WO2011147464A1 - Verfahren zur kompensation des rückbrandes von elektrodenspitzen bei hochdruckentladungslampen - Google Patents

Verfahren zur kompensation des rückbrandes von elektrodenspitzen bei hochdruckentladungslampen Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method for compensating the burn-back of electrode tips in high-pressure discharge ⁇ lamps.
  • the invention also relates to an electronic operating device for operating a high-pressure discharge lamp, which carries out this method.
  • the invention is based on a method for compensating the burn-back of electrode tips in Hochdruckentla- dungs lamps according to the preamble of the main claim.
  • Electrode tips known which imposes a current pulse on the rectangular operating current and thus accomplishes a shaping of the electrodes.
  • the current pulse causes primarily a growth of a tip on the electrode, which can reduce the rewarming of the electrode due to the progressing Brenndau ⁇ er or even completely compensate.
  • the problem with respect to the method is achieved by a method for compensating the burn-back of electrode tips in the case of high-pressure discharge wherein the power supplied to the high pressure discharge lamp is modulated at a predetermined frequency between a lower power and an upper power for a predetermined period of time.
  • This modulation causes a favorable growth of the electrode tip by the effect that tungsten is transported toward the electrode tip and electrode burn-back compen ⁇ Siert.
  • the predetermined period of time is between 30s and 10min. This is the optimal time to compensate for the backburn of the electrodes.
  • the predetermined frequency is preferably between 0.2Hz and 10Hz. At this modulation frequency, the desired effect of the method according to the invention is greatest. Particularly preferably, the predetermined frequency is between 0.5 Hz and 5 Hz. This ensures maximum efficiency of the method according to the invention.
  • the modulation frequency can be changed cyclically between a lower frequency value and an upper frequency value.
  • the process can be better adapted to dynamic changes of the electrodes.
  • the duty cycle between the upper and the lower power can be changed, in particular between 20:80 and 80:20. With this measure, the inventive method can be better adapted to different electrode shapes and electrode materials.
  • the lower power is preferably between 10% and 60% of the rated power of the high-pressure discharge lamp, and the upper power is preferably between 90% and 120% of the rated power of the high-pressure discharge lamp.
  • the effect of the method of the invention is greatest.
  • the upper power is increased from 90% to 120% of the rated power in several Steps reduced to 25% to 40% of rated power. This procedure is preferably employed when the projector is turned off and the Hochlichentla ⁇ shuts down discharge lamp slowly to ensure a quick re-ignition.
  • the electronic operating device advises the high-pressure discharge lamp after a switch-off command for a predetermined period of time. In doing so, it reduces the upper power during the predetermined time period from 90% to 120% of the rated power in several
  • Steps up to 25% to 40% of rated power The predetermined period of time is preferably between 30 seconds and 10 minutes. With this procedure, the high-pressure discharge lamp can be operated virtually on "standby", without resulting in a visible restriction for the user, since their light is not needed in these periods.
  • FIG. 1 shows a method according to the invention for compensating the burn-back of electrode tips in high-pressure discharge lamps, which is carried out in a first embodiment during the operation of the high-pressure discharge lamp
  • Fig. 2 shows a second embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a known method for reducing the time until a high-pressure discharge lamp is switched back on in a video projection apparatus
  • Fig. 4 shows a third embodiment of the invention
  • a method for compensating the burn-back of electrode tips in high-intensity discharge lamps which is performed when the high-pressure discharge lamp is switched off, the method being combined with the method for reducing the time until a high-pressure discharge lamp is switched on again in a video projection apparatus,
  • Fig. 1 shows a method of the invention for Kompensati ⁇ on the back fire of electrode tips discharge lamps at Hochdruckent-, which is performed in a first embodiment, during the operation of the high pressure discharge lamp.
  • the high-pressure discharge lamp power P L having a predetermined frequency between a low power P 0 and a obe- ren power P 0 for a predetermined time period from time ti to time t 2 sufficient modulated.
  • the lower power is about 20% of the nominal power ⁇ , and the upper power corresponds approximately to the Nomi ⁇ nal dictionary the high pressure discharge lamp.
