TW552828B - Electronic circuit for operating a HID lamp, and image projector - Google Patents

Description

1 五、發明説明（ 本1月是關於#用於操作—高強度放電即D)燈的電子 a路’特別疋如申請專利範圍第！項開頭中所定義的一特 高壓（UHP)燈。 本發明尚與一具有如申請專利範圍第1項之電子電路的 影像投影機有關。 励與腑是先前技藝中知名的原理。較佳使用該等原理 ;才又〜用途但也較佳使用於，例如操作自動頭燈的用途 中b們的特徵疋一伴隨有高亮度效果之非常小的光線弧 光其V致一個非常好的整體效率。這些燈#亮度大約是 其他瓦斯放電燈亮度的二到四倍。 然而’ 些HID燈的缺點是弧光平移的影響，即這些燈 於操作期間内光線弧光之位置的改變。由進入影像產生系 統之燈產生的光線總數量之比例是隨著弧光位置的變化而 改變’故投影影像的亮度會有變化。此影響也導致影像產 生上之亮度分佈產生不良的變化。其結果是觀看者會看 見光閃爍的影響。 先前技藝中有許多種已知可用於減少此光閃爍影響的方 法。 第個方法是在其整流前，於燈電流之波形中提供一附 加的高電流脈衝。此燈電流金屬容器的特殊外形可抑制弧 光平移，並可成功地抑制光閃爍的影響。 j而，供應尚電流脈衝也有缺點，其燈鎮流器變得比用 於不同外形之燈電流的燈鎮流器大且昂貴，而燈的操 作有效期也明顯地縮短。 -4- 本紙張尺度適财S @家標準(CNS) A4規格(210X297公爱） 552828

