Beschreibung

Leistungsabhängige Lüftersteuerung zur Vergrößerung des Dimmbereichs von HID Lampen

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Lüftersteuerung für eine HID Lampe sowie eine HID Lampe.

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik sind durch Lüfter gekühlte HID Lampen bekannt. Solche HID Lampen werden insbesondere in Projektions- und Rückprojektionsgeräten eingesetzt.

Die aus dem Stand der Technik bekannten HID Lampen werden überwiegend mit Lüftern gekühlt, welche permanent die gleiche Leistung aufnehmen.

Aus der Praxis sind ferner durch Lüfter gekühlte HID Lampen mit zweistufigen Lüftern bekannt, welche zur Geräuschreduktion zusätzlich zu einem Normalmodus einen ECO-Modus aufweisen. Im ECO-Modus werden die Lüfter sol- eher HID Lampen bei reduzierter Leistung auf einer im Vergleich zum Normalmodus niedrigeren Stufe mit geringe ^¬ rer Leistungsaufnahme betrieben.

Nachteilig an den vorstehend beschriebenen bekannten HID Lampen ist, daß diese lediglich im Bereich von 80% bis 100% der Lampennominalleistung dimmbar sind.

Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lüf ^¬ tersteuerung für HID Lampen sowie eine HID Lampe zur Ver-

fügung zu stellen, mit welchen der Dimmbereich gekühlter HID Lampen vergrößert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Lüftersteu ^¬ erung für HID Lampen nach Anspruch 1 sowie durch eine HID Lampe nach Anspruch 11 gelöst.

Gemäß der Erfindung ist bei einer Lüftersteuerung für eine durch mindestens einen Lüfter gekühlte HID Lampe vor ^¬ gesehen, daß die Steuerung der Lüfterleistung in Abhängigkeit der aufgenommenen Lampenleistung und/oder in Ab- hängigkeit einer erfaßten Temperatur im Bereich des Lampenkörpers der HID Lampe durchgeführt wird. Dies hat den Vorteil, daß die Kühlung der Lampe an den jeweiligen Bedarf angepaßt ist. Dadurch kann ferner der Leistungsbereich der HID Lampe, in welchem der Halogenkreislauf einwandfrei funktioniert erhöht werden, was zu einer Ver ^¬ größerung des Dimmbereichs von HID Lampen führt.

Die Anpassung der Kühlung der Lampe an den jeweiligen Kühlungsbedarf kann gemäß einer ersten Alternative durch eine Erfahrungskurve in Abhängigkeit der Lampenleistung erfolgen. Dazu kann beispielsweise mit Hilfe von Versu ^¬ chen ein funktionaler Zusammenhang zwischen der Lampenleistung und der zur Kühlung erforderlichen Lüfterleistung ermittelt werden. Dieser funktionale Zusammenhang ist dann als Grundlage für die Steuerung der Lüfterleis- tung verwendbar.

Gemäß einer zweiten Alternative kann ein funktionaler Zusammenhang zwischen einer an einer konkreten, relativ zum HID Lampenkörper festgelegten Stelle gemessenen Temperatur und der zur Kühlung erforderlichen Lüfterleistung er- mittelt werden. Dieser funktionale Zusammenhang kann e-

benfalls als Grundlage für die Steuerung der Lüfterleis ^¬ tung dienen. Alternativ ist es möglich, die Temperatur der Lampe indirekt durch Widerstandsmessung zu erfassen, indem entsprechende Meßströme durch die Lampe geleitet und überwacht werden.

Es ist darüber hinaus möglich, die funktionalen Zusammenhänge gemäß der ersten und der zweiten Alternative mit ^¬ einander zu verknüpfen und somit eine Wechselseite Kon ^¬ trollüberwachung der Steuerparameter einzurichten. Eine solche Kontrollüberwachung erhöht die Sicherheit in Bezug auf die Temperaturüberwachung der HID Lampe und verringert die Gefahr, daß die Lampe aufgrund von Fehlmessungen unzureichend oder zu stark gekühlt wird und dadurch be ^¬ schädigt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Abhängigkeit der aufgenommenen Lampenleistung durch eine von der aufgenommenen Lampenleistung abhängige progressive Funktion der Lampenleistung dargestellt. Unter progressiver Funktion wird vorliegend eine „Je-mehr-desto-mehr"- Funktion verstanden. Die Lüfterleistung kann bei Verwendung einer progressiven Funktion im Sinne der Erfindung nur dann erhöht werden, wenn auch die Lampenleistung erhöht wird. Eine Erhöhung der Lampenleistung führt jedoch nicht zwangsläufig zu einer Erhöhung der Lüfterleistung; die Lüfterleistung kann auch auf gleichem Niveau verbleiben. Die Lüfterleistung kann jedoch gemäß einer progressiven Funktion im Sinne der Erfindung nicht sinken, wenn die Lampenleistung erhöht wird. Die Verwendung einer progressiven Funktion eignet sich insbesondere dann, wenn auf die Ermittlung von Erfahrungkurven verzichtet werden soll .