  • a high-pressure discharge lamp is operated at its nominal power, the thermal budget of the lamp is balanced such that tungsten is liquefied at the electrode tip while the electrode itself remains in a fixed state. In this case, very little material is melted ⁇ can so that a homogeneous rounding of the tip results about the surface tension at which a discharge arc reliable and clean start. If too much power is coupled into the lamp, more material liquefies at the tip of the electrode and leads to electrode burn-back, if too little power is coupled into the lamp, the electrode tip is not liquid and therefore too cold, and the lamp tends to flicker when commutating.
  • the modulation of the burner power causes a periodic temperature increase and thus a time-varying temperature gradient across the entire electrode head.
  • Another occurring effect in the application of the method according to the invention is a tip growth on ⁇ due to the current modulation. This leads to a periodical ⁇ rule melting and cooling of the electrode tips.
  • the method according to the invention can be carried out in the first embodiment during normal operation as shown in FIG. 1 or in a second embodiment shortly before switching off the high-pressure discharge lamp as shown in FIG. If the off switch is actuated in video projectors at the time to, so the method of the invention is carried out before the actual turning off of the high pressure discharge lamp, and only after the predetermined period of time from the time point ti to the time t 2 is sufficient, the high-pressure discharge lamp is actually turned off.
  • This has the advantage that the quality of the presentation of the video projector is not affected during operation, because after pressing the power button, the image is hidden.
  • a major problem with high-pressure discharge lamps is the fact that the starting voltage for starting the high-pressure discharge lamp rises sharply with the temperature of the high-pressure discharge lamp, so that the high-pressure discharge lamps in video projectors can only be started if they are relatively cold.
  • the so-called 'instant-on' method is known from the prior art, which is shown in FIG.
  • the high pressure discharge lamp is switched off immediately, but the attached to the high pressure discharge lamp ⁇ put power is reduced in several steps before the high pressure discharge lamp is really off.
  • This has the advantage that the high-pressure discharge lamp remains in operation for a certain time after pressing the switch-off button, so that when the switch-off button is pressed inadvertently and shortly thereafter the attempt to put the projector back into operation the high-pressure discharge lamp returns to rated power can be brought and the projector is almost immediately operational again.
  • the method according to the invention for compensating the burn-back of electrode tips in high-pressure discharge lamps can advantageously be linked to the instant-on method.
  • This method is shown in FIG. 4. there is performed erfindungsge ⁇ Permitted method after pressing the Abschaltknopfes, and the high pressure discharge lamp power between an upper value P 0 and a lower value P 0 modulated, in which case discharge lamp power value of the upper high-pressure P 0 is gradually reduced.
  • the modulation of the high-pressure discharge lamp power is again carried out for a predetermined period of time, which extends from the time ti to the time t 2 .
  • the method according to the invention is not equally effective for all modulation frequencies.
  • Fig. 5 shows the high pressure discharge lamp voltage U L over time for a modulation frequency of 0.04Hz. Up to a burning time of 150 h, the average high-pressure discharge lamp voltage drops and then rises again. The high pressure discharge lamp voltage does not remain constant and also has a large variation of over 10V. In addition, the risk of bursting of a high-pressure discharge lamp burner is increased with this slow modulation.
  • FIG. 6 shows the high-pressure discharge lamp voltage U L over the burning time for the method according to the invention with a modulation frequency of 0.2 Hz.
  • the fluctuation range of the high-pressure discharge lamp voltage is lower than in the case of a modulation at 0.04 Hz, but here too it is still about 8 volts. Up to a burning time of about 120h, the high pressure discharge lamp voltage drops, then it remains relatively constant.
  • FIG. 7 shows the high-pressure discharge lamp voltage U L over the burning time for the method according to the invention with a modulation frequency of 1 Hz.
  • the burning voltage drops significantly, which shows a very strong transport of tungsten material to the electrode tip.
  • burn-back and material transport are in equilibrium and the burning voltage remains very constant at low burning voltages with a very small fluctuation range of only 2-3 volts.
  • the high-pressure discharge lamp voltage U L over the burning time for the method according to the invention with a modulation frequency of 5 Hz.
  • the high-pressure discharge lamp voltage again becomes slightly unstable, even though the fluctuation range of the high-pressure discharge lamp voltage U L with approximately 5V is still quite low.
  • the high-pressure discharge lamp voltage decreases slightly over the entire burning time, although it remains stable several times over a short burning period of about 50 hours. Overall, however, the high-pressure discharge lamp voltage is subject to greater fluctuations and can no longer be described as stable.
