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Title:
METHOD FOR OPERATING A DISCHARGE LAMP OF A PROJECTION ARRANGEMENT AND PROJECTION ARRANGEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/058819
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for operating a discharge lamp (12) of a projection arrangement (10), wherein the projection arrangement (10) has a color wheel (14) and a ballast (16) for the discharge lamp (12), which ballast (16) provides a lamp current having at least one first waveform (WF_B) when the projection arrangement (10) of the discharge lamp (12) is operated, said waveform having a first definable commutation scheme (KS_B), and a second definable waveform (WF_A) having a second definable commutation scheme (KS_A), comprising the following steps: a) storing the first commutation scheme (KS_B) in the ballast (16) such that the first commutation scheme (KS_B) meets a specification with respect to a first criterion, wherein the first criterion describes an electrode burnback, b) storing the second commutation scheme (KS_A) in the ballast (16) such that the second commutation scheme (KS_A) meets a specification with respect to a second criterion, and c) operation of the discharge lamp (12) alternating the first (KS_B) and the second commutation scheme (KS_A), wherein a periodic brightness fluctuation of the discharge lamp (12) is used as the second criterion. The invention also relates to a corresponding projection arrangement (10).

Inventors:
MAGG NORBERT (DE)
CHEN YU CHING (TW)
SONG YU WEN (TW)
Application Number:
PCT/EP2015/072341
Publication Date:
April 21, 2016
Filing Date:
September 29, 2015
Export Citation:
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Assignee:
OSRAM GMBH (DE)
International Classes:
H05B41/285; H05B41/288; H05B41/292
Foreign References:
DE102011089592A12013-06-27
US20110221356A12011-09-15
US7023144B22006-04-04
DE102007057772A12008-06-19
EP2852261A12015-03-25
DE102011089592A12013-06-27
EP13185019A2013-09-18
US7023144B22006-04-04
US6670780B22003-12-30
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Claims:
Ansprüche

Verfahren zum Betreiben einer Entladungslampe (12) einer Projektionsanordnung (10), wobei die Projektions¬ anordnung (10) ein vorgegebenes drehbares Farbrad (14) und die Entladungslampe (12) zum Beleuchten des Far¬ brads (14) umfasst, wobei die Entladungslampe (12) zwei Elektroden aufweist, wobei die Projektionsanord¬ nung (10) ein Vorschaltgerät (16) für die Entladungs¬ lampe (12) aufweist, das im Betrieb der Projektionsan¬ ordnung (10) der Entladungslampe (12) einen als Wechselstrom ausgebildeten Lampenstrom mit zumindest einer ersten Wellenform (WF_B) bereitstellt, die ein erstes vorgebbares Kommutierungsschema (KS_B) aufweist, wel¬ ches durch einen ersten Kommutierungsvektor beschrieben wird, und einer zweiten vorgebbaren Wellenform

(WF_A) , die ein zweites vorgebbares Kommutierungssche¬ ma (KS_A) aufweist, welches durch einen zweiten Kommu¬ tierungsvektor beschrieben wird, wobei jeder Kommutierungsvektor für jede durch das Farbrad (14) als Stelle einer möglichen Strom-Kommutierung festgelegte Position einen binären Wert aufweist, sodass eine Polung der Elektroden gemäß dem jeweiligen Kommutierungsschema

(KS_B, KS_A) kommutiert wird;

folgende Schritte umfassend:

a) Ablegen des ersten Kommutierungsschemas (KS_B) in dem Vorschaltgerät (16) derart, dass das erste Kommutierungsschema (KS_B) eine Vorgabe hinsicht¬ lich eines ersten Kriteriums erfüllt, wobei das erste Kriterium einen Elektrodenrückbrand dar¬ stellt; b) Ablegen des zweiten Kommutierungsschemas (KS_A) in dem Vorschaltgerät (16) derart, dass das zweite Kommutierungsschema (KS_A) eine Vorgabe hinsicht¬ lich eines zweiten Kriteriums erfüllt; sowie c) Betreiben der Entladungslampe (12) unter Abwechs¬ lung des ersten (KS_B) und des zweiten Kommutierungsschemas (KS_A) ;

dadurch gekennzeichnet,

dass als zweites Kriterium eine periodische Hellig¬ keitsschwankung der Entladungslampe (12) verwendet wird .

2. Verfahren nach Anspruch 1,

gekennzeichnet durch folgende weiteren Schritte:

d) Ermitteln mindestens eines Betriebsparameters (IL, UB, P) der Entladungslampe (12) ; und

e) Einstellen eines zeitlichen Verhältnisses zwischen einem Betrieb gemäß dem ersten Kommutierungsschema (KS_B) und einem Betrieb gemäß dem zweiten Kommu¬ tierungsschema (KS_A) in Abhängigkeit des ermit¬ telten Betriebsparameters (IL, UB, P) .

3. Verfahren nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass als Betriebsparameter der mittlere Lampenstrom (IL) verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet,

dass bei einem mittleren Lampenstrom (IL) unter einem vorgebbaren Schwellwert der Anteil des Betriebs gemäß dem zweiten Kommutierungsschema (KS_A) überwiegt, wo- bei bei einem mittleren Lampenstrom (IL) über dem vorgebbaren Schwellwert der Anteil des Betriebs gemäß dem ersten Kommutierungsschema (KS_B) überwiegt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass als Betriebsparameter die mittlere Brennspannung (UB) verwendet wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass als Betriebsparameter die in der Entladungslampe (12) umgesetzte mittlere Leistung (P) verwendet wird.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass das erste Kommutierungsschema (KS_B) derart ge¬ wählt wird, dass sich die Lampen-Brennspannung bei Betrieb mit dem ersten Kommutierungsschema (KS_B) über einen vorgebbaren Zeitraum um nicht mehr als um 0,05 V/h, bevorzugt um nicht mehr als um 0,01 V/h er¬ höht . 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass das erste Kommutierungsschema (KS_B) derart ge¬ wählt wird, dass ein Lampenstrom mit einer Frequenz zwischen 30 und 300 Hz, insbesondere mit einer Fre- quenz zwischen 45 und 150 Hz, bereitstellbar ist.

