WO2013092750A1 - Dlp-projektor und verfahren zum projizieren mindestens eines bildes auf eine projektionsfläche - Google Patents

Dlp-projektor und verfahren zum projizieren mindestens eines bildes auf eine projektionsfläche Download PDF

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WO2013092750A1
WO2013092750A1 PCT/EP2012/076214 EP2012076214W WO2013092750A1 WO 2013092750 A1 WO2013092750 A1 WO 2013092750A1 EP 2012076214 W EP2012076214 W EP 2012076214W WO 2013092750 A1 WO2013092750 A1 WO 2013092750A1
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commutation
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area
discharge lamp
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PCT/EP2012/076214
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Juergen Mueller
Norbert Magg
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Osram Gmbh
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    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Definitions

  • the present invention relates to a DLP (Digital Light Processing) -Proj ector for projecting at least an image on a projection surface, comprising at least one Entla pressure discharge lamp, a color wheel with a predetermined number of color segments and a control device for driving the discharge lamp, wherein the control device designed is to control the discharge lamp such that the at least one image is projected at a predetermined repetition rate on the Projek ⁇ tion surface, wherein the control device is further designed to drive the discharge lamp with a Stromwel ⁇ lenform, the at least one current increase for the realization of a maintenance Pulses, wherein the current waveform further comprises at least a first region, which is assigned a first frequency, and a second region, which is assigned a second frequency.
  • a DLP Digital Light Processing
  • the first region is defined by a first commutation and a subsequent second commutation
  • the second region is defined by the region between a second commutation and a subsequent first commutation.
  • the first frequency is calculated to (2 * T1), where T1 is the time between the first and the second commutation.
  • the second frequency is calculated as n
  • Ti refers to the time periods from one commutation to the next commutation within the second range and n Number of such periods within the second area.
  • the ratio of the second frequency to the first frequency defines a modulation factor.
  • the invention also relates to a corresponding method for projecting at least one image onto a projection surface by means of a DLP projector.
  • Gas discharge lamps such as those used for video projection applications, include as an essential feature a pair of tungsten electrodes. With suitable operation, small tips grow on these electrodes, which serve as a starting point for the discharge arc. Such tips have an advantageous effect on the performance of the lamp, in particular in terms of higher luminance, less Flickerneist and lower pollbrandnei- supply.
  • the challenge is to keep both the geometry and position of the tips on the electrode head stable over the life of the lamp.
  • An electrode during lamp operation, reaches temperatures near the melting point of tungsten at its foremost end facing the discharge arc. For this reason, material is continually evaporated from the top. This vaporized material must be returned to the electrode tip by suitable operation from the front of the electrode head.
  • the lamp operating mode must be closely aligned with the given customer applications. Especially in DLP
  • Fig. 1 shows in this respect a typical reflectors used in DLP Proj color wheel 10, which in the present case having six different? ⁇ che color segments 12a to 12f.
  • the individual color segments which are assigned to different colors can have a different length.
  • today's DLP projectors also use a modulation of the lamp current level synchronized with the color wheel (Unishape principle), which leads to an improvement in the useful light in terms of maximum achievable brightness, quality of color reproduction or white balance.
  • Current-over-time curves I (t) which are also called “current waveforms” in the following, usually concentrate on the requirements with regard to the modulation of the current level, ie with regard to the above-mentioned improvement of the useful light a frequency modulation, depend- has been avoided.
  • gig from Farbradtyp in particular depend on the number and length of the color segments, and its Rotationsgeschwindig ⁇ ness, which is typically 120 Hz or 180 Hz, erge ⁇ ben different current waveform patterns. typically, the number and position of the current commutations is chosen such that the resulting current waveform is as symmetrical as possible and a mean lamp frequency of 50 Hz to 90 Hz is obtained described in more detail, often from electronic S The polarity of the
  • the time ⁇ point at which a commutation is to take place is, in general mean by the time at which the color of light wech ⁇ selt, collapsed to hide the overshoot. (An exception to this is, for example, a white segment that can be commuted within the segment.)
  • a sync signal is provided which has a sync pulse in sync with the color wheel. The Sync signal of the color change and the commutation of the lamp current is synchroni ⁇ Siert.
  • Fig. 2 shows in this context a typical, from the
  • the current increase occurring in each case by way of example before a commutation in the current waveform is referred to as a so-called maintenance pulse (see, for example, US Pat. No. 6,586,892 B2) MP.
  • the maintenance pulse should preferably be before commutation for effective application.
  • portions associated with particular segments of the color wheel 10 may be exaggerated according to the Unishape principle. It depends on the n
  • the object of the present invention is to develop a generic DLP projector or a generic method such that reduced remindnei ⁇ tion and improved stabilization of the Elektrodenprit- zenposition is made possible.
  • the present invention is based on the finding that this problem can be solved in a completely surprising manner if the first and the second frequency, as defined above, differ from one another such that a modulation factor of at least 3 results. While for current waveforms with a modulation factor less than 3, see. for example, the above
  • the inventors of the present invention are of the opinion at the present time that in a choice of the modulation factor according to the invention repeated melting and cooling phases of the electrode tips will synergize to an effect which leads to a hitherto unknown stabilization of the electrode tips. At present it is assumed that with modulation factors below 3, no synergetic effect can be established since the time durations of the respective melting and cooling phases are not optimally matched to one another and thus a suitably high modulation of the electrode temperature can not be achieved. 0
  • the modulation factor leads to an additional modulation of the current intensities within a half-cycle to the effect that an additional modulation of the electrode can be reached peak temperature.