  • FIG. 9 shows the high-pressure discharge lamp voltage U L over the burning time for the method according to the invention with a modulation frequency of 25 Hz. At this modulation frequency no stabilization of the high-pressure discharge lamp voltage can be observed.
  • the fluctuation range of the high-pressure discharge lamp voltage here is about 6-7V, it is therefore assumed that the stabilizing effect at a modulation of 25 Hz is not or only slightly comes into play.
  • the optimal modulation frequency of the burner power in order to realize a maximum material transport to the electrode tip, thus compensating electrode burn in a mög ⁇ lichst short time is directly related to Elect ⁇ rodenform- and construction.
  • the heat ⁇ conductivity and capacity depends on the used wire diameters in the wound electrode also on the
  • the modulation frequency can not be fixedly selected but changed between a lower and an upper frequency value.
  • the change can be cyclic e.g. take place in the form of a triangular or sawtooth frequency change.
  • the variation can also take place randomly, and only a desired frequency frequency of the modulation frequencies can be set.
  • an optimal effectiveness of the erfindungsge ⁇ MAESSEN method is achieved when the temperature deviation at the electrode at a given modulation frequency is maximum. Since the heating and cooling rates can be quite different depending on the type of burner, it may be advantageous, for example, the cooling phase to choose shorter than the on ⁇ heating phase.
  • the duty ratio between the top power P 0 and lower power P 0 can thus be varied, and need not be as shown in Figures 1 to 4 is indicated at 50% lie ⁇ gen preferably, the duty ratio between the upper and the lower power is between 20..: 80 and 80:20.
  • the dynamics of the periodic expansion and contraction of the electrode can be specifically influenced.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation des Rückbrandes von Elektrodenspitzen bei Hochdruckentladungslampen, bei dem die der Hochdruckentladungslampe zugeführte Leistung während einer vorbestimmten Zeitdauer mit einer vorbestimmten Frequenz zwischen einer unteren Leistung und einer oberen Leistung moduliert wird. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein elektronisches Betriebsgerät zum Betreiben einer Hochdruckentladungslampe, welches dieses Verfahren ausführt.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Kompensation des Rückbrandes von Elektrodenspitzen bei Hochdruckentladungslampen.
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation des Rückbrandes von Elektrodenspitzen bei Hochdruckentladungs¬ lampen. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein elektronisches Betriebsgerät zum Betreiben einer Hochdruckentladungslampe, welches dieses Verfahren ausführt.
Hintergrund
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Kompensation des Rückbrandes von Elektrodenspitzen bei Hochdruckentla- dungslampen nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Aus der EP1057376 AI ist ein Verfahren zum Formen von
Elektrodenspitzen bekannt, welches einen Strompuls auf den Rechteckbetriebsstrom aufprägt und damit eine Formung der Elektroden bewerkstelligt. Der Strompuls bewirkt primär ein Aufwachsen einer Spitze auf der Elektrode, was den Rück- brand der Elektrode aufgrund der fortschreitenden Brenndau¬ er vermindern kann oder sogar vollständig kompensieren kann .
Aufgabe Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und ein Betriebsgerät zur Kompensation des Rückbrandes von Elektro¬ denspitzen bei Hochdruckentladungslampen anzugeben, mit dem eine bessere Kompensation des Rückbrandes möglich ist.
Zusammenfassung Die Lösung der Aufgabe bezüglich des Verfahrens erfolgt erfindungsgemäß mit einem Verfahren zur Kompensation des Rückbrandes von Elektrodenspitzen bei Hochdruckentladungs- lampen, wobei die der Hochdruckentladungslampe zugeführte Leistung während einer vorbestimmten Zeitdauer mit einer vorbestimmten Frequenz zwischen einer unteren Leistung und einer oberen Leistung moduliert wird. Diese Modulation bewirkt ein vorteilhaftes Wachstum der Elektrodenspitze durch den Effekt, dass Wolfram zur Elektrodenspitze hin transportiert wird, und den Elektrodenrückbrand kompen¬ siert .