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die progressive Funktion mindestens teilweise durch eine li ^¬ neare Funktion dargestellt. Dies hat den Vorteil, daß zur praktischen Umsetzung einer linearen Abhängigkeit kosten- günstige Standard-Bauteile der Steuerungstechnik verwend ^¬ bar sind. So kann die Erfindung mit geringem finanziellen Aufwand realisiert werden.

Mit geeigneten Steuerelementen kann die aufzunehmende Lampenleistung in einem Bereich von 70% bis 100% der Lam- pennominalleistung durch eine lineare Funktion definiert werden. In dieser Ausführungsform kann der dimmbare Bereich von HID Lampen mit Standardbauteilen beachtlich erhöht werden.

Wenn der Lüfter im Bereich einer aufgenommenen Lampen- leistung von 0% bis 70% der Lampennominalleistung abgeschaltet wird, kann - insbesondere zum Zwecke des Dynamic Dimming - die Restwärme der Lampe ausreichen, um kurzfristig in diesem Bereich zu dimmen, ohne daß dabei die Funktion des Halogenkreislaufs beeinträchtigt wird.

Die Lüftersteuerung kann gemäß einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lüftersteuerung zusätzlich o- der alternativ in Abhängigkeit einer gemessenen Temperatur im Bereich des Lampenkörper der HID Lampe geregelt werden. Dazu ist es zweckmäßig, mit einem Tempera- turmeßgerät in einem definierten Abstand von dem Lampenkörper eine Temperaturüberwachung durchzuführen und die aufzunehmende Leistung des Lüfters in Abhängigkeit von der definierten Temperatur zu regeln. So kann die Temperatur der HID Lampe unabhängig von äußeren Einflüssen wie Raum- oder Außentemperaturschwankungen etc. geregelt wer-

den, da die jeweils aktuellen Bedinungen von dem Temperaturmeßgerät permanent erfaßt werden.

Der bevorzugte Abstand des Temperaturmeßgerätes vom Lam ^¬ penkörper der HID Lampe beträgt 5 bis 25 mm, vorzugsweise 15 mm. Ein zu kleiner Abstand erfordert sehr teuere Meß ^¬ geräte, welche es ermöglichen Temperaturen von über 1000 ⁰ C zuverlässig zu erfassen. Mit zunehmendem Abstand hin ^¬ gegen hängen die Meßwerte entsprechend stärker von der jeweiligen Positionierung des Temperaturmeßgerätes und von den bautechnischen Besonderheiten des jeweiligen Gerätes ab und werden somit ungenau.

Im Einzelfall kann es vorteilhaft sein, im Bereich des Lampenkörpers mindestens ein Heizelement zur Erhöhung der Lampentemperatur vorzusehen. Mit einem solchen Heizele- ment kann die Temperatur der HID Lampe in Bereichen, in welchen die HID Lampe selbst nicht genügend Wärme für ei ^¬ nen funktionierenden Halogenkreislauf erzeugt, diejenige Menge an Wärmeenergie zugefügt werden, welche erforder ^¬ lich ist, um die Lampe dauerhaft mit funtionierendem Ha- logenkreislauf betreiben zu können.

Dabei empfiehlt es sich, das Heizelement erst dann zu ak ^¬ tivieren, wenn der Lüfter abgeschaltet ist, um zu verhindern, daß gleichzeitig Energie zum Kühlen und zum Heizen benötigt wird. Falls das Heizelement längere Ansprechzei- ten benötigt, ist es sinnvoll, das Heizelement bereits zu aktivieren, wenn zu erwarten ist, daß der Lüfter demnächst abgeschaltet wird.