  • frequency modulation and current height modulation arise conditions that, in contrast to the already ⁇ knew waveforms, see for example Fig. 4 in the appendix or Fig. 2b of DE 10 2010 039 221 AI, to improve the stability of the electrode tips in lead to a previously unknown dimensions.
  • a current waveform according to the invention can on the one hand a reduction of the back electrode and at the other Brands ⁇ hand, a stabilization of the peak position effect. Namely, by the frequency modulation, as mentioned above, a temperature modulation in the region of the electrode tip is induced, which improves the transport of tungsten from the electric ⁇ head in the electrode tip. Is critical since ⁇ in that the current waveform of the invention has advantages with respect to the stabilization of the tip position because only very small area around the electrode tip around to be activated for the tungsten transport, compared to the processes known from the prior art current waveforms.
  • the average of the first and the two ⁇ th frequency between 30 Hz and 270 Hz, preferably between 45 Hz and 180 Hz. If the frequencies above, the advantages of the present invention can not be realized.
  • the maintenance pulse is at En ⁇ de of the first area. Characterized in that the Maintenance- pulse is at the end of the first region, the electric denspitze is located in the anodic state, heated zusharm ⁇ Lich, thus increasing its thermal modulation.
  • the first range should have a duration between 5ms and 25ms. Particularly preferred is the first Be ⁇ range between 8ms and 20ms long.
  • the DLP proj ector further comprising a voltage measuring device which is designed to determine a with the internal voltage of the discharge lamp korre ⁇ profiled value, wherein the control device is coupled to the voltage measuring apparatus, wherein the control device is designed in Determining the Unterschrei ⁇ least a predetermined threshold value for the value correlated with the burning voltage to modify the current waveform so that the modulation factor is 2.5 or less.
  • This measure avoids further coalescence of the electrodes and an associated risk of underload operation.
  • a reduction of the modulation factor can be achieved by omitting commutations, in particular in the second range, or adding commutations in the first range.
  • the DLP projector may further comprise a power determination device configured to determine a value correlated with the power converted in the discharge lamp, the power determination device being coupled to the control device, wherein the control device 1
  • the current waveform so that the modulation factor is decreased to modify upon detection of the falling below a predetermined threshold to the correlated with the reacted in the Entla pressure discharge lamp power value.
  • Fig. 1 in a schematic representation of a state of the
  • Figure 2 is a schematic representation of a first known from the prior art current waveform for operating the discharge lamp of a DLP Proj ector.
  • FIG. 3 is a schematic representation of a second known from the prior art current waveform for operating the discharge lamp of a DLP Proj ector.
  • 4 is a schematic illustration of a third current waveform known from the prior art for operating the discharge lamp of a DLP projector;
  • Figure 5 shows a schematic representation of an embodiment of a current waveform according to the invention for operating the discharge lamp of a DLP Proj ector.
  • Fig. 6 shows the course of the average burning voltage over the life of an ensemble of ten discharge ⁇ lamps when operating with a current waveform of FIG. 4 (dashed line) and when operating with a
  • Fig. 7 shows the sequence of the average Maintenance during operation ei ⁇ nes ensembles of ten discharge lamps with a current waveform of FIG. 4 (dashed line) and in operation with a current waveform of FIG.
  • Region 1 is 11.05 ms long. This corresponds to the duration of a half-wave.
  • Within the range 2 finds a Kom ⁇ mutating instead.
  • the first half-wave in the range 2 is 2.9 ms long.
  • the associated full wave would therefore be 5.8 ms long, which corresponds to a frequency of 172 Hz.
  • the second half-wave is 2.75 ms long.
  • the associated full wave would therefore be 5.5 ms long, which corresponds to a frequency of 182 Hz.
  • the modulation factor is therefore 3.93.
  • the mean lamp frequency can be calculated by determining the total duration of the two areas and taking into account that there are a total of 3 commutations.
  • the first region is therefore the longest region in terms of time, which has no commutation, whereas the second region is shorter in duration and has a commutation.
  • the first area is thus the area of the repetitive current waveform with the longest half-wave.
  • Fig. 6 shows the time course of the mean burning voltage over the life of an ensemble of ten discharge lamps for controlling the respective discharge lamp with a current waveform of Fig. 4 according to the prior art (dashed line) and with an inventive ⁇ SEN current waveform of Figure 5 (solid line).
  • Fig. 7 shows the time course of the mean so-called maintenance of an ensemble of ten discharge Lam ⁇ pen.
  • the course of egg with ⁇ ner current waveform shown in FIG. 4 operated discharge lamps is indicated by dashed lines, shown during the course of particular with an inventive current waveform shown in FIG. 5 powered discharge lamps is characterized by a solid line.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen DLP-Projektor zum Projizieren mindestens eines Bildes auf eine Projektionsfläche. Dabei wird eine Entladungslampe mit einer Stromwellenform angesteuert, die einen ersten und einen zweiten Bereich aufweist, wobei dem ersten Bereich eine erste Frequenz (f1) und dem zweiten Bereich eine zweite Frequenz (f2) zugeordnet ist. Die erste Frequenz (f1) berechnet sich zu f1=1/(2*T1), wobei T1 den Zeitraum zwischen der ersten und der zweiten Kommutierung betrifft. Die zweite Frequenz (f2) berechnet sich zu Formel (I), wobei Ti die Zeitdauern von einer Kommutierung zur nächsten Kommutierung innerhalb des Bereichs betreffen. Erfindungsgemäß beträgt ein Modulationsfaktor, der das Verhältnis aus zweiter Frequenz (f2) zu erster Frequenz (f1) betrifft, mindestens 3. Die Erfindung betrifft überdies ein entsprechendes Verfahren zum Projizieren mindestens eines Bildes.