Bevorzugt beträgt die vorbestimmte Zeitdauer zwischen 30s und 10min. Dies ist die optimale Zeitspanne, um den Rück- brand der Elektroden zu kompensieren. Die vorbestimmte Frequenz liegt dabei bevorzugt zwischen 0,2Hz und 10Hz. Bei dieser Modulationsfrequenz ist die erwünschte Wirkung des erfindungsgemäße Verfahrens am größten. Besonders bevorzugt beträgt die vorbestimmte Frequenz zwischen 0,5Hz und 5Hz . Damit ist eine maximale Effizienz des erfindungsgemäßen Verfahrens gewährleistet.
In einer weiterentwickelten Variante kann die Modulationsfrequenz zyklisch zwischen einem unteren Frequenzwert und einem oberen Frequenzwert verändert werden. Damit kann das Verfahren besser auf dynamische Veränderungen der Elektroden abgestimmt werden. Weiterhin kann das Tastverhältnis zwischen der oberen und der unteren Leistung verändert werden, insbesondere zwischen 20:80 und 80:20. Mit dieser Maßnahme kann das erfindungsgemäße Verfahren besser an verschiedene Elektrodenformen und Elektrodenmaterialien angepasst werden.
Die untere Leistung beträgt bevorzugt zwischen 10% und 60% der Nennleistung der Hochdruckentladungslampe, und die obere Leistung beträgt bevorzugt zwischen 90% und 120% der Nennleistung der Hochdruckentladungslampe. Bei dieser Modu¬ lationstiefe ist die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens am größten.
In einer weiteren Ausführungsform wird die obere Leistung ausgehend von 90% bis 120% der Nennleistung in mehreren Schritten bis auf 25% bis 40% der Nennleistung reduziert. Diese Vorgehensweise wird bevorzugt dann angewandt, wenn der Projektor abgeschaltet wird und die Hochdruckentla¬ dungslampe langsam heruntergefahren wird um eine schnelle Wiederzündung zu gewährleisten.
Die Lösung der Aufgabe bezüglich des elektronischen Betriebsgerätes erfolgt mit einem elektronischen Betriebsge¬ rät zum Betreiben einer Hochdruckentladungslampe wobei das elektronische Betriebsgerät oben beschriebene Verfahren durchführt.
Besonders bevorzugt betreibt das elektronische Betriebsge¬ rät die Hochdruckentladungslampe nach einem Ausschaltbefehl für eine vorbestimmte Zeitspanne weiter. Dabei reduziert es die obere Leistung während der vorbestimmten Zeitspanne ausgehend von 90% bis 120% der Nennleistung in mehreren
Schritten bis auf 25% bis 40% der Nennleistung. Die vorbestimmte Zeitspanne ist dabei bevorzugt zwischen 30s und 10min lang. Mit dieser Vorgehensweise kann die Hochdruckentladungslampe quasi auf „Standby" betrieben werden, ohne dass sich eine sichtbare Einschränkung für den Benutzer ergibt, da ihr Licht in diesen Zeiträumen nicht benötigt wird .
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kompensation des Rück- brandes von Elektrodenspitzen bei Hochdruckentladungslampen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.
Kurze Beschreibung der Zeichnung (en) Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identi¬ schen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen: Fig.l ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Kompensation des Rückbrandes von Elektrodenspitzen bei Hochdruckentladungslampen, das in einer ersten Aus- führungsform während des Betriebes der Hochdruckentladungslampe durchgeführt wird,
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Kompensation des Rückbrandes von Elektrodenspitzen bei Hochdruckentladungslampen, das beim Abschalten der Hochdruckentladungslampe durchgeführt wird,
Fig. 3 ein bekanntes Verfahren zur Verringerung der Zeit bis zum Wiedereinschalten einer Hochdruckentladungslampe in einem Videoprojektionsgerät,