Insbesondere im Bereich von 50% bis 70% der aufgenommenen

Lampenleistung läßt sich mit vertretbarem Energieaufwand ein funktionierender Halogenkreislauf aufrecht erhalten.

Eine Aufrechterhaltung im Bereich von weniger als 50% der Lampenleistung ist möglich, erfordert jedoch einen hohen Energieaufwand, große Wärmemengen erforderlich sind.

Die vorstehend genannten Vorteile der Erfindung zeigen sich auch an einer HID Lampe mit mindestens einem Lüfter und einer Lüftersteuerung, mittels welcher die aufzunehmende Lüfterleistung in Abhängigkeit der aufgenommenen Lampenleistung und/oder in Abhängigkeit einer erfaßten Temperatur im Bereich des Lampenkörpers der HID Lampe steuerbar ist. Eine solche HID Lampe eignet sich nämlich zur Realisierung der vorstehend beschriebenen Lüftersteuerung. Auf im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Lüftersteuerung beschriebenen Vorteile, welche auch für die erfindungsgemäße HID Lampe gelten, wird daher hiermit Be- zug genommen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung (en)

Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungs ^¬ beispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:

Fig. 1 ein Lüfter-Lampen-Leistungsdiagramm einer erfindungsgemäßen leistungsabhängigen Lüftersteuerung in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 ein Lüfter-Lampen-Leistungsdiagramm einer erfindungsgemäßen leistungsabhängigen Lüftersteuerung in einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 3 ein Heizelement-Lampen-Leistungsdiagramm einer er- findungsgemäßen Lüftersteuerung in einer ersten Ausführungsform sowie

Fig. 4 ein Leistungs-Temparatur-Diagramm einer temperaturabhängigen Leistungssteuerung in einer ersten Ausführungsform.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung

Fig. 1 zeigt Lüfter-Lampen-Leistungsdiagramm 100 einer erfindungsgemäßen leistungsabhängigen Lüftersteuerung in einer ersten Ausführungsform. Auf der x-Achse 110 ist die aufgenommene Leistung der Lampe P _L in Prozent der Lampen- nominalleistung aufgetragen. Auf der y-Achse 120 ist die aufzunehmende Leistung P _F des Lüfters in Prozent der Lüf- ternominalleistung aufgetragen. Wie in Fig. 1 zu sehen, beträgt die aufzunehmende Leistung des Lüfters bis zu ei ^¬ ner aufgenommenen Leistung von 70% der Lampe 0%, d.h. der Lüfter ist ausgeschaltet. Ab einer Leistungsaufnahme von 70% der Lampennominalleistung steigt die aufzunehmende Lüfterleistung bis zur maximalen Lampennominalleistung von 100% linear an. Der Dimmbereich erstreckt sich bei dieser Ausführungsform auf den Bereich von 70% bis 100% der Lampennominalleistung, wodurch sich ein Kontrast von etwa 43% ergibt.

In einer zweiten Ausführungsvariante, zu welcher Fig. 2 ein Lüfter-Leistungs-Diagramm 200 zeigt, sind auf der x- Achse 210 und auf der y-Achse 220 wiederum die aufgenom ^¬ mene Leistung der Lampe P _L in Prozent der Lampennominal ^¬ leistung bzw. die aufzunehmende Leistung P _F des Lüfters in Prozent der Lüfternominalleistung aufgetragen. Diese Ausführungsvariante umfaßt die in Fig. 1 gezeigten Aus ^¬ führungsform, unterscheidet sich jedoch dadurch, daß ein kurzzeitiges überpowern der HID Lampe auf 100% bis 110% der Lampennominalleistung vorgesehen ist. Dies ist insbe-

sondere für das sogenannte Dynamic Dimming möglich, bei welchem der kritische Bereich von 100% bis 110% üblicherweise nur kurzzeitig angefahren wird.

Für Anwendungen wie das Dynamic Dimming oder andere An- wendung, welche ein nur kurzzeitiges Verlassen des Be ^¬ reichs zwischen 70% und 100% der Lampennominalleistung erfordern, ist es auch möglich, ohne zusätzliche Maßnahmen kurzzeitig den Bereich zwischen 60% und 70% der Lampennominalleistung anzufahren, so daß die Lüftersteuerung gemäß der zweiten Ausführungsvariante ein Dimmen der HID Lampe im Bereich von 60% bis 110% ermöglicht, was einer Kontrastverbesserung von 83% entspricht.

