專利名稱：用于在高壓放電燈的額定功率范圍之外運行高壓放電燈的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于在高壓放電燈的額定功率范圍之外運行高壓放電燈、特別是高壓-和最高壓放電燈的方法，如其在用于投影圖像的裝置中所應用地。本發(fā)明特別解決了閃爍現(xiàn)象的問題，這種現(xiàn)象是由于在該高壓放電燈的額定功率范圍之外運行該高壓放電燈所引起的。
背景技術：
本發(fā)明從一種根據獨立權利要求所述類型的、用于在高壓放電燈的額定功率范圍之外運行高壓放電燈的方法出發(fā)。在運行放電燈(其在下面也簡稱為燈)時，存在放電電弧在電極尖端上的穩(wěn)定的電弧粘附的問題。在某些運行條件下，放電電弧從一個電弧粘附點跳躍到另一個電弧粘附點。放電點的這種跳躍也被稱為電弧跳躍并且以燈閃爍的形式表現(xiàn)出來。這特別在燈的光線被用于投影圖像時產生干擾。投影裝置、如視頻投影機基于對于光學投影的前提條件通常應用所謂的超短波弧光燈。它們是具有非常短的電極距離的高壓放電燈，以便能夠確保視頻投影機的良好的投影?；谠摕舻母吖β屎投痰碾姌O距離，電極變得非常熱。因此在這種類型的燈的情況下不能應用簡單的針狀電極。替代的是使用具有非常寬的電極頭的電極，以便提高其熱質量。典型地，電極頭直徑在此大于電極距離(例如在電極距離為1. Omm的燈中的電極頭直徑為1.5mm)0在下面將燈電極的內部的、處于氣體放電燈燃燒器的放電空間中的端部稱為電極端部。將插在電極端部上的、針狀的或峰狀的凸起部稱為電極尖端，其端部用作為電弧的粘附點。由EP I 152 645已知了一種方法,該方法借助于電流脈沖(在下面也稱為維持脈沖)使得電極上的電極尖端變大。該變大的電極尖端首先具有的優(yōu)點是，在燈中產生的電弧放電的等離子體電弧在電極上發(fā)現(xiàn)了穩(wěn)定的粘附點并且不在多個粘附點之間跳躍。在此決定性的是電極的能夠提供足夠高的電流的能力，這決定性地取決于其溫度。如果該溫度過低，則電極的尖端不是液態(tài)的，并且電弧粘附點在不是至少部分液態(tài)的電極尖端上是不令人滿意的。過冷的尖端導致了液態(tài)的鎢的硬化，因此電弧收縮，也就是說導致了點狀的電弧粘附，因為由此使得能量密度提高。但是，該點狀的電弧粘附不穩(wěn)定并且容易通過電極尖端移動，這在應用中可以被察覺為閃爍。此外，移動的電弧粘附基于高的能量密度導致了在電極頭的前部區(qū)域中的不期望的變化。視頻投影機通常需要光源，該光源具有按時間順序的不同顏色，如在文獻US
5,917, 558 (Stanton)中描述地,這例如可以通過旋轉的色環(huán)實現(xiàn),該色環(huán)由交替的顏色的燈的光線中過濾。光線在一個持續(xù)時間期間具有一種特定的顏色，該持續(xù)時間不需要強制性地是相同的。更確切地說，可以通過該持續(xù)時間彼此之間的關系來調節(jié)一種期望的色溫，為投射的光線得出該色溫。通常，燈以一種矩形的燈電流運行。將矩形的燈電流的周期時間的倒值理解為燈頻率，如在