Fig. 4 eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Kompensation des Rückbrandes von Elektrodenspitzen bei Hochdruckentladungslampen, das beim Abschalten der Hochdruckentladungslampe durchgeführt wird, wobei das Verfahren mit dem Verfahren zur Verringerung der Zeit bis zum Wiedereinschalten einer Hochdruckentladungslampe in einem Videoprojektionsgerät kombiniert wird,
Fig. 5 die Hochdruckentladungslampenspannung UL über der
Brenndauer für das erfindungsgemäße Verfahren mit einer Modulationsfrequenz von 0.04Hz,
Fig. 6 die Hochdruckentladungslampenspannung UL über der
Brenndauer für das erfindungsgemäße Verfahren mit einer Modulationsfrequenz von 0.2Hz,
Fig. 7 die Hochdruckentladungslampenspannung UL über der
Brenndauer für das erfindungsgemäße Verfahren mit einer Modulationsfrequenz von 1Hz,
Fig. 8 die Hochdruckentladungslampenspannung UL über der
Brenndauer für das erfindungsgemäße Verfahren mit einer Modulationsfrequenz von 5Hz,
Fig. 9 die Hochdruckentladungslampenspannung UL über der
Brenndauer für das erfindungsgemäße Verfahren mit einer Modulationsfrequenz von 25Hz. Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäße Verfahren zur Kompensati¬ on des Rückbrandes von Elektrodenspitzen bei Hochdruckent- ladungslampen, das in einer ersten Ausführungsform während des Betriebes der Hochdruckentladungslampe durchgeführt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Hoch- druckentladungslampenleistung PL mit einer vorbestimmten Frequenz zwischen einer unteren Leistung P0 und einer obe- ren Leistung P0 für eine vorbestimmte Zeitdauer, die vom Zeitpunkt ti bis zum Zeitpunkt t2 reicht, moduliert. Vor¬ zugsweise beträgt die untere Leistung etwa 20% der Nominal¬ leistung, und die obere Leistung entspricht etwa der Nomi¬ nalleistung der Hochdruckentladungslampe.
Unter Nominalleistung wird hier die vom Hochdruckentla- dungslampenhersteller spezifizierte Nennleistung der Hochdruckentladungslampe im kontinuierlichen Betrieb verstan¬ den .
Wird eine Hochdruckentladungslampe mit ihrer Nominalleis- tung betrieben, so ist der thermische Haushalt der Lampe derart austariert, dass Wolfram an der Elektrodenspitze verflüssigt wird während die Elektrode an sich in festem Zustand bleibt. Dabei wird nur sehr wenig Material aufge¬ schmolzen, so dass sich über die Oberflächenspannung eine homogene Rundung der Spitze ergibt, an der ein Entladungs- bogen zuverlässig und sauber ansetzen kann. Wird zuviel Leistung in die Lampe eingekoppelt, so verflüssigt sich mehr Material an der Elektrodenspitze und führt zu Elektro- denrückbrand, wird zuwenig Leistung in die Lampe eingekop- pelt, so ist die Elektrodenspitze nicht flüssig und damit zu kalt, und die Lampe neigt zu flackern beim Kommutieren.
Das erfindungsgemäße Verfahren bewirkt folgende Effekte:
Die Modulation der Brennerleistung bewirkt einen periodischen Temperaturhub und damit einen zeitlich variierenden Temperaturgradienten an dem gesamten Elektrodenkopf. Hier- durch kommt es insbesondere in der Nähe der Phasengrenze zwischen festem und flüssigem Wolframmaterial , zu einem periodischen Ausdehnen und Zusammenziehen der Elektrode, was in einem Materialtransport in Richtung der Elektroden- spitze resultiert. Wie beispielsweise in Fig. 7 gezeigt, kann dieser Materialtransport den normalen Rückbrand der Elektrodenspitze sogar überkompensieren und damit zu einer reduzierten Brennspannung führen.
Ein weiterer auftretender Effekt bei der Anwendung des erfindungsgemäße Verfahrens ist ein Spitzenwachstum auf¬ grund der Strommodulation. Dabei kommt es zu einem periodi¬ schen Aufschmelzen und Abkühlen der Elektrodenspitzen.