Description

Beschreibung
DLP-Proj ektor und Verfahren zum Projizieren mindestens eines Bildes auf eine Projektionsfläche
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen DLP (digital light processing) -Proj ektor zum Projizieren mindestens eines Bildes auf eine Projektionsfläche, umfassend mindestens eine Entla¬ dungslampe, ein Farbrad mit einer vorgebbaren Anzahl von Farbsegmenten und eine Steuervorrichtung zum Ansteuern der Entladungslampe, wobei die Steuervorrichtung ausgelegt ist, die Entladungslampe derart anzusteuern, dass das mindestens eine Bild mit einer vorgebbaren Wiederholrate auf die Projek¬ tionsfläche projiziert wird, wobei die Steuervorrichtung wei- terhin ausgelegt ist, die Entladungslampe mit einer Stromwel¬ lenform anzusteuern, die mindestens eine Stromüberhöhung zur Realisierung eines Maintenance-Pulses umfasst, wobei die Stromwellenform weiterhin mindestens einen ersten Bereich, dem eine erste Frequenz zugeordnet ist, sowie einen zweiten Bereich, dem eine zweite Frequenz zugeordnet ist, umfasst.
Der erste Bereich ist durch eine erste Kommutierung und eine darauffolgende zweite Kommutierung festgelegt, wohingegen der zweite Bereich durch den Bereich zwischen einer zweiten Kommutierung und einer darauffolgenden ersten Kommutierung fest- gelegt ist. Die erste Frequenz berechnet sich zu
Figure imgf000003_0001
(2*T1), wobei Tl den Zeitraum zwischen der ersten und der zweiten Kommutierung betrifft. Die zweite Frequenz berechnet sich zu n
fi = n l(2* Ti) , wobei
i=l
Ti die Zeiträume von einer Kommutierung zur nächsten Kommu- tierung innerhalb des zweiten Bereichs betreffen und n die Anzahl derartiger Zeiträume innerhalb des zweiten Bereichs bezeichnet. Durch das Verhältnis aus der zweiten Frequenz zur ersten Frequenz ist ein Modulationsfaktor definiert. Die Erfindung betrifft überdies ein entsprechendes Verfahren zum Projizieren mindestens eines Bildes auf eine Projektionsflä¬ che mittels eines DLP-Proj ektors .
Stand der Technik
Gasentladungslampen, wie sie beispielsweise für Videoprojektionsanwendungen eingesetzt werden, enthalten als wesentliches Merkmal ein Paar Elektroden aus Wolfram. Bei geeigneter Betriebsweise wachsen an diesen Elektroden kleine Spitzen auf, die als Ansatzpunkt für den Entladungsbogen dienen. Derartige Spitzen wirken sich vorteilhaft auf die Performance der Lampe aus, insbesondere hinsichtlich höherer Leuchtdichte, geringerer Flickerneigung und geringerer Rückbrandnei- gung.
Dementsprechend ist eine Stabilisierung der Spitzen von großer Bedeutung, um die oben genannten Vorteile zu realisieren. Die Herausforderung besteht darin, sowohl die Geometrie als auch die Position der Spitzen auf dem Elektrodenkopf stabil zu halten, und das über die gesamte Lebensdauer der Lampe hinweg. Eine Elektrode erreicht während des Lampenbetriebs an ihrem vordersten, dem Entladungsbogen zugewandten Ende Temperaturen in der Nähe des Schmelzpunkts von Wolfram. Aus diesem Grund wird fortwährend Material von der Spitze verdampft. Dieses verdampfte Material muss der Elektrodenspitze durch eine geeignete Betriebsweise wieder aus dem vorderen Bereich des Elektrodenkopfs zugeführt werden.
Zusätzlich zu diesen Anforderungen an die Elektrodenstabilisierung muss die Lampenbetriebsweise eng auf die vorgegebenen Kundenapplikationen abgestimmt werden. Insbesondere in DLP-
Projektoren muss eine genaue Synchronisation mit dem dort üb- licherweise verwendeten Farbrad stattfinden. Fig. 1 zeigt in diesem Zusammenhang ein typisches, bei DLP-Proj ektoren verwendetes Farbrad 10, welches vorliegend sechs unterschiedli¬ che Farbsegmente 12a bis 12f aufweist. Wie der Darstellung in Fig. 1 zu entnehmen ist, können die einzelnen Farbsegmente, die unterschiedlichen Farben zugeordnet sind, eine unterschiedliche Länge aufweisen. Standardmäßig wird bei heutigen DLP-Proj ektoren außerdem eine mit dem Farbrad synchronisierte Modulation der Lampenstromhöhe verwendet (Unishape-Prinzip) , die zur einer Verbesserung des Nutzlichts hinsichtlich maximal erreichbarer Helligkeit, Qualität der Farbwiedergabe oder Weißabgleich führt.