Verfahren nach Anspruch dadurch gekennzeichnet,

dass als erstes Kommutierungsschema (KS_B) ein asym¬ metrisches Kommutierungsschema gewählt wird, insbeson¬ dere ein asymmetrisches Kommutierungsschema mit einem Frequenz-Modulationsfaktor von größer gleich 3 und kleiner gleich 8.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass das zweite Kommutierungsschema (KS_A) derart ge¬ wählt wird, dass bei Betrieb mit dem zweiten Kommutie¬ rungsschema periodische Helligkeitsschwankungen redu¬ ziert sind, insbesondere bei Vergleich zu einem Be¬ trieb mit dem ersten Kommutierungsschema (KS B) .

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass als zweites Kommutierungsschema (KS_A) ein sym¬ metrisches Kommutierungsschema gewählt wird, bevorzugt mit einer geraden Anzahl von Kommutierungen bezogen auf die Bildwiederholungsrate der Projektionsanordnung (10) .

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass das zweite Kommutierungsschema (KS_A) derart ge¬ wählt wird, dass die Zeit, innerhalb derer eine erste Elektrode, die in einer ersten Polung und in einem ersten Farbsegment angesteuert wird, in eine zweite Polung geschaltet wird und wieder zurück in die erste Polung und in das erste Farbsegment geschaltet wird, kleiner gleich 20 ms ist, entsprechend einer Wiederholfrequenz von mindestens 50 Hz.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Abwechslung statisch erfolgt.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass die Abwechslung dynamisch, insbesondere stocha tisch oder erratisch, variiert wird. 15. Verfahren nach Anspruch 14,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Variation derart erfolgt, dass nach einer vorgebbaren Zeit das eingestellte zeitliche Verhältnis zwischen einem Betrieb gemäß dem ersten Kommutierungs- Schema (KS_B) und einem Betrieb gemäß dem zweiten Kommutierungsschema (KS_A) erreicht wird.

16. Projektionsanordnung (10) mit einem vorgegebenen drehbaren Farbrad (14) und einer Entladungslampe (12) zum Beleuchten des Farbrads, wobei die Entladungslampe (12) zwei Elektroden aufweist, wobei die Projektions¬ anordnung (10) ein Vorschaltgerät (16) für die Entla¬ dungslampe (12) aufweist, mittels dessen im Betrieb der Projektionsanordnung (10) der Entladungslampe (12) ein als Wechselstrom ausgebildeter Lampenstrom mit zu- mindest einer ersten Wellenform (WF_B) bereitstellbar ist, die ein erstes vorgebbares Kommutierungsschema (KS B) aufweist, welches durch einen ersten Kommutie- rungsvektor beschreibbar ist, und einer zweiten vorgebbaren Wellenform (WF_A) , die ein zweites vorgebbares Kommutierungsschema (KS_A) aufweist, welches durch einen zweiten Kommutierungsvektor beschreibbar ist, wobei jeder Kommutierungsvektor für jede durch das Farbrad (14) als Stelle einer möglichen Strom- Kommutierung festgelegte Position einen binären Wert aufweist, sodass eine Polung der Elektroden gemäß dem jeweiligen Kommutierungsschema kommutierbar ist, wobei die Projektionsanordnung (10) eine Speichervorrichtung

(18) aufweist, in der das erste Kommutierungsschema

(KS_B) und das zweite Kommutierungsschema (KS_A) abge¬ legt sind, wobei das erste Kommutierungsschema (KS_B) eine Vorgabe hinsichtlich eines ersten Kriteriums er¬ füllt, wobei das erste Kriterium einen Elektrodenrück- brand darstellt, wobei das zweite Kommutierungsschema

(KS_B) eine Vorgabe hinsichtlich eines zweiten Kriteriums erfüllt, wobei das Vorschaltgerät (16) ausgelegt ist, die Entladungslampe (12) abwechselnd gemäß dem ersten (KS_B) und dem zweiten Kommutierungsschema

(KS_A) zu betreiben,

dadurch gekennzeichnet,

dass das zweite Kriterium eine periodische Hellig¬ keitsschwankung der Entladungslampe (12) darstellt.