Beim Abkühlen der Elektrodenspitze kondensiert Wolfram, welches sich in der Dampfphase im Gasentladungslampenbren- ner befindet auf der Spitze und bildet eine nadeiförmige Erhebung auf der Elektrodenspitze aus. Gegenüber der Eingangs genannten EP1057376 AI ist das Spitzenwachstum aber aufgrund der geringeren Temperatur der Elektrode während der Leistungsmodulation deutlich effizienter, da weniger Wolfram von der Elektrode abdampft und das Wachstum den Rückbrand überwiegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in der ersten Ausführungsform während des normalen Betriebes, wie in Fig. 1 gezeigt, oder in einer zweiten Ausführungsform kurz vor dem Ausschalten der Hochdruckentladungslampe, wie in Fig. 2 gezeigt, durchgeführt werden. Wenn bei Videoprojektoren zum Zeitpunkt to der Ausschaltknopf betätigt wird, so wird das erfindungsgemäße Verfahren vor dem eigentlichen Ausschalten der Hochdruckentladungslampe durchgeführt, und erst nach der vorbestimmten Zeitspanne, die vom Zeitpunkt ti bis zum Zeitpunkt t2 reicht, wird die Hochdruckentladungslampe tatsächlich abgeschaltet. Dies hat den Vorteil, dass die Qualität der Darstellung des Videoprojektors während des Betriebes nicht beeinträchtigt wird, da nach dem Drücken des Abschaltknopfes das Bild ausgeblendet wird. Ein großes Problem bei Hochdruckentladungslampen ist die Tatsache, dass die Zündspannung zum Starten der Hochdruckentladungslampe mit der Temperatur der Hochdruckentladungs¬ lampe stark ansteigt, so dass die Hochdruckentladungslampen in Videoprojektoren nur gestartet werden können, wenn sie relativ kalt sind. Dies führt dazu, dass ein Videoprojek¬ tor, der ausgeschaltet wurde oftmals bis zu zwei Minuten benötigt, bis er wieder eingeschaltet werden kann, da die Hochdruckentladungslampe vor einem neuerlichen Start erst abkühlen muss. Um diesen Missstand zu verbessern, ist aus dem Stand der Technik das sogenannte , Instant-On' verfahren bekannt, welches in Fig. 3 dargestellt ist. Wird zum Zeit¬ punkt to der Ausschaltknopf des Videoprojektors gedrückt, so wird die Hochdruckentladungslampe nicht sofort abge- schaltet, sondern die an die Hochdruckentladungslampe ange¬ legte Leistung wird in mehreren Schritten reduziert, bevor die Hochdruckentladungslampe wirklich abgeschaltet wird. Dies hat den Vorteil, dass die Hochdruckentladungslampe nach Drücken des Ausschaltknopfes noch für eine bestimmte Zeit in Betrieb bleibt, so dass bei einem versehentlichen Drücken des Ausschaltknopfes und einem kurz darauf folgen¬ den Versuch, den Projektor wieder in Betrieb zu setzen die Hochdruckentladungslampe wieder auf Nennleistung gebracht werden kann und der Projektor praktisch sofort wieder be- triebsbereit ist. Selbst wenn der Wiedereinschaltversuch tatsächlich nach dem Abschalten der Hochdruckentladungslampe geschieht, so verringert sich die Zeit bis zu einem möglichen Neustart beträchtlich, da durch die Stufenweise Reduzierung der Leistung die Hochdruckentladungslampe ab- kühlt, und somit wesentlich schneller wieder zündfähig ist. Das , Instant-On' Verfahren ist daher bei immer mehr der neueren Videoprojektoren zum Standard geworden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Kompensation des Rück- brandes von Elektrodenspitzen bei Hochdruckentladungslampen kann vorteilhaft mit dem Instant-On Verfahren verknüpft werden. Dieses Verfahren ist in Fig. 4 dargestellt. Dabei wird nach dem Drücken des Abschaltknopfes das erfindungsge¬ mäße Verfahren durchgeführt, und die Hochdruckentladungs- lampenleistung zwischen einem oberen Wert P0 und einem unteren Wert P0 moduliert, wobei hier der obere Hochdruck- entladungslampenleistungswert P0 schrittweise reduziert wird. Die Modulation der Hochdruckentladungslampenleistung wird dabei wiederum für eine vorbestimmte Zeitspanne, die vom Zeitpunkt ti bis zum Zeitpunkt t2 reicht, durchgeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht für alle Modulationsfrequenzen gleich wirksam.
Fig. 5 zeigt die Hochdruckentladungslampenspannung UL über der Zeit für eine Modulationsfrequenz von 0.04Hz. Bis zu einer Brenndauer von 150 h sinkt die durchschnittliche Hochdruckentladungslampenspannung, um danach wieder anzu- steigen. Die Hochdruckentladungslampenspannung bleibt nicht konstant und hat auch eine große Schwankungsbreite von über 10V. Zudem ist die Gefahr des Berstens eines Hochdruckent- ladungslampenbrenners bei dieser langsamen Modulation erhöht .
