 기간(T)으로서의 시간 범위에서, 제 1, 제 2 및 제 3 컬러와 연관된 적어도 하나의 제 1 신호 섹션(Sa1), 제 2 신호 섹션(Sa2) 및 제 3 신호 섹션(Sa3)의 직렬 시퀀스를 포함하는 AC 공급 신호로 상기 고압 방전 램프(12)를 구동하는 단계를 포함하고, 상기 AC 공급 신호는 적어도 500 kHz의 주파수(f)를 가진 진폭 변조된 RF 신호(IRF)이고,
    양 및/또는 음의 진폭을 가진 신호 성분들의 엔벨로프(E)에 대해,
    상기 엔벨로프(E)의 절대 값이 평균 진폭(M)을 가지며,
    상기 제 1 신호 섹션(Sa1) 및/또는 상기 제 2 신호 섹션(Sa2) 및/또는 상기 제 3 신호 섹션(Sa3)은, 상기 엔벨로프(E)의 절대 값이 상기 평균 진폭보다 5% 내지 100% 더 크고 및/또는 상기 엔벨로프(E)의 절대 값이 상기 평균 진폭(M)보다 5% 내지 90% 더 작은, 적어도 하나의 시간 범위를 가지는 것이 적용되는,
    고압 방전 램프 동작 방법.
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