Description:
Beschreibung

Verfahren zum Betreiben einer Entladungslampe einer Projektionsanordnung und Projektionsanordnung

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Be ¬ treiben einer Entladungslampe einer Projektionsanordnung, wobei die Projektionsanordnung ein vorgegebenes drehbares Farbrad und die Entladungslampe zum Beleuchten des Far ¬ brads umfasst, wobei die Entladungslampe zwei Elektroden aufweist, wobei die Projektionsanordnung ein Vorschaltge- rät für die Entladungslampe aufweist, das im Betrieb der Projektionsanordnung der Entladungslampe einen als Wechselstrom ausgebildeten Lampenstrom mit zumindest einer ersten Wellenform bereitstellt, die ein erstes vorgebba ¬ res Kommutierungsschema aufweist, welches durch einen ersten Kommutierungsvektor beschrieben wird, und einer zweiten vorgebbaren Wellenform, die ein zweites vorgebbares Kommutierungsschema aufweist, welches durch einen zweiten Kommutierungsvektor beschrieben wird, wobei jeder Kommutierungsvektor für jede durch das Farbrad als Stelle einer möglichen Strom-Kommutierung festgelegte Position einen binären Wert aufweist, sodass eine Polung der Elektroden gemäß dem jeweiligen Kommutierungsschema kom- mutiert wird, folgende Schritte umfassend: a) Ablegen des ersten Kommutierungsschemas in dem Vorschaltgerät derart, dass das erste Kommutierungsschema eine Vorgabe hinsicht ¬ lich eines ersten Kriteriums erfüllt, wobei das erste Kriterium einen Elektrodenrückbrand darstellt; b) Ablegen des zweiten Kommutierungsschemas in dem Vorschaltgerät derart, dass das zweite Kommutierungsschema eine Vorgabe hinsichtlich eines zweiten Kriteriums erfüllt; sowie c) Betreiben der Entladungslampe unter Abwechslung des ers- ten und des zweiten Kommutierungsschemas. Sie betrifft überdies eine entsprechende Projektionsanordnung.

Stand der Technik

Innerhalb der letzten Jahre wurde die Lebensdauer von Quecksilber-Höchstdrucklampen, beispielsweise OSRAM P- VIP, durch Verbesserungen in der Auslegung der Wellenformen des Lampenstroms, mit dem sie betrieben werden, deut ¬ lich erhöht. In diesem Zusammenhang ist beispielsweise aus der DE 10 2011 089 592 AI eine neue Generation von Wellenformen bekannt, die als asymmetrische Wellenformen bezeichnet werden und positive Auswirkungen auf das Wachstum und die Stabilisierung der Elektrodenspitzen zeigen. Erreicht wird dies durch eine wohldimensionierte Frequenzmodulation des Lampenstroms. Ein in der genannten Druckschrift beschriebener DLP-Proj ektor zum Projizieren mindestens eines Bildes auf eine Projektionsfläche um- fasst demnach mindestens eine Entladungslampe, ein Far ¬ brad mit einer vorgebbaren Anzahl von Farbsegmenten sowie eine Steuervorrichtung zum Ansteuern der Entladungslampe. Die Steuervorrichtung ist dabei ausgelegt, die Entla- dungslampe derart anzusteuern, dass das mindestens eine Bild mit einer vorgebbaren Wiederholrate auf die Projek ¬ tionsfläche projiziert wird. Dabei steuert die Steuervor ¬ richtung die Entladungslampe mit einer Stromwellenform an, die mindestens eine Stromüberhöhung zur Realisierung eines Maintenance-Pulses umfasst. Die Stromwellenform ih ¬ rerseits umfasst mindestens einen ersten Bereich, dem ei ¬ ne erste Frequenz fi zugeordnet ist, sowie einen zweiten Bereich, dem eine zweite Frequenz ±2 zugeordnet ist. Der erste Bereich ist durch eine erste Kommutierung und eine darauf folgende zweite Kommutierung festgelegt. Der zwei- te Bereich ist durch den Bereich zwischen einer zweiten Kommutierung und einer darauf folgenden ersten Kommutierung festgelegt. Die erste Frequenz fi berechnet sich zu: fi=l/ (2*T1), wobei TI den Zeitraum zwischen der ersten und der zweiten Kommutierung betrifft. Die zweite Fre- n

quenz f 2 berechnet sich zu: f 2 = n 1(2 * ^7) , wobei Ti die i=\

Zeiträume von einer Kommutierung zur nächsten Kommutierung innerhalb des zweiten Bereichs betreffen und n die Anzahl derartiger Zeiträume innerhalb des zweiten Be- reichs bezeichnet. Ein Modulationsfaktor ist definiert durch das Verhältnis aus zweiter Frequenz f 2 zu erster Frequenz f 1 . Wie dieser Druckschrift zu entnehmen ist, zeigen sich diese oben genannten vorteilhaften Effekte hinsichtlich des Elektrodenrückbrands , wenn der Modulati- onsfaktor mindestens 3 und maximal 8 beträgt. Die mittle ¬ re Frequenz aus erster und zweiter Frequenz beträgt zwischen 30 Hz und 270 Hz, bevorzugt zwischen 45 Hz und 180 Hz.

Beim Betrieb von Entladungslampen mit asymmetrischen Wel- lenformen wurde jedoch eine neue Art von Störungen festgestellt, die im Nachfolgenden auch als „Szintillationen" bezeichnet werden. Wie der nachveröffentlichten europäischen Patentanmeldung 13185019.0 entnommen werden kann, handelt es sich hierbei um periodische Helligkeitsschwan- kungen der Entladungslampe, die zurückzuführen sind auf eine unterschiedliche Ausbildung des Entladungsbogens, speziell im Bereich des Bogenansatzes an den jeweiligen Elektroden, in der Kathodenphase einerseits und in der Anodenphase andererseits. Das Szintillationsproblem ent- steht zum Beispiel dann, wenn die Wiederholfrequenz eines bestimmten Segments der verwendeten Wellenform in einem für das Auge störenden Frequenzbereich liegt. Gemeint ist damit also die Frequenz, mit der ein bestimmtes Segment, beispielsweise ein in der Stromhöhe angehobenes Weißseg ¬ ment, von der Anoden- zur Kathodenphase und wieder zurück zur Anodenphase einer ersten Elektrode wechselt.