Die bisher zum Betrieb der Entladungslampen verwendeten
Strom-über-Zeit-Kurven I (t) , die im Nachfolgenden auch „Stromwellenform" genannt werden, konzentrieren sich in der Regel auf die Anforderungen hinsichtlich der Modulation der Stromhöhe, also hinsichtlich der oben genannten Verbesserung des Nutzlichts. Eine zeitliche Modulation, entsprechend einer Frequenzmodulation, wurde bisher möglichst vermieden. Abhän- gig vom Farbradtyp, insbesondere abhängig von der Anzahl und der Länge der Farbsegmente, und seiner Rotationsgeschwindig¬ keit, welche typischerweise 120 Hz oder 180 Hz beträgt, erge¬ ben sich unterschiedliche Stromwellenform-Muster. Üblicherweise wird die Anzahl und Position der Stromkommutierungen so gewählt, dass die resultierende Stromwellenform möglichst symmetrisch ist und sich eine mittlere Lampenfrequenz von 50 Hz bis 90 Hz ergibt. Zum Kommutieren wird üblicherweise eine Kommutierungseinrichtung verwendet, die, wie beispielsweise in der DE 10 2007 057 772 AI genauer beschrieben, häufig aus elektronischen Schaltern besteht, die die Polarität der
Gleichstromquelle im Takt des rechteckförmigen Lampenstroms kommutieren. Bei der Kommutierung sind Überschwinger in der Praxis nicht vollständig zu vermeiden. Deshalb wird der Zeit¬ punkt, zu dem eine Kommutierung stattfinden soll, im Allge- meinen mit dem Zeitpunkt, zu dem die Farbe des Lichts wech¬ selt, zusammengelegt, um die Überschwinger auszublenden. (Eine Ausnahme von dieser Vorgehensweise ist beispielsweise ein Weiß-Segment, bei dem auch innerhalb des Segments kommutiert werden kann.) Dazu wird, wie bereits oben ausgeführt, ein Sync-Signal bereitgestellt, das synchron zum Farbrad einen Sync-Impuls aufweist. Mithilfe des Sync-Signals wird der Farbwechsel und die Kommutierung des Lampenstroms synchroni¬ siert .
Fig. 2 zeigt in diesem Zusammenhang eine typische, aus dem
Stand der Technik bekannte Stromwellenform für das in Fig. 1 dargestellte Farbrad 10 mit sechs Segmenten und einer Rotati¬ onsfrequenz von 180 Hz. Dies entspricht drei Rotationen des Farbrads 10 pro Bild, wobei das Bild mit einer Wiederholrate (frame rate) von 60 Hz projiziert wird. Pro Bildwiederholung wurden drei Kommutierungen gesetzt, woraus eine mittlere Lam¬ penfrequenz von 90 Hz resultiert. Bei der in Fig. 2 dargestellten Stromwellenform wurde die Position der Kommutierungen so gewählt, dass die resultierende Stromwellenform sym- metrisch und deshalb gleichstromfrei ist.
Die jeweils beispielhaft vor einer Kommutierung in der Stromwellenform auftretende Stromüberhöhung wird als so genannter Maintenance-Puls (siehe beispielsweise US 6,586,892 B2) MP bezeichnet. Dieser sorgt für ein stärkeres Aufschmelzen der jeweils als Anode arbeitenden Elektrode im vorderen Bereich, der dann durch die Oberflächenspannung des Wolframs zusammengezogen wird und sich nach der anschließenden Kommutierung wieder erkaltet. Wird dieses Verfahren in entsprechenden Zeitabständen wiederholt, bildet sich langsam eine Spitze heraus. Der Maintenance-Puls sollte dabei für eine effektive Anwendung bevorzugt vor der Kommutierung liegen.
Bei einer Stromwellenform können weiterhin Abschnitte, die bestimmten Segmenten des Farbrads 10 zugeordnet sind, gemäß dem Unishape-Prinzip überhöht sein. Dabei kommen je nach dem n
5 umzusetzenden Ziel unterschiedliche Segmente in Betracht. Soll beispielsweise eine sehr gute Helligkeit erzielt werden, werden der oder die hellen Abschnitte der Stromwellenform überhöht. Soll eine gute Farbwiedergabe realisiert werden, werden die Segmente überhöht, die im Spektrum der Entladungs¬ lampe weniger vorhanden sind, beispielsweise Blau oder Rot. In der in Fig. 2 dargestellten Stromwellenform ist beispielhaft ein entsprechender Strompuls SP eingezeichnet.
Da die mittlere Leistung unabhängig von den vorhandenen
Strompulsen SP oder Maintenance-Pulsen MP vorgegeben ist, ist die Amplitude anderer Bereiche der Stromwellenform zu redu¬ zieren, wenn Stromüberhöhungen SP bzw. MP vorgesehen werden. Eine Überhöhung SP erstreckt sich über ein gesamtes Segment 12, weshalb eine Stromwellenform für ein bestimmtes Farbrad zu designen ist.
Die in Fig. 3 dargestellte, aus dem Stand der Technik bekannte Stromwellenform wurde ebenfalls für das in Fig. 1 darge¬ stellte Farbrad 10 erzeugt. Pro Bildwiederholung wurden hier jedoch nur zwei Kommutierungen gesetzt, woraus eine mittlere Lampenfrequenz von 60 Hz resultiert. Die Position der Kommutierungen wurde dabei wieder so gewählt, dass die resultie¬ rende Stromwellenform symmetrisch ist. Bei der in Fig. 3 dargestellten Stromwellenform ist zu berücksichtigen, dass aus SP1 in der nächsten Halbwelle ein MP wird, da dann eine Kom- mutierung nach dieser Stromüberhöhung gesetzt ist. Im Prinzip gibt es nur zwei verschiedene Stromüberhöhungen: eine kurze mit 0,63 ms Länge und eine lange mit 1,28 ms Länge. Je nach¬ dem, ob eine Kommutierung folgt oder nicht, handelt es sich um einen MP oder eben eine einfache Stromüberhöhung SP.
Die in den Fig. 2 und Fig. 3 dargestellten Stromwellenformen erfüllen die Vorgaben eines DLP-Proj ektorherstellers hin¬ sichtlich des Nutzlichts. Trotzdem zeigt sich bei der Verwendung beider Stromwellenformen ein unerwünschter Elektroden- ,
6
Rückbrand, sodass nur eine verhältnismäßig kurze Lebensdauer in Aussicht gestellt werden kann.