也適合用於減少光閃爍影響的第二個方法係揭露於jp· 2000028988A亚描述於圖3中。吓文件主要是描述對另一項 裝 訂 線 門題即其}個有效期内燈光亮度逐漸改變，的解決方法 仁同T也揭硌，雖然並非明確地，那些為抑制光閃爍之 〜響而須執仃的品質評估參數。^習此項技藝者將至少間 接地k 4 JP文件中確實取得適用於減少光閃燦影響的方法 JP-2000028988A揭露-具有一光學系統42〇及一電子電路 的LCDU幾。光學系、统42〇包含一具有一反射器伯與一向 下串連接燈之整合器423的瓦斯放電燈422、一影像產生器 424、以及一物鏡425b。整合器423與一聚光鏡42化一起防護 在影像產生器424照度内的同質亮度分佈，及由影像產生器 產生的影像。電子電路適用於操作燈422。其包含一用於回 應一控制信號以提供一已控制之燈電流給燈422的燈鎮流器 、及用於產生和發出一感應器信號的亮度感應器430 、。感應器信號在此表示燈於亮度感應器之位置上所發散的 “良i比車乂感應器L號所表示的光線量和一微處理器440 中已知的參考光線量，以便根據已測量之光線量誤差產生 控制信號並將之提供給燈鎮流器。因而將產生的光線量控 制成為參考值。若光線量控制發生得夠快速，則可防止光 閃爍之影響。 .由於各種因素，瓦斯放電燈所發射的光線、量以固定功率 減少於燈的有效期間中。為了具有防護的可能性，但在燈 的整個有效期間還是有不變的亮度，在所引用之曰文刊物 JP-2000028988A中建議在燈的有效期開始時以大體上低於其 —-5 本紙張尺度相巾® ®家標準(CNS) A4規格(2i〇x297公爱) 所疋功率之功率開㉟，並隨著燈的有效期過去以增加操作 ㈣’以便得到固定的燈光亮度。然而，有在達到所 定功率的那一刻才可能發生。 一不過’ A第二方法卻有缺點如下：由於最初是以低於所 疋功率之功率開燈’故所產生之亮度大體上將比所定功率 所產生的’即這一類的投影機系統需要的是比缺少這類 控制的系統還大的燈’用以恰好在開啟時產生相同的亮度。、 此外’則燈㈣徵是感熱平衡，其僅可令人滿意地維 在限疋的功率上。在發生誤差的情形下，於燈的有效 期内可能發生反效果’因此心咖則认的控制方式將產 生一細短的燈有效期。 此外，只有在開啟時可能有對亮度的正和反的控制。這 個可此性因操作功產括古τ- ye 卞力羊k问而變侍更小，並在最後以其所定 功率刼作時完全地消失。最後應注意感應器於所揭露之電 路中脫離，舉例說明，一錯誤的内部感應器增益因子將立 P V致錯决的控制信號，並因而產生_不良的控制反應 。因此所揭露之電路i甬^ Φ. 4* 〇, « 、 k $而要特別Φ貝且複雜的感應器以 避免感應器錯誤。 二 、疋已知電路中的党度感應器不僅應在室溫下可 Λ地知作’也可在溫度高於一影像投影機内部的高溫下操 作。 若有此先前技藝，太旅日日+ ^ 本1明之一項目的為開發一用於操作 HID燈的電子電路及_另外具有這_類電子電路的影像 投影機’使整個燈有效期内可提供亮度之控制及 A7 B7 4 五、發明説明（ 構的感應器，並因此可使用較不昂貴的感應器。 此項目的已由如申請專利範圍第丨項所定義之特徵的裝 置達成。更確切的是，此項目的已由開頭第一段所描述的 電子電路達成，其中此電子電路包含一用於透過感應器信 號之高通濾波以提供控制信號的高通濾波器。 由兩通/慮波將竞度變化之極低頻成分，以及特別是其 DC成分濾波出感應器信號外。因此這些頻率成分也將不會 出現在控制信號中，並將不包含於HID燈的控制中。 •根據本發明，不像先前技藝將絕對亮度控制在一特定的 參考值，而是將亮度變化的剩餘AC成分向下控制到零。 其優點是，一方面將錯誤偏移之影響或亮度感應器錯誤 的感光度遽波出感應器信號外，而不會對控制產生不良的 影響。在不因此而損害控制品質的前提下，便非常可能使 用簡易且便宜的感應器以實現如本發明之電路。 另一方面，高通濾波器有效地允許由亮度變化之控制電 路在HID燈的整個有效期中執行的消除。同樣的，如本發 明之控制電路所執行的消除在以所定功率操作的期間内也 是可能的’特別是在正和反的方向上。 在如本發明之燈的控制下，可有效地抑制光閃爍對人類 眼睛的影響。 在一個有效的實施例中，再設計一燈鎮流器内的控制單 位以控制在控制單位之輸出上產生的電功率，而可長時間 不斷地以其所定功率等級操作HID燈。因此可最大化燈的 有效期，而另一方面其保證燈的光線輸出在其整個有效期 -7 - ^紙張尺度適用中S @家標準(CNS) A4規格(210 X 297公^^ ' " ----- 552828 A7 B7 五、發明説明（5 ) 内是最大的 其他的有效實施例均定義於從屬申請專利範圍中。 此外，本發明之目的也已由申請專利範圍第7項的特徵 達成。其中如申請專利範圍所提出之影像投影機的優點大 體上符合上述關於電子電路的優點。人類眼睛對大及黑白 表面之靜止影像晝面中光閃爍的影響特別敏感。這即是本 文對此影響之抑制特別有效之處。 說明書附有三張圖式，其中 圖1描述如本發明的一電子電路； 圖2描述如本發明之一具有一光學系統及一電子電路的 影像投影機；以及 圖3為一先前技藝的影像投影機。 現在將詳細說明與圖1至圖3有關之本發明的較佳實施例。 圖1為根據本發明所描述之一用於操作一 Hm燈的電子電 路，特別是一 UHP燈。其包含一燈鎮流器丨1〇、一亮度感應 器130、及一濾波器14〇。 將此燈鎮流器110建造為一控制單位並做為提供及控制一 用於回應一控制信號以操作HID燈322的燈電流，使HID燈在 党度感應器130之位置上發散的光線量在中期可維持不變。 圖1之壳度感應器130所產生的感應器信號代表Ηι〇燈在 亮度感應器130的位置中所發射的光線量。透遶在一濾波器 140内/慮波，此感應器彳§號轉換為控制信號。較佳將漁波器 140建造為一高通濾波器，故特別可由感應器信號，及因而 可由控制信號濾波出DC成分。 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

裝 訂

552828 A7 __- B7 五、發ϋ明(—e~J " 一 — 這有一項優·點，如前述之說明&分，冑度感應器13〇的某 些測量錯誤對控制的結果並不會有Y好的影響。 如本發明之高通;慮波控帝纟示原始感應、器信號内 的AC成分，即僅有亮度變化是合適的。舉例說明，藉由前 述之弧光平移或藉由燈從一擴散弧光狀態轉變到一聚集弧 光狀態（或聚光模式）可使亮度產生變化。由燈鎮流器11〇控 制的最初目的是產生一不會快速變化的穩定亮度，特別是 在亮度感應器130的位置内。這在建造為一控制單位的燈鎮 流器110内透過主動將控制信號維持在零等級或向下控制到 零的方式可達到。 根據本發明，若有需要，燈鎮流器u〇在任何時候皆能實 仃一正或反修正或亮度的控制，以便維持大體上固定的亮 度。 除了做為一尚通濾波器外，也可交替地將濾波器14〇建造 為一帶通濾波器，即一結合的高通及低通濾波器。而根據 燈的類型和投影系統，其將較佳具有一少於丨赫兹之較低 的切斷頻率及多於100赫兹之較高的切斷頻率。在亮度變化 頻率上之較高的切斷頻率是有利的，其對人類眼睛仍是可 感知的。相對於高通濾波器，帶通濾波器不僅切斷dc成分 ，也有利於切斷較高的頻率範圍。這簡化強加在燈鎮流器 11 〇、’、σ構上的要求，對於特定附加的高品質而言，比只有已 南通濾波之控制信號的方式更能以較簡易的方法達到穩定 性。 此外可設計濾波器110的轉換率，致使濾波器可能成為一 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210χ297公釐）-— 裝 訂