Da die mittleren Frequenzen, siehe oben, in einem Bereich sind, dem das Auge folgen kann bzw. für den die Rezepto ¬ ren des Auges empfindlich sind, werden diese periodischen Helligkeitsschwankungen als störend empfunden. Szintilla- tionen sind besonders deutlich zu erkennen bei niedrigen Strömen, d.h. im Falle einer bereits über längere Zeit betriebenen, d.h. alten Entladungslampe oder im Dimm- Modus .

Um diesen unerwünschten Effekt zu vermeiden, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, einen so genannten Integratorstab zu verwenden. Dabei handelt es sich bei ¬ spielsweise um einen Hohlkörper aus Metall, der innen verspiegelt ist. Ein derartiger Integratorstab ermöglicht eine Durchmischung des Lichts der Anodenphase und der Ka- thodenphase. Dadurch können die genannten unerwünschten Effekte reduziert werden. Wird jedoch ein kurzer, kostengünstiger Integratorstab verwendet, verbleiben starke pe ¬ riodische Helligkeitsschwankungen, d.h. Szintillationen . Im Hinblick auf die Beseitigung bzw. Minimierung periodi- scher Helligkeitsschwankungen dimensionierte Integratorstäbe sind jedoch einerseits kostenintensiv, andererseits vergrößern sie den benötigten Bauraum. Beides ist unerwünscht, weshalb Integratorstäbe keine echte Option dar ¬ stellen . Eine andere Umgehungsmöglichkeit besteht darin, die oben genannte Frequenz in Bereiche zu erhöhen, in denen das menschliche Auge nicht mehr folgen kann. Damit geht je ¬ doch der Nachteil einher, dass der erwünschte, oben be- schriebene Effekt auf das Wachstum und die Stabilisierung der Elektrodenspitzen ebenfalls zurückgeht.

Der Elektrodenrückbrand kann beispielsweise unerwünscht hoch sein aufgrund einer starken Rückreflexion von Licht vom Farbrad, was zur zusätzlichen Aufheizung der Elektro- den führt.

Ein gattungsgemäßes Verfahren bzw. eine gattungsgemäße Projektionsanordnung ist bekannt aus der US 7,023,144 B2. Dort wird die Hochdruckentladungslampe abwechselnd mit einer Betriebsfrequenz zwischen 60 Hz und 1000 Hz einer- seits und einer Niederfrequenz zwischen 5 Hz und 50 Hz andererseits betrieben. Der Einschub mit der niedrigen Betriebsfrequenz beträgt mindestens eine halbe Periode und maximal fünf Perioden des niederfrequenten Wechselstroms, was in eine Zeitdauer umgerechnet zwischen 1 s und 120 s entspricht. Stetig wiederholend wird also eine Niederfrequenzphase nach einem vordefinierten Zeitintervall eines Betriebs mit der Betriebsfrequenz eingesetzt. Die Abfolge der zwei unterschiedlichen Betriebsarten hat ein striktes Timing. Der Zweck dieses Betriebsverfahrens besteht darin, so ge ¬ nanntes „Flickern" zu verhindern. Bei Flickern handelt es sich um erratische Helligkeitsschwankungen aufgrund des bekannten klassischen Bogenspringens . Derartige errati ¬ sche Helligkeitsschwankungen gehen zufällig, d.h. mit wechselnden Frequenzen, vor sich. Sie sind daher nicht periodisch. Dies liegt daran, dass während des Betriebs mit der Betriebsfrequenz parasitäre Elektrodenspitzen auf den Elektroden aufwachsen, die dazu führen, dass der Bo- genansatzpunkt in zufälliger, nicht vorhersagbarer Weise auf einer Elektrode springt.

Durch die in der genannten US 7,023,144 B2 vorgeschlagene Betriebsweise werden in den Niederfrequenzphasen unerwünschte Nebenspitzen weggeschmolzen, sodass nur eine Hauptspitze verbleibt. Damit lassen sich derartige Fli- cker-Ereignisse recht zuverlässig vermeiden

Zum weiteren Stand der Technik wird verwiesen auf die US 6,670 780 B2, bei der ebenfalls niederfrequente Einfü ¬ gungen bekannt sind, die dort jedoch dazu dienen, ein ex ¬ zessives Spitzenwachstum durch gezieltes Zurückschmelzen der Spitzen zu verhindern.

Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein gattungsgemäßes Verfahren bzw. eine gattungs ¬ gemäße Projektionsanordnung derart weiterzubilden, dass auf kostengünstige Weise den Anforderungen einerseits an eine hohe Lebensdauer und andererseits an eine szintilla- tionsfreie Darstellung, d.h. eine Darstellung ohne periodische Helligkeitsschwankungen, der Projektionsbilder möglichst weitgehend Genüge geleistet wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 sowie durch eine Projektionsanordnung mit den Merkmalen von Patentanspruch 16.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass aus der nachveröffentlichten, oben erwähnten europä- ischen Patentanmeldung 13185019.0 Betriebsformen bekannt sind, die zu einem szintillationsfreien Betrieb, d.h. zu einer Darstellung der Projektionsbilder ohne periodische Helligkeitsschwankungen, führen. Allerdings ist bei die- sen Verfahren die Lebensdauererwartung unerwünscht niedrig .