Fig. 4 zeigt eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte Stromwellenform. Diese weist einen Bereich 1 auf, in dem die dargestellte Halbwelle 8,33 ms lang ist. Die zugehörige Voll¬ welle wäre demnach 16,67 ms lang. Demnach beträgt die erste Frequenz vorliegend 60 Hz. Im Bereich 2 ist die erste Halb¬ welle 4,40 ms lang, die zugehörige Vollwelle wäre 8,80 ms lang. Die Frequenz beträgt demnach 1/8,80 ms = 113,60 Hz. Die zweite Halbwelle im Bereich 2 ist 3,94 ms lang. Die zugehörige Vollwelle würde demnach 7,88 ms betragen. Die Frequenz betrüge demnach 127 Hz. Der Modulationsfaktor, berechnet aus dem Verhältnis der mittleren Frequenz des zweiten Bereichs, der so genannten zweiten Frequenz, zur ersten Frequenz, be- trägt demnach 2,0.
Eine derartige Stromwellenform hat demnach einen moderaten Modulationsfaktor und ist aus der Not heraus entstanden, weil kein anderes passendes Kommutierungsmuster für das in Fig. 1 vorgegebene Farbrad machbar war.
Eine weitere Stromwellenform mit einem Modulationsfaktor ungleich 1 ist bekannt aus der nachveröffentlichten DE 10 2010 039 221 AI, siehe dort Fig. 2b. Ein nach dem eingangs genannten Algorithmus berechneter Modulationsfaktor beträgt für die dort dargestellte Stromwellenform 2,2.
Ein Betrieb eines DLP-Proj ektors mit einer Stromwellenform gemäß Fig. 4 zeigt leider keine signifikante Verbesserung hinsichtlich Rückbrandneigung und Stabilisierung der Elektrodenspitzenposition im Vergleich zu den in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellten Stromwellenformen. Hierauf wird weiter unten mit Bezug auf die Fig. 6 und 7 noch detaillierter eingegangen werden . Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen gattungsgemäßen DLP-Proj ektor bzw. ein gattungsgemäßes Verfahren derart weiterzubilden, dass reduzierte Rückbrandnei¬ gung und eine verbesserte Stabilisierung der Elektrodenspit- zenposition ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen DLP-Proj ektor mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 7.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich diese Aufgabe in völlig überraschender Weise lösen lässt, wenn die erste und die zweite Frequenz, so wie sie eingangs definiert wurden, sich derart voneinander unterscheiden, dass sich ein Modulationsfaktor ergibt, der mindestens 3 beträgt. Während sich für Stromwellenformen mit einem Modulationsfaktor unter 3, vgl. beispielsweise die obigen
Ausführungen zur der in Fig. 4 dargestellten Stromwellenform, hinsichtlich Leuchtdichte, Flickerneigung und Rückbrandnei¬ gung keinerlei positiven Effekte bemerkbar machen, ändert sich dies schlagartig, sobald ein Modulationsfaktor von 3 überschritten wird. Die eigentliche Ursache für dieses Ver¬ halten ist noch nicht endgültig geklärt. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung sind zum gegenwärtigen Zeitpunkt der Ansicht, dass sich bei einer erfindungsgemäßen Wahl des Modulationsfaktors wiederholte Aufschmelz- und Abkühlphasen der Elektrodenspitzen synergetisch zu einem Effekt aufschaukeln, der zu einer bisher nicht gekannten Stabilisierung der Elektrodenspitzen führt. Gegenwärtig wird vermutet, dass sich bei Modulationsfaktoren unter 3 keine synergetische Wirkung einstellen kann, da die zeitlichen Dauern der jeweiligen Auf- schmelz- und Abkühlphasen nicht optimal aufeinander abgestimmt sind und damit keine geeignet hohe Modulation der Elektrodentemperatur erreicht werden kann. 0
o
Es wird weiterhin vermutet, dass die Kombination eines erfin¬ dungsgemäßen Modulationsfaktors mit einer zusätzlichen Modulation der Stromstärken innerhalb einer Halbwelle zu dem Effekt führt, dass eine zusätzliche Modulation der Elektroden- Spitzentemperatur erreicht werden kann. Erst durch die Kombination aus Frequenzmodulation und Stromhöhenmodulation ergeben sich Verhältnisse, die im Gegensatz zu den bereits be¬ kannten Wellenformen, siehe beispielsweise Fig. 4 im Anhang oder Fig. 2b der DE 10 2010 039 221 AI, zu einer Verbesserung der Stabilität der Elektrodenspitzen in einem bisher nicht bekannten Maße führen. Vorteilhafterweise ist es möglich, ei¬ ne benötigte Modulation der Elektrodentemperatur durch verschiedene Kombinationen aus Frequenz- und Stromhöhenmodulati¬ onen zu erreichen, wodurch sich mehr Flexibilität bei der An- passung auf ein konkretes Farbrad ergibt.
Mittels einer erfindungsgemäßen Stromwellenform lässt sich zum einen eine Reduktion des Elektrodenrückbrands und ande¬ rerseits eine Stabilisierung der Spitzenposition bewirken. Durch die Frequenzmodulation wird nämlich, wie oben erwähnt, auch eine Temperaturmodulation im Bereich der Elektrodenspitze induziert, die den Transport von Wolfram aus dem Elektro¬ denkopf in die Elektrodenspitze verbessert. Entscheidend da¬ bei ist, dass die erfindungsgemäße Stromwellenform Vorteile bezüglich der Stabilisierung der Spitzenposition aufweist, weil im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Stromwellenformen nur sehr kleine Bereich um die Elektrodenspitze herum für den Wolframtransport aktiviert werden.