線 552828 A7 B7 五、發明説明（7 ) -- 用於除了低通或高通據波外還產生控制信號之感應器信號 的額外放大。 通常也建造燈鎮流器110,用於以其輸出長時間不斷地控 制電子功率，及由燈消耗的電功率到一所定的功率等級。 這通常是透過監督在燈鎮流器110之輸出的燈電流結果及燈 電壓完成的。#率控帝j重疊在上述用於維持平均燈功率固 定的燈電流控制上。 在兩種控制間有-互動，例如在下列情形φ : I 了解除 π度感應裔130突然指示HID燈322的亮度減弱，燈鎮流器"ο 先在燈電流中提供-增加以做為部分的亮度控制，使亮度 維持和最初一樣的固定。燈電流内的增加致使在用於燈322 之燈鎮流器110的輸出上所提供的電功率增加，並由功率控 制認定。確實允許提供給HID燈322的功率在短時間内超過 其所定值，而非長時間的。若在特定時間内亮度控制不再 -人降低已增加的燈電流，例如由於燈再次因為弧光位置的 改變而提供較亮的光線，功率控制將干擾和降低燈電流， 儘管燈精後將提供-降低的亮度。重疊的功率控制以此方 式確保燈將不以高於其所定的功率操作一較長的期間。由 於其發生得特別慢，故有益於使人類眼睛不去察覺到因功 率控制所產生之降低的燈電流及所產生之降低的燈光亮度 。在此運用到人類眼睛對緩慢的亮度變化的不靈敏性。 此外，高通的特徵在一段時間後也產生將光閃爍控制到 /肖失的控制信號’而使燈功率再次返回到其最初的值，同 時若未活化功率控制時也會如此。 -10 - 本纸張尺度適财關家標準(CNS) A械格(21GX 297公幻----- 552828

餐月之電路保證平均在燈有效期間内燈永遠以其所 的力率等級插作。其優點是最大化燈有用的有效期，且 " /、操作開始時的燈發光功效是最理想的。 圖2彳田述一具有HID燈的影像投影機以做為一用於如本發 明之私子電路的較佳應用範例。此影像投影機大體上包含 圖1的電子電路及上述有關圖3的光學系統。就其操作而言 ^ 3及2内具有相同參考數字的元件均可視為相同或 相等的。 在圖2的影像投影機中，在兩個透鏡系統425a、425b間放 置影像產生器424，並在此影像產生器424旁邊或内部放置 冗度感應器130。投影機内的電子電路因此可確保影像產生 裔424在中期内只會以固定亮度的光線照亮，且影像產生器 424投影到一螢幕426上的影像也不會受到人類眼睛可看見 之亮度變化的影響。 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

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   .一種用於操作一高強度放電（HID)燈(422)之電子電路，特 別是一特高壓（UHp)燈，包含： 燈鎮流為（110) ’其係用於提供一用於回應一控制 信號以操作HID燈(422)的已控制燈電流，及 骨度感應器（130)，其係用於產生和提供一感應器 ^號，該感應器信號表示由HID燈（422)在亮度感應器 (130)之位置内發散的光線量， 其特徵是一濾波器（140)，其係建造為一高通濾波器，用 於長1供透過感應裔信號之高通濾波的控制信號。 2 ·如申請專利範圍第丨項之電子電路，其特徵是高通濾波 器的切斷頻率在1赫茲以下。 3 .如申請專利範圍第工項之.電子電路，其特徵是將濾波器 (140)建造為一帶通濾波器。 4.:申請專利範圍第3項之電子電路，其特徵是帶通遽波 益之較低的切斷頻率在丨赫茲以下及其較高的切斷頻率 在100赫茲以上。 如申請專利範圍第i項之電子轉，其特徵是將燈鎮流 器(no)建造為一控制單位’用於回應控制信號以提供及 控制燈電流，致传中崖古 更中内冗度感應态之位置中由mD趕 (422)所發散的光線量保持不變。 如申請專利範圍第5項之電子電路，其特徵是另外建造 燈鎮流器("0)’用於控制在控制單位之輸出上所產生的 電=率，致使HID燈(422)在較長的期間内以其所定的功 率寻級不斷地操作。 -12-

   8 8 8 8 A B CD 552828 六、申請專利範圍 7 · —種具有一高強度放電（HID)燈（特別是一特高壓（UHP)燈 )之影像投影機，包含： -一光學系統（420)，其包含HID燈(422)及HID燈的向下 串連接之一用於產生一影像的影像產生器（424)，及 -如申請專利範圍第1項之電子電路， 其中在光學系統（420)中放置亮度感應器（130)，使感應器 信號表示HID燈所產生的光線量及影像產生器（424)上的 入射0 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)