Fig. 6 zeigt die Hochdruckentladungslampenspannung UL über der Brenndauer für das erfindungsgemäße Verfahren mit einer Modulationsfrequenz von 0.2Hz. Die Schwankungsbreite der Hochdruckentladungslampenspannung ist geringer als bei einer Modulatiopn mit 0.04 Hz, aber auch hier beträgt sie noch ca. 8 Volt. Bis zu einer Brenndauer von etwa 120h sinkt die Hochdruckentladungslampenspannung ab, dann bleibt sie relativ konstant.
Fig. 7 zeigt die Hochdruckentladungslampenspannung UL über der Brenndauer für das erfindungsgemäße Verfahren mit einer Modulationsfrequenz von 1Hz. Innerhalb der ersten 50h sinkt die Brennspannung deutlich, was einen sehr starken Transport von Wolframmaterial zur Elektrodenspitze aufzeigt. Anschließend sind Rückbrand und Materialtransport in einem Gleichgewicht und die Brennspannung verbleibt sehr konstant bei kleinen Brennspannungen mit einer sehr geringen Schwankungsbreite von nur 2-3 Volt.
Fig. 8 zeigt die Hochdruckentladungslampenspannung UL über der Brenndauer für das erfindungsgemäße Verfahren mit einer Modulationsfrequenz von 5Hz . Hier wird die Hochdruckentla- dungslampenspannung schon wieder leicht unstabil, wenngleich auch die Schwankungsbreite der Hochdruckentladungs- lampenspannung UL mit ca. 5V noch recht gering ist. Die Hochdruckentladungslampenspannung nimmt insgesamt über der Brenndauer leicht ab, wenngleich sie für kurze Brenndauerbereiche von ca. 50h mehrmals stabil bleibt. Insgesamt jedoch ist die Hochdruckentladungslampenspannung größeren Schwankungen unterworfen und kann gerade nicht mehr als stabil bezeichnet werden.
Fig. 9 zeigt die Hochdruckentladungslampenspannung UL über der Brenndauer für das erfindungsgemäße Verfahren mit einer Modulationsfrequenz von 25Hz. Bei dieser Modulationsfrequenz ist keine Stabilisierung der Hochdruckentladungslam- penspannung mehr zu beobachten. Die Schwankungsbreite der Hochdruckentladungslampenspannung liegt hier bei ca. 6-7V, es ist daher davon auszugehen, dass der stabilisierende Effekt bei einer Modulation von 25 Hz nicht oder nur geringfügig zum Tragen kommt.
Die optimale Modulationsfrequenz der Brennerleistung, um einen maximalen Materialtransport zur Elektrodenspitze zu realisieren und damit Elektrodenrückbrand in einer mög¬ lichst kurzen Zeit zu kompensieren, hängt direkt von Elekt¬ rodenform- und Aufbau ab. Beispielsweise hängt die Wärme¬ leitfähigkeit- und Kapazität von den verwendeten Draht- durchmessern ab, bei gewickelten Elektroden auch von der
Struktur und Dichte der Wicklung. Durch die hohen Temperaturen ändert sich der Struktur der Elektrode im Laufe der Lebensdauer erheblich: Beispielsweise sintert die Wicklung und bestimmte Bereiche werden dichter, während andere Be- reiche durch Abdampfung ausdünnen. Um eine optimale Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens für ein, aufgrund von Fertigungstoleranzen und dynamischen Veränderungen, breites Spektrum an verschiedenen Elektrodenformen zu garantieren, kann entsprechend die Modulati- onsfrequenz nicht fest gewählt, sondern zwischen einem unteren und einem oberen Frequenzwert verändert werden.
Die Veränderung kann dabei zyklisch z.B. in Form einer dreieckförmigen oder sägezahnförmigen Frequenzveränderung erfolgen. Die Variation kann aber auch zufallsgesteuert erfolgen, und dabei nur eine gewünschte Frequenzhäufigkeit der Modulationsfrequenzen eingestellt werden.