Die vorliegende Erfindung geht nun den Weg, dass die Ent ¬ ladungslampe unter Abwechslung des ersten und des zweiten Kommutierungsschemas betrieben wird, wobei das erste Kom- mutierungsschema ausgelegt ist, ein vorgebbares Kriterium hinsichtlich des Elektrodenrückbrands zu erfüllen, wobei das zweite Kommutierungsschema ausgelegt ist, eine Vorga ¬ be hinsichtlich eines zweiten Kriteriums zu erfüllen, wobei das zweite Kriterium eine periodische Helligkeits- Schwankung, d.h. Szintillationen, der Entladungslampe betrifft.

Dadurch, dass die beiden unterschiedlichen Betriebsarten abgewechselt werden, kann ein gewünschter Kompromiss zwischen Lebensdauer und Szintillationsfreiheit erzielt wer- den, der bei den bekannten Verfahren so nicht ermöglicht wurde .

Die aus dem Stand der Technik bekannten Betriebsverfahren, d.h. Wellenformen, die zu einem reduzierten Elektro- denrückbrand führen, führen, wie Untersuchungen ergeben haben, typischerweise jedoch zu periodischen Helligkeits ¬ schwankungen. Umgekehrt führen Wellenformen, die einen szintillationsfreien Betrieb ermöglichen, typischerweise zu einem erhöhten Elektrodenrückbrand .

Durch die erfindungsgemäße Lösung ist grundsätzlich die Möglichkeit geschaffen, je nach Anforderung - hierauf wird weiter unten noch deutlicher eingegangen - einen geeigneten Kompromiss zwischen reduziertem Elektrodenrück- brand und möglichst szintillationsfreiem Betrieb einzu ¬ stellen . Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich durch fol ¬ gende weiteren Schritte aus: d) Ermitteln mindestens ei ¬ nes Betriebsparameters der Entladungslampe und e) Ein ¬ stellen eines zeitlichen Verhältnisses zwischen einem Betrieb gemäß dem ersten Kommutierungsschema und einem Be- trieb gemäß dem zweiten Kommutierungsschema in Abhängig ¬ keit des ermittelten Betriebsparameters.

Wie Untersuchungen ergeben haben, spielt der Elektroden- rückbrand eine dominante Rolle bei hohen Lampenströmen, d.h. bei niedrigen Brennspannungen bzw. hohen, in der Entladungslampe umgesetzten Leistungen. Szintillationen hingegen spielen eine bedeutende Rolle bei niedrigen Strömen, d.h. bei hohen Brennspannungen bzw. niedrigen, in der Entladungslampe umgesetzten Leistungen. Insofern ermöglicht diese Ausführungsform, einen optimalen Kompro- miss zwischen geringem Elektrodenrückbrand und Szintilla ¬ tionsfreiheit zielgerichtet für eine ganz bestimmte Ent ¬ ladungslampe in ihrem aktuellen Zustand zu finden.

Wenn beispielsweise als Betriebsparameter der mittlere Lampenstrom verwendet wird, kann vorgesehen werden, dass bei einem mittleren Lampenstrom unter einem vorgebbaren Schwellwert der Anteil des Betriebs gemäß dem zweiten Kommutierungsschema überwiegt, wobei bei einem mittleren Lampenstrom über dem vorgebbaren Schwellwert der Anteil des Betriebs gemäß dem ersten Kommutierungsschema über- wiegt. Dadurch, dass im Hinblick auf den ermittelten Be- triebsparameter das zeitliche Verhältnis zwischen einem Betrieb gemäß dem ersten und dem zweiten Kommutierungs ¬ schema eingestellt wird, lassen sich nahezu optimale Wer ¬ te sowohl für den Elektrodenrückbrand als auch für die Szintillationsfreiheit erzielen.

Wie bereits angedeutet, kann als Betriebsparameter auch die mittlere Brennspannung und/oder die in der Entladungslampe umgesetzte mittlere Leistung verwendet werden.

Bevorzugt wird das erste Kommutierungsschema derart ge- wählt, dass sich die Lampen-Brennspannung bei Betrieb mit dem ersten Kommutierungsschema über einen vorgebbaren Zeitraum um nicht mehr als um 0,05 V/h, bevorzugt um nicht mehr als um 0,01 V/h erhöht. Derartige Kommutie ¬ rungsschemata sind aus dem Stand der Technik bekannt, wo- bei beispielhaft verwiesen wird auf die oben genannte DE 10 2011 089 592 AI.

Das erste Kommutierungsschema wird bevorzugt derart ge ¬ wählt, dass ein Lampenstrom mit einer Frequenz zwischen 30 Hz und 300 Hz, insbesondere mit einer Frequenz zwi- sehen 45 Hz und 150 Hz bereitstellbar ist. Bevorzugt wird in diesem Zusammenhang als erstes Kommutierungsschema ein asymmetrisches Kommutierungsschema gewählt, insbesondere ein Kommutierungsschema mit einem Frequenz-Modulations ¬ faktor von >3 und ^8. Zur Definition des Frequenz- Modulationsfaktors wird verwiesen auf die Ausführungen weiter oben im Zusammenhang mit der genannten DE 10 2011 089 592 AI.

Das zweite Kommutierungsschema wird bevorzugt derart ge ¬ wählt, dass bei Betrieb mit dem zweiten Kommutierungs- Schema periodische Helligkeitsschwankungen reduziert sind, insbesondere bei Vergleich zu einem Betrieb mit dem gewählten ersten Kommutierungsschema. Bevorzugt wird als zweites Kommutierungsschema ein symmetrisches Kommutie ¬ rungsschema gewählt, besonders bevorzugt mit einer gera- den Anzahl von Kommutierungen bezogen auf die Bildwiederholungsrate der Projektionsanordnung. Dass derartige Kommutierungsschemata zu einer Reduktion periodischer Helligkeitsschwankungen führen, war vor den Untersuchungen im Rahmen der oben erwähnten europäischen Patentanmeldung 13185019.0 noch nicht bekannt.