Im Ergebnis lässt sich mittels erfindungsgemäßer Stromwellenformen ein deutlich verbesserter Spannungsverlauf und eine Lampenlebensdauer erzielen, die um mehr als 50% gegenüber dem Stand der Technik erhöht sein kann.
Bei einschlägigen Tests wurde herausgefunden, dass sich die vorteilhaften Effekte insbesondere dann einstellen, wenn der Modulationsfaktor maximal 8 beträgt. Es wird vermutet, dass _
y sich bei einem Modulationsfaktor über 8 keine geeignet hohe thermische Modulation der Elektroden mehr erreichen lässt. Bevorzugt beträgt der Mittelwert aus der ersten und der zwei¬ ten Frequenz zwischen 30 Hz und 270 Hz, bevorzugt zwischen 45 Hz und 180 Hz. Liegen die Frequenzen darüber, lassen sich die Vorteile der vorliegenden Erfindung nicht realisieren.
Besonders bevorzugt befindet sich der Maintenance-Puls am En¬ de des ersten Bereichs. Dadurch, dass sich der Maintenance- Puls am Ende des ersten Bereichs befindet, wird die Elektro- denspitze, die sich im anodischen Zustand befindet, zusätz¬ lich geheizt und damit ihre thermische Modulation erhöht. Der erste Bereich ist sollte dabei eine zeitliche Länge zwischen 5ms und 25ms aufweisen. Besonders bevorzugt ist der erste Be¬ reich zwischen 8ms und 20ms lang.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der DLP-Proj ektor weiterhin eine Spannungsmessvorrichtung auf, die ausgelegt ist, einen mit der Brennspannung der Entladungslampe korre¬ lierten Wert zu bestimmen, wobei die Steuervorrichtung mit der Spannungsmessvorrichtung gekoppelt ist, wobei die Steuer- Vorrichtung ausgelegt ist, bei Feststellen des Unterschrei¬ tens eines vorgebbaren Schwellwerts für den mit der Brennspannung korrelierten Wert die Stromwellenform derart zu modifizieren, dass der Modulationsfaktor maximal 2,5 beträgt. Durch diese Maßnahme wird ein weiteres Zusammenwachsen der Elektroden und eine damit verbundene Gefahr eines Unterlast- Betriebs vermieden. Eine Reduktion des Modulationsfaktors kann dadurch erzielt werden, dass Kommutierungen, insbesondere im zweiten Bereich, ausgelassen werden oder Kommutierungen im ersten Bereich hinzugefügt werden.
Der DLP-Proj ektor kann weiterhin eine Leistungsbestimmungs- vorrichtung umfassen, die ausgelegt ist, einen mit der in der Entladungslampe umgesetzten Leistung korrelierten Wert zu bestimmen, wobei die Leistungsbestimmungsvorrichtung mit der Steuervorrichtung gekoppelt ist, wobei die Steuervorrichtung 1
weiterhin ausgelegt ist, bei Feststellen des Unterschreitens eines vorgebbaren Schwellwerts für den mit der in der Entla¬ dungslampe umgesetzten Leistung korrelierten Wert die Stromwellenform derart zu modifizieren, dass der Modulationsfaktor verringert wird. Ein Absenken des Modulationsfaktors bei ei¬ nem Lampenbetrieb mit einer Leistung, die deutlich unter der Nominalleistung liegt, beispielsweise kleiner als 80% der No¬ minalleistung, vermindert analog zur oben beschriebenen spannungsgesteuerten Reduktion des Modulationsfaktors die Gefahr des Unterlastbetriebs. Diese Maßnahme ist notwendig, da bei Lampenbetrieb mit reduzierter Leistung häufig eine zusätzliche Neigung zum Spitzenwachstum beobachtet wird.
Weitere vorteilhafte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen .
Die mit Bezug auf einen erfindungsgemäßen DLP-Proj ektor vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend, soweit anwendbar, für das erfindungsge¬ mäße Verfahren.
Kurze Beschreibung der Zeichnung (en)
Im Folgenden wird nunmehr ein Ausführungsbeispiel der vorlie- genden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung ein aus dem Stand der
Technik bekanntes Farbrad, wie es in einem DLP- Proj ektor verwendet werden kann; Fig. 2 in schematischer Darstellung eine erste aus dem Stand der Technik bekannte Stromwellenform zum Betreiben der Entladungslampe eines DLP-Proj ektors ;
Fig. 3 in schematischer Darstellung eine zweite aus dem Stand der Technik bekannte Stromwellenform zum Betreiben der Entladungslampe eines DLP-Proj ektors ; Fig. 4 in schematischer Darstellung eine dritte aus dem Stand der Technik bekannte Stromwellenform zum Betreiben der Entladungslampe eines DLP-Proj ektors ;
Fig. 5 in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Stromwellenform zum Betreiben der Entladungslampe eines DLP-Proj ektors ;
Fig. 6 den Verlauf der mittleren Brennspannung über die Lebensdauer eines Ensembles aus jeweils zehn Entladungs¬ lampen bei Betrieb mit einer Stromwellenform nach Fig. 4 (gestrichelte Linie) sowie bei Betrieb mit einer
Stromwellenform nach Fig. 5 (durchgezogene Linie); und
Fig. 7 den Verlauf der mittleren Maintenance bei Betrieb ei¬ nes Ensembles aus jeweils zehn Entladungslampen mit einer Stromwellenform nach Fig. 4 (gestrichelte Linie) sowie bei Betrieb mit einer Stromwellenform nach Fig.