Weiterhin wird eine optimale Wirksamkeit der erfindungsge¬ mäßen Verfahrens erreicht, wenn der Temperaturhub an der Elektrode bei einer gegebenen Modulationsfrequenz maximal ist. Da die Aufheiz- und Abkühlraten je nach Brennertyp durchaus unterschiedlich sein können, kann es vorteilhaft sein, z.B. die Abkühlphase kürzer zu wählen als die Auf¬ heizphase. Das Tastverhältnis zwischen oberer Leistung P0 und unterer Leistung P0 kann also verändert werden, und muss nicht wie in den Fig. 1 bis 4 angedeutet bei 50% lie¬ gen. Bevorzugt liegt das Tastverhältnis zwischen der oberen und der unteren Leistung zwischen 20:80 und 80:20. Damit kann die Dynamik des periodischen Ausdehnens und Zusammen- ziehens der Elektrode gezielt beeinflusst werden.
Diese Maßnahmen sind aber stark vom Lampentyp und vor allem vom Elektrodentyp des Gasentladungslampenbrenners abhängig. Ein optimiertes Verfahren variiert daher stark von Lampentyp zu Lampentyp.
Bei der Modulation der Hochdruckentladungslampenleistung zwischen einer unteren Leistung P0 und einer oberen Leistung P0 für eine vorbestimmte Zeitdauer bei einer Modulati¬ onsfrequenz von 1Hz ergibt sich also etwa zwischen 0,2Hz und 10Hz der erstaunliche Effekt, dass die Hochdruckentla- dungslampenspannung über große Teile der Hochdruckentla- dungslampenlebensdauer gleich groß bleibt. Da die Hoch- druckentladungslampenspannung direkt von dem Elektrodenabstand des Gasentladungslampenbrenners der Hochdruckentla¬ dungslampe abhängt, bleibt also der Elektrodenabstand über große Teile der gesamten Hochdruckentladungslampenbrenndau- er gleich und verbessert die optische Performance eines Videoprojektionssystems, in dem diese Hochdruckentladungs¬ lampe eingebaut ist, erheblich. Bei einer Modulationsfre¬ quenz unter 0,2Hz erhöht sich die Gefahr von sogenannten , Lampenplatzern' signifikant. Lampenplatzer sind meistens auf das Bersten des Gasentladungslampenbrenners aufgrund von Überlastung zurückzuführen. Diese Frequenzen sind daher für den erwünschten Effekt ungeeignet.
Bei einer Modulationsfrequenz über 10Hz wird der erwünschte Effekt nicht erreicht, die Lampenspannung stabilisiert sich nicht genug, somit ist kein signifikanter Vorteil gegenüber bekannten Betriebsverfahren zu erkennen.

Claims

Verfahren zur Kompensation des Rückbrandes von Elektrodenspitzen bei Hochdruckentladungslampen, dadurch gekennzeichnet, dass die der Hochdruckentladungslampe zugeführte Leistung während einer vorbestimmten Zeitdauer mit einer vorbestimmten Frequenz zwischen einer unteren Leistung (Ρ0) und einer oberen Leistung (P0) moduliert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Zeitdauer zwischen 30s und 10min beträgt .
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Modulationsfre¬ quenz zwischen 0,2Hz und 10Hz beträgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Modulationsfrequenz zwischen 0,5Hz und 5Hz beträgt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulationsfrequenz zyklisch zwischen einem unteren Frequenzwert und einem oberen Frequenzwert verändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Tastverhältnis zwischen der oberen und der unteren Leistung verändert wird, insbesondere zwischen 20:80 und 80:20.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Leistung (Ρ0) zwischen 10% und 50% der Nennleistung der Hochdruckentladungs¬ lampe beträgt, und die obere Leistung (P0) zwischen 90% und 120% der Nennleistung der Hochdruckentladungs¬ lampe beträgt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Leistung (P0) ausgehend von 90% bis 120% der Nennleistung in mehre¬ ren Schritten bis auf 25% bis 40% der Nennleistung re- duziert wird.
9. Elektronisches Betriebsgerät zum Betreiben einer Hoch¬ druckentladungslampe, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Betriebsgerät ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführt. 10. Elektronisches Betriebsgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Betriebsgerät die Hochdruckentladungslampe nach einem Ausschaltbe¬ fehl für eine vorbestimmte Zeitspanne weiterbetreibt.
11. Elektronisches Betriebsgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es die obere Leistung (P0) wäh¬ rend der vorbestimmten Zeitspanne ausgehend von 90% bis 120% der Nennleistung in mehreren Schritten bis auf 25% bis 40% der Nennleistung reduziert.
12. Elektronisches Betriebsgerät nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Zeit¬ spanne zwischen 30s und 10min lang ist.
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