Bevorzugt wird das zweite Kommutierungsschema derart ge ¬ wählt, dass die Zeit, innerhalb derer eine erste Elektro ¬ de, die in einer ersten Polung und in einem ersten Farbsegment angesteuert wird, in eine zweite Polung geschal- tet wird und wieder zurück in die erste Polung und in das erste Farbsegment geschaltet wird, ^20 ms ist, entspre ¬ chend einer Wiederholfrequenz von mindestens 50 Hz.

Symmetrische Kommutierungsschemata zeichnen sich dadurch aus, dass die Anoden- und Kathodenphase einer ersten Elektrode immer gleich lang sind. Bei asymmetrischen Kommutierungsschemata sind die Anoden- und Kathodenphase ei ¬ ner ersten Elektrode unterschiedlich lang. Damit dadurch im Mittel kein DC-Anteil entsteht, wechseln sich die Elektroden in ihrer Funktion als Anode bzw. Kathode fort- während ab.

Die Abwechslung des ersten und des zweiten Kommutierungs ¬ schemas kann statisch erfolgen, d.h. nach einer vorgebbaren Anzahl von Perioden des Betriebs mit dem ersten Kommutierungsschema erfolgt ein Betrieb mit dem zweiten Kom- mutierungsschema für eine zweite vorgebbare Anzahl von Perioden. Die Abwechslung kann jedoch auch dynamisch, insbesondere stochastisch bzw. erratisch, variiert werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Variation derart erfolgt, dass nach einer vorgebbaren Zeit das ein- gestellte zeitliche Verhältnis zwischen einem Betrieb ge ¬ mäß dem ersten Kommutierungsschema und einem Betrieb ge ¬ mäß dem zweiten Kommutierungsschema erreicht wird. Insbe ¬ sondere die dynamische Abwechslung der beiden Kommutie ¬ rungsschemata führt aufgrund der dadurch eingeführten Un- regelmäßigkeit zu einer weiteren Reduktion der periodi ¬ schen Helligkeitsschwankungen. Diese Ausführungsform geht hinsichtlich ihrer positiven Effekte deutlich über eine lediglich statische Abwechslung hinaus. Insbesondere er ¬ öffnet sie die Möglichkeit, bei vergleichbaren Szintilla- tionen gegenüber einer statischen Abwechslung einen deutlich reduzierten Elektrodenrückbrand zu realisieren.

Die Variation des zeitlichen Verhältnisses zwischen einem Betrieb gemäß dem ersten Kommutierungsschema und einem Betrieb gemäß dem zweiten Kommutierungsschema in Abhän- gigkeit des ermittelten Betriebsparameters kann linear von dem jeweiligen Betriebsparameter abhängen, kann jedoch auch andere Merkmale aufweisen in Abhängigkeit da ¬ von, welches der beiden Phänomene, d.h. Elektrodenrückbrand oder Szintillationsfreiheit , in der spezifischen Kundenanwendung bzw. dem aktuellen Zustand der Entladungslampe von größerer Bedeutung ist.

Beispielsweise kann die Variation auch nicht-linear erfolgen, insbesondere gemäß einer quadratischen und/oder exponentiellen und/oder wurzeiförmigen und/oder logarith- mischen Abhängigkeit. Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen .

Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorge ¬ stellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend, soweit anwendbar, für die erfindungsgemäße Proj ektionsanordnung .

Kurze Beschreibung der Zeichnung (en)

Im Nachfolgenden werden nunmehr Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen in:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsge ¬ mäßen Projektionsanordnung;

Fig. 2 in schematischer Darstellung die Einstellung eines zeitlichen Verhältnisses zwischen einem Betrieb gemäß einem ersten Kommutierungsschema (KS_B) und einem Betrieb gemäß einem zweiten Kommutierungs ¬ schema (KS_A) in Abhängigkeit der mittleren Brennspannung bzw. des mittleren Lampenstroms;

Fig. 3 in schematischer Darstellung Beispiele für den zeitlichen Verlauf eines Lampenstroms gemäß einer Wellenform (WF_A) , die geringe Szintillationen verursacht, sowie gemäß einer Wellenform (WF_B) , die in einem geringen Elektrodenrückbrand resul ¬ tiert; und

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für eine statische Ab- wechslung der beiden Wellenformen (Fig. 4a)) und eine randommäßige Variation (Fig. 4b)). Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Eine erfindungsgemäße Projektionsanordnung 10 umfasst ein vorgegebenes drehbares Farbrad 14 mit Filtersegmenten 15a, 15i, um aus dem von einer Weißlichtquelle 12, insbe ¬ sondere einer Hochdruckentladungslampe, abgegebenen Licht gewünschte Farbanteile mittels Farbfiltern herauszufil- tern. Die Entladungslampe 12 weist zwei nicht näher dar ¬ gestellte Elektroden auf. Die Projektionsanordnung 10 umfasst weiterhin ein Vorschaltgerät 16 für die Entladungs ¬ lampe 12, das im Betrieb der Projektionsanordnung 10 der Entladungslampe 12 einen als Wechselstrom ausgebildeten Lampenstrom bereitstellt, und zwar mit zumindest einer ersten Wellenform WF_B, die ein erstes vorgebbares Kommu ¬ tierungsschema KS_B aufweist, welches durch einen ersten Kommutierungsvektor beschrieben wird, und einer zweiten vorgebbaren Wellenform WF_A, die ein zweites vorgebbares Kommutierungsschema KS_A aufweist, welches durch einen zweiten Kommutierungsvektor beschrieben wird. Jeder Kommutierungsvektor weist für jede durch das Farbrad 14 als Stelle einer möglichen Strom-Kommutierung festgelegte Po- sition einen binären Wert auf, sodass eine Polung der Elektroden gemäß dem jeweiligen Kommutierungsschema kom- mutiert wird.