Sowohl die in Fig. 1 als auch die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lüftersteuerung läßt sich mit Heizelementen kombinieren. Fig. 3 zeigt ein Beispiel für ein Heizelement-Lampen-Leistungsdiagramm 300 einer erfindungsgemäßen Lüftersteuerung in einer ersten Ausführungsform. Auf der x-Achse 310 ist - wie in den Fig. 1 und 2 - die aufgenommene Lampenleistung in Prozent aufgetragen. Auf der y-Achse 320 ist die aufzunehmende Heizleistung P _H des Heizelementes in Prozent der Nominal ^¬ leistung des Heizelementes aufgetragen. Wie in Fig. 3 zu sehen, soll das Heizelement in der gezeigten Ausführungs ^¬ form im Bereich von 100% bis 70% der Lampennominalleis- tung P _L keine Leistung aufnehmen. Fällt die aufgenommene Leistung der Lampe P _L unter 70%, soll die aufzunehmende Leistung des Heizelement bis zur aufgenommenen Leistung der Lampe von 0% linear ansteigen. Dies ermöglicht es, bei Wahl eines entsprechend leistungsdimensionierten Heizelementes den Halogenkreislauf der HID durch äußere Wärmezufuhr aufrechtzuerhalten und damit die Möglichkeit

zu schaffen, die HID Lampe über ihren gesamten Leistungsaufnahmebereich dimmbar zu machen.

Es ist auch möglich, die Dimmbarkeit der HID Lampe auf einen kleineren Leistungsbereich, beispielsweise 50% bis 100% der Lampennominalleistung, zu begrenzen. Dazu muß ein Heizelement gewählt werden, was bei maximaler Leis ^¬ tung noch dazu in der Lage ist, so viel Wärme abzugeben, daß diese Wärme zusammen mit der von der HID Lampe selbst erzeugten Wärme zusammen ausreicht, damit der Halogen- kreislauf einwandfrei funktioniert. Dies kann durch Ver ^¬ suche für jeden HID Lampentyp ermittelt werden.

Fig. 4 zeigt ein Leistungs-Temparatur-Diagramm 400 einer temperaturabhängigen Leistungssteuerung in einer ersten Ausführungsform. Auf der x-Achse 410 ist die erfaßte Lam- pentemperatur T _L aufgetragen. Auf der y-Achse 420 ist die aufzunehmende Leistung P _F des Lüfters aufgetragen. Bis zum Erreichen einer Schwelltemperatur to bleibt der Lüfter ausgeschaltet. Die Schwelltemperatur t ₀ ist dadurch gekennzeichnet, daß bei diese Temperatur mindestens der- jenigen Temperatur entspricht, ab welcher der Halogenkreislauf einwandfrei funktioniert.

Wird die Schwelltemperatur t ₀ überschritten, soll bis zu einer Temperatur t _max die aufzunehmende Leistung des Lüf ^¬ ters linear erhöht werden. Die Temperatur t _max entspricht maximal der Temperatur, bei welcher die entsprechende HID Lampe dauerhaft betreibbar ist, ohne daß dies zu vorzei ^¬ tigen Temperaturschäden führt. Selbstverständlich können to und t _max aus Sicherheitsgründen mit Sicherheitstoleranzen so gewählt werden, daß einerseits ein einwandfreies Funktionieren des Halogenkreislaufes gewährleistet ist

und andererseits Temperaturschäden der HID Lampe sicher vermieden werden. Die Wahl der Sicherheitstoleranzen kann nach Belieben erfolgen.

Die in Fig 4 beschriebene Ausführungsform der Erfindung läßt sich auch mit den leistungsgesteuerten Lüftersteuerungen aus den Fig. 1 bis 3 kombinieren. So kann beispielsweise zusätzlich zu einer leistungsabhängigen Steuerung eine Temperaturerfassung vorgesehen sein und ein Steuersignal nur dann ausgegeben werden, wenn sowohl die leistungsabhängige Steuerung als auch die temperaturab ^¬ hängige Steuerung ein Steuersignal geben.