5 (durchgezogene Linie) .
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Stromwellenform, wie sie bei einem erfindungsgemäßen DLP-Proj ektor zur Anwendung kommt. Der Bereich 1 ist 11,05 ms lang. Dies entspricht der Zeitdauer einer Halbwelle. Die zugehörige Vollwelle wäre demnach 22,1 ms lang. Dies entspricht einer Frequenz von 1/22,1 ms = 45 Hz. Innerhalb des Bereichs 2 findet eine Kom¬ mutierung statt. Die erste Halbwelle im Bereich 2 ist 2,9 ms lang. Die zugehörige Vollwelle wäre demnach 5,8 ms lang, was einer Frequenz von 172 Hz entspricht. Die zweite Halbwelle ist 2,75 ms lang. Die zugehörige Vollwelle wäre demnach 5,5 ms lang, was einer Frequenz von 182 Hz entspricht. Mit den eingangs genannten Formeln ist demnach f i = 45 Hz und f2 = 177 Hz. Der Modulationsfaktor beträgt demnach 3,93. Die mittlere Lampenfrequenz lässt sich berechnen, indem man die Gesamtdauer der beiden Bereiche bestimmt und berücksichtigt, dass dabei insgesamt 3 Kommutierungen stattfinden. Die drei Halbwellen benötigen demnach eine Dauer von 2,9 ms + 2,75 ms + 11,05 ms = 16,7 ms. Die mittlere Periodendauer T lässt sich dann als T = 16,7 ms / 1,5 = 11,1 ms und die mitt¬ lere Frequenz f als f = 1/T = 90 Hz angeben. Der erste Bereich ist also der zeitlich längste Bereich, der keine Kommutierung aufweist, wohingegen der zweite Bereich zeitlich kür- zer ist und eine Kommutierung aufweist. Der erste Bereich ist damit der Bereich der sich wiederholenden Stromwellenform mit der längsten Halbwelle.
Fig. 6 zeigt den zeitlichen Verlauf der mittleren Brennspannung über die Lebensdauer eines Ensembles aus zehn Entla- dungslampen bei Ansteuerung der jeweiligen Entladungslampe mit einer Stromwellenform gemäß Fig. 4 nach dem Stand der Technik (gestrichelte Linie) sowie mit einer erfindungsgemä¬ ßen Stromwellenform nach Fig. 5 (durchgezogene Linie) . Wie deutlich zu erkennen ist, steigt die Brennspannung bei An- Steuerung mit einer erfindungsgemäßen Stromwellenform über die Lebensdauer langsamer an als bei Ansteuerung der Entladungslampe mit einer aus dem Stand der Technik bekannten Stromwellenform und belegt somit eine reduzierte Rückbrand¬ neigung im Falle einer erfindungsgemäßen Stromwellenform. Fig. 7 zeigt den zeitlichen Verlauf der mittleren sogenannten Maintenance eines Ensembles aus jeweils zehn Entladungslam¬ pen. Die Maintenance ist der im sichtbaren Bereich durch eine Rechteckblende der Größe 5,0 mm x 3,8 mm mit V(Ä) -Filter ge¬ messene Lichtstrom (Y-Achsen) , welcher auf den Anfangslicht- ström normiert und über der Zeit t (=Brenndauer der Entladungslampe; X-Achse) aufgetragen ist. Der Verlauf von mit ei¬ ner Stromwellenform gemäß Fig. 4 betriebenen Entladungslampen ist wieder gestrichelt eingezeichnet, während der Verlauf von mit einer erfindungsgemäßen Stromwellenform gemäß Fig. 5 be- triebenen Entladungslampen mit einer durchgezogenen Linie gekennzeichnet ist. Unterschreitet die Maintenance einen Wert von 50 %, so hat die Lampe ihr Lebensdauerende erreicht. Wie zu erkennen ist, wird das Lebensdauerende bei Ansteuerung mit einer erfindungsgemäßen Stromwellenform deutlich später erreicht. Während bei Ansteuerung mit einer Stromwellenform nach Fig. 5 die Lebensdauer etwa 1400 Stunden beträgt, wird bei Ansteuerung mit einer Stromwellenform nach Fig. 5 eine Lebensdauer von etwa 2600 Stunden erreicht. Dies entspricht einem Zuwachs von etwa 85 %.
Andere Ausführungsformen erfindungsgemäßer Stromwellenformen weisen nur eine Halbwelle im zweiten Bereich auf. Wieder andere Ausführungsformen erfindungsgemäßer Stromwellenformen weisen im zweiten Bereich drei und noch mehr Halbwellen auf.