Das erste Kommutierungsschema KS_B und das zweite Kommu ¬ tierungsschema KS_A sind in einem Speicher 18 des Vor- schaltgeräts 16 abgelegt. Dabei ist das erste Kommutie ¬ rungsschema KS_B, das die Wellenform WF_B erzeugt, so ausgebildet, dass dieses zu einem geringen Elektroden- rückbrand führt. Das zweite Kommutierungsschema KS_A ist so ausgelegt, dass die sich dabei ergebende Wellenform zu wenigen Szintillationen, d.h. wenigen periodischen Hei- ligkeitsschwankungen der Entladungslampe führt. Auf bei ¬ spielhafte Wellenformen wird weiter unten mit Bezug auf Fig. 3 näher eingegangen.

Erfindungsgemäß wird nunmehr die Entladungslampe 12 grundsätzlich abwechselnd mit der ersten Wellenform WF_B und der zweiten Wellenform WF_A betrieben.

Das Vorschaltgerät 16 weist einen Eingang E zur Zuführung der zu projizierenden Bildinhalte auf. Das Vorschaltgerät 16 umfasst eine Vorrichtung 22 zum Ermitteln eines Be- triebsparameters der Entladungslampe 12. Hierbei kommen insbesondere der mittlere Lampenstrom I L , die mittlere Brennspannung U B sowie die in der Entladungslampe 12 um ¬ gesetzte mittlere Leistung P in Betracht. Das Vorschalt ¬ gerät 16 ist ausgelegt, ein zeitliches Verhältnis zwi- sehen einem Betrieb gemäß dem ersten Kommutierungsschema KS_B und einem Betrieb gemäß dem zweiten Kommutierungs ¬ schema KS_A in Abhängigkeit des ermittelten Betriebspara ¬ meters einzustellen. Es soll insbesondere ein Betriebspa ¬ rameter ermittelt werden, der zuverlässig einen Rück- schluss auf die Situation hinsichtlich des Elektroden- rückbrands einerseits und die Situation betreffend die Gefahr von periodischen Helligkeitsschwankungen andererseits zuläßt.

Das Vorschaltgerät 16 kann in diesem Zusammenhang ausge- legt sein, die an die Entladungslampe 12 bereitgestellte Leistung auf einen konstanten Wert zu regeln, beispielsweise auf 300 W. Die Brennspannung U B hängt entscheidend vom Abstand der Elektroden der Entladungslampe 12 und dem Druck im Innern des Entladungsgefäßes der Entladungslampe 12 ab. Insofern empfiehlt sich grundsätzlich und auch aufgrund der einfacheren Meßbarkeit bei Betrieb der Entladungslampe mit Nennleistung eine Auswertung der Brennspannung U B als Betriebsparameter. In einem optionalen Dimm-Modus kann vorgesehen sein, dass das Vorschaltgerät 16 ausgebildet ist, eine gegenüber der Nennleistung reduzierte Leistung an die Entladungslampe 12 bereitzustellen, im obigen Beispiel beispielsweise 250 W anstelle von 300 W. In diesem Fall bleibt jedoch die Brennspannung U B in erster Näherung gleich. Sie spiegelt demnach nicht die erhöhte Gefahr von periodischen Helligkeitsschwankungen wieder. Jedoch ändert sich im Dimmbetrieb der mittlere Lampenstrom I L . In diesem Fall ist daher die Auswertung des Lampenstroms I L als Be- triebsparameter empfehlenswerter.

Wenngleich die Einstellung des zeitlichen Verhältnisses in Abhängigkeit des Momentanwerts mindestens eines Be ¬ triebsparameters von besonderem Vorteil ist, bringt je ¬ doch für bestimmte Anwendungen bereits die statische Ein- Stellung eines festen Verhältnisses ausreichende Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Die Bestimmung und Auswertung mindestens eines Betriebsparameters, sowie die Einstellung des zeitlichen Verhältnisses zwischen einem Betrieb gemäß dem ersten (KS_B) und dem zweiten Kommutie- rungsschema KS_A in Abhängigkeit des ermittelten mindes ¬ tens einen Betriebsparameters kann dann entfallen.

Im Zusammenhang mit der Einstellung des Verhältnisses in Abhängigkeit des mindestens einen Betriebsparameters wird verwiesen auf Fig. 2, die zeigt, dass bei zunehmen- der Brennspannung U B der prozentuale Anteil des zeitli- chen Verhältnisses, während dessen mit der Wellenform WF_A zu betreiben ist, ansteigt. In entsprechender Weise geht der Anteil des Betriebs mit der Wellenform WF_B zu ¬ rück. Beispielsweise beträgt im Ausführungsbeispiel bei einer Brennspannung U B von 120V der Anteil WF_A 68% und der Anteil WF_B 32%. Ein Abfallen der Brennspannung U B geht mit einem Anstieg des Lampenstroms I L einher, wobei bei einem hohen Lampenstrom I L der Anteil WF_A gering zu wählen ist und der Anteil WF_B hoch. Unterhalb eines mittleren Lampenstroms I L von ca. 3 A (im Ausführungsbei ¬ spiel) überwiegt der Anteil WF_B, während über diesem Schwellwert der Anteil WF_A überwiegt.