Claims

sprüche
DLP-Proj ektor zum Projizieren mindestens eines Bildes auf eine Projektionsfläche, umfassend:
- mindestens eine Entladungslampe;
- ein Farbrad (10) mit einer vorgebbaren Anzahl von Farbsegmenten (12a bis 12f ) ; und
- eine Steuervorrichtung zum Ansteuern der Entladungslampe, wobei die Steuervorrichtung ausgelegt ist, die Ent¬ ladungslampe derart anzusteuern, dass das mindestens ei¬ ne Bild mit einer vorgebbaren Wiederholrate auf die Pro¬ jektionsfläche projiziert wird,
wobei die Stromwellenform weiterhin mindestens einen ersten Bereich (Bereichl 1), dem eine erste Frequenz ( f i ) zugeordnet ist, sowie einen zweiten Bereich (Bereich 2), dem eine zweite Frequenz ( 2 ) zugeordnet ist, umfasst,
wobei der erste Bereich durch eine erste Kommutierung und eine darauffolgende zweite Kommutierung festgelegt ist, wobei der zweite Bereich durch den Bereich zwischen der zweiten Kommutierung und einer darauffolgenden ersten Kommutierung festgelegt ist, wobei innerhalb des zweiten Be¬ reichs weitere Kommutierungen auftreten können, wobei sich die erste Frequenz ( fi ) berechnet zu:
f i = 1/ (2*T1) ,
wobei Tl den Zeitraum zwischen der ersten und der zweiten Kommutierung betrifft;
wobei sich die zweite Frequenz ( 2 ) berechnet zu: f2 = n /(2 * ± Ti ) r
i=l
wobei Ti die Zeiträume von einer weiteren Kommutierung zur nächsten weiteren Kommutierung innerhalb des zweiten Bereichs (Bereich 2) betreffen und n die Anzahl derartiger Zeiträume innerhalb des zweiten Bereichs (Bereich 2) be¬ zeichnet ; wobei durch das Verhältnis aus zweiter Frequenz ( 2 ) zu erster Frequenz ( f i ) ein Modulationsfaktor definiert ist, dadurch gekennzeichnet,
dass der Modulationsfaktor mindestens 3 beträgt.
2. DLP-Proj ektor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Modulationsfaktor maximal 8 beträgt.
3. DLP-Proj ektor nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mittlere Frequenz zwischen 30 Hz und 270 Hz, be¬ vorzugt zwischen 45 Hz und 180 Hz, beträgt.
DLP-Proj ektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich 5 ms - 25 ms lang ist .
DLP-Proj ektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich 8 ms - 20 ms lang ist .
DLP-Proj ektor nach einem der vorhergehendne Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuervorrichtung weiterhin ausgelegt ist, die Entladungslampe mit einer Stromwellenform anzusteuern, die mindestens eine Stromüberhöhung zur Realisierung eines Maintenance-Pulses umfasst, wobei sich der Maintenance- Puls am Ende des ersten Bereichs befindet.
7. DLP-Proj ektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der DLP-Proj ektor weiterhin eine Spannungsmessvorrichtung aufweist, die ausgelegt ist, einen mit der Brenn¬ spannung der Entladungslampe korrelierten Wert zu bestimmen, wobei die Steuervorrichtung mit der Spannungsmessvorrichtung gekoppelt ist, wobei die Steuervorrichtung ausge¬ legt ist, bei Feststellen des Unterschreitens eines vor¬ gebbaren Schwellwerts für den mit der Brennspannung korrelierten Wert die Stromwellenform derart zu modifizieren, dass der Modulationsfaktor maximal 2,5 beträgt.
DLP-Proj ektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der DLP-Proj ektor weiterhin eine Leistungsbestim- mungsvorrichtung umfasst, die ausgelegt ist, einen mit der in der Entladungslampe umgesetzten Leistung korrelierten Wert zu bestimmen, wobei die Leistungsbestimmungsvorrich- tung mit der Steuervorrichtung gekoppelt ist, wobei die Steuervorrichtung weiterhin ausgelegt ist, bei Feststellen des Unterschreitens eines vorgebbaren Schwellwerts für den mit der in der Entladungslampe umgesetzten Leistung korrelierten Wert die Stromwellenform derart zu modifizieren, dass der Modulationsfaktor verringert wird.
Verfahren zum Projizieren mindestens eines Bildes auf eine Projektionsfläche mittels eines DLP-Proj ektors , der min¬ destens eine Entladungslampe umfasst, ein Farbrad (10) mit einer vorgebbaren Anzahl von Farbsegmenten (12a bis 12f) sowie eine Steuervorrichtung zum Ansteuern der Entladungslampe, wobei die Steuervorrichtung ausgelegt ist, die Ent¬ ladungslampe derart anzusteuern, dass das mindestens eine Bild mit einer vorgebbaren Wiederholrate auf die Projekti¬ onsfläche projiziert wird, wobei die Stromwellenform min¬ destens einen ersten Bereich (Bereich 1) , dem eine erste Frequenz (fi) zugeordnet ist, sowie einen zweiten Bereich (Bereich 2) , dem eine zweite Frequenz (f2) zugeordnet ist, umfasst, wobei der erste Bereich (Bereich 1) durch eine erste Kommutierung und eine darauffolgende zweite Kommu- tierung festgelegt ist, wobei der zweite Bereich (Bereich
2) durch den Bereich zwischen einer zweiten Kommutierung und einer darauffolgenden ersten Kommutierung festgelegt ist, wobei innerhalb des zweiten Bereichs weitere Kommu¬ tierungen auftreten können, wobei sich die erste Frequenz (fi) berechnet zu:
fi = 1/ (2*T1) ,
wobei Tl den Zeitraum zwischen der ersten und der zweiten Kommutierung betrifft;
wobei sich die zweite Frequenz (f2) berechnet zu: /2=«/(2*£T;),
i=l
wobei Ti die Zeiträume von einer weiteren Kommutierung zur nächsten weiteren Kommutierung innerhalb des zweiten Bereichs (Bereich 2) betreffen und n die Anzahl derartiger Zeiträume innerhalb des zweiten Bereichs (Bereich 2) be- zeichnet;
wobei durch das Verhältnis aus zweiter Frequenz (f2) zu erster Frequenz (f^ ein Modulationsfaktor definiert ist, gekennzeichnet durch folgenden Schritt:
Ansteuern der Entladungslampe mit einer Stromwellenform, deren Modulationsfaktor mindestens 3 beträgt.
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