Bei einem Lampenstrom I L von beispielsweise 4,3 A, was mit einer Brennspannung U B im Ausführungsbeispiel von 70V korreliert ist, beträgt der Anteil WF_A etwa 18%, während der Anteil WF_B entsprechend etwa 82% beträgt.

Fig. 3 zeigt beispielhaft den zeitlichen Verlauf des Lam ¬ penstroms I L für eine Wellenform WF_A, die geringe Szin- tillationen erzeugt, sowie für eine Wellenform WF_B, die einen geringen Elektrodenrückbrand zeigt. Demnach basiert im Ausführungsbeispiel die Wellenform WF_A auf einem sym ¬ metrischen Kommutierungsschema, das im vorliegenden Fall eine Frequenz von 60 Hz aufweist. Die Wellenform WF_B basiert im Ausführungsbeispiel auf einem asymmetrischen Kommutierungsschema, welches vorliegend eine Frequenz von 90 Hz aufweist. Selbstverständlich sind beide Wellenformen WF_A, WF_B zum Betrieb mit ein und demselben Farbrad 14 ausgelegt.

Generell wird das erste Kommutierungsschema KS_B so ge- wählt, dass sich die Lampenbrennspannung U B bei Betrieb mit dem ersten Kommutierungsschema KS_B über einen vorgebbaren Zeitraum, beispielsweise fünf Stunden, um nicht mehr als 0,05 V/h, bevorzugt um nicht mehr als 0,01 V/h erhöht. Es wird insbesondere derart gewählt, dass ein Lampenstrom I L mit einer Frequenz zwischen 30 Hz und 300 Hz, insbesondere mit einer Frequenz zwischen 45 Hz und 150 Hz, bereitstellbar ist. Besonders bevorzugt han ¬ delt es sich um ein asymmetrisches Kommutierungsschema, wobei hier vor allem asymmetrische Kommutierungsschemata mit einem Frequenzmodulationsfaktor, siehe die Erläuterungen hierzu weiter oben, von >3 und ^8 verwendet werden .

Die für die Erfindung verwendeten zweiten Kommutierungsschemata KS_A zeichnen sich dadurch aus, dass bei Betrieb mit dem zweiten Kommutierungsschema KS_A periodische Hel ¬ ligkeitsschwankungen reduziert sind, insbesondere bei Vergleich zu einem Betrieb mit dem ersten Kommutierungs ¬ schema KS_B . Ein Maß für die sich bei einem bestimmten Kommutierungsschema ergebenden periodischen Helligkeits- Schwankungen lässt sich auf einfache Weise dadurch finden, indem der zeitliche Verlauf der Helligkeit am Ort des Projektionsschirmes gemessen wird, beispielsweise die Beleuchtungsstärke mit Hilfe eines Luxmeters.

Bevorzugt kommen als zweite Kommutierungsschemata KS_A symmetrische Kommutierungsschemata in Betracht, bevorzugt mit einer geraden Anzahl von Kommutierungen bezogen auf die Bildwiederholungsrate der Projektionsanordnung 10. In diesem Zusammenhang werden zweite Kommutierungsschemata KS_A insbesondere derart gewählt, dass die Zeit, inner- halb derer eine Elektrode, die in einer ersten Polung und in einem ersten Farbsegment angesteuert wird, in eine zweite Polung geschaltet wird und wieder zurück in die erste Polung und in das erste Farbsegment, -S 20 ms ist, entsprechend einer Wiederholfrequenz von mindestens 50 Hz. Die Variation zwischen den Kommutierungsschemata, d.h. zwischen einem Betrieb mit der ersten Wellenform WF_B und einem Betrieb mit der zweiten Wellenform WF_A, kann statisch erfolgen. Sie kann jedoch auch dynamisch, insbesondere randommäßig erfolgen. Bei der letztgenannten Ausfüh- rung kann die Variation derart erfolgen, dass nach einer vorgebbaren Zeit das eingestellte zeitliche Verhältnis zwischen einem Betrieb gemäß dem ersten Kommutierungs ¬ schema KS_B und einem Betrieb gemäß dem zweiten Kommutie ¬ rungsschema KS_A erreicht wird. Weitere Beispiele für erste Kommutierungsschemata KS_B können beispielsweise der DE 10 2011 089 592 AI, siehe dort Figur 5, entnommen werden .

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein Ver ¬ hältnis von 90% WF_A und 10% WF_B realisiert werden soll. Als Grundeinheit wird bevorzugt ein Vielfaches eines Fra ¬ mes oder einer Farbradumdrehung herangezogen. Gemäß Fig. 4a erfolgt die Variation statisch, d.h. nach neun Einheiten WF_A erfolgt eine Einheit WF_B . Bei der in Fig. 4b dargestellten Abfolge erfolgt die Variation stochastisch bzw. erratisch, sodass nach einer vorgebbaren Zeit das eingestellte zeitliche Verhältnis, in diesem Fall von 90 zu 10, erreicht wird. Bei einer Bildwiederholfrequenz von beispielsweise 60 Hz folgt demnach zur Einstellung des gewünschten Verhältnisses auf neun Einheiten WF_A zu jeweils 16,67 ms eine Einheit WF B zu 16,67 ms




 
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