圖1中示出地。將在燈以額定功率運行中的矩形的燈電流的周期時間的倒值理解為在額定功率的情況下的燈頻率。額定功率是由燈制造者特別規(guī)定的功率，而燈應該以該功率運行。在額定功率的情況下，高壓放電燈通常以預先規(guī)定的頻率運行。燈電流在現(xiàn)有技術中由直流電源借助于換向裝置來產生。換向裝置通常由電子開關組成，該電子開關對矩形的燈電流的時鐘脈沖中的直流電源的極性進行換向。在換向時，在實踐中不能完全避免上沖。因此在現(xiàn)有技術中，將應該進行換向的時間點與光線的顏色交替的時間點合并，以便使得上沖漸隱。此外提供了 Sync信號，該信號與上述的色環(huán)同步地具有Sync脈沖。借助于Sync信號，使得顏色交替和燈電流的換向同步。在先進的投影系統(tǒng)中，燈電流不必始終呈現(xiàn)為矩形，而是電流大小可以分布在多級中。該隨時間變化的電流特性曲線在下面也被稱為“波形”。在下面對該概念進行說明。在放電燈運行時，存在電極尖端增長的現(xiàn)象，其如上面說明地是對于穩(wěn)定的電弧粘附的一個重要的前提條件。由電極在一個位置上蒸發(fā)的材料在電極上的一個優(yōu)選的位置上被重新分離并且可以在此有助于形成電極尖端。此外，通過鎢在電極尖端上的重復的融化和凝固，將鎢材料從位于更后方的電極區(qū)域運輸?shù)诫姌O尖端中。該運輸現(xiàn)象強烈地取決于電極的溫度、以及該溫度的時間變化和進而取決于燈的運行模式。電極尖端的增長例如可以通過所謂的“維持脈沖”引起，其在下面也稱為換向脈沖。它是短暫的電流脈沖，大多數(shù)情況下在具有提高的電流值的換向之前的短時間內。圖1示出了這種換向脈沖在一個非常簡單的波形中的實例。波形被劃分為平穩(wěn)狀態(tài)(Plateau)和換向脈沖。平穩(wěn)狀態(tài)通過平穩(wěn)狀態(tài)長度和平穩(wěn)狀態(tài)高度、也就是說通過電流值的特定的停留時間描述。換向脈沖同樣也通過脈沖長度和脈沖高度、即通過脈沖在一個特定的電流值中的持續(xù)時間描述。換向脈沖用于實現(xiàn)在前部區(qū)域中的電極的更強烈的融化，該區(qū)域則通過鎢的表面張力收縮并且隨后在換向脈沖和接下來的換向之后重新冷卻。如果該方法以相應的時間間隔重復，則尖端緩慢地逐漸形成。換向脈沖在此應該對于有效的應用而言始終處于換向之前。圖2a示出了波形的另一個實例，該波形除了換向脈沖之外還具有另一個電流增強部分。依次連續(xù)的全波的周期時間在此始終是同樣大的。圖2b示出了先進的運行方法的波形的第三個例子，其中，從全波到全波的周期時間發(fā)生變化并且從半波到半波的電流形狀也發(fā)生變化。電流曲線在這些情況下更復雜并且顯示出電流增強部分和階梯形的曲線，該曲線與色環(huán)的單獨的色區(qū)的順序同步。在這些復雜的電流形狀中更難以優(yōu)化地運行燈，為此必須在產生波形時注意一些基本的設計規(guī)則。對于穩(wěn)定的和無閃爍的運行而言，電極的溫度應該始終處于一個特定的范圍中，使得電極尖端恰好是液態(tài)的。因此電極尖端具有用于實現(xiàn)穩(wěn)定的電弧粘附的優(yōu)化的溫度。這在燈在額定功率下運行時原則上不會產生問題并且可利用已知的運行方法實現(xiàn)。然而，如果燈強烈地變暗，也就是說在功率明顯小于額定功率的情況下運行，則因此產生這樣的問題，即由于下降的燈功率，電極的溫度降低，并且基于電極的低溫導致放電電弧閃爍。如果燈應以較高的功率運行，則因此產生這樣的問題，即電極可能過熱并且出現(xiàn)升高的電極回燒(Elektrodenriickbrand)。此外,相對于正常運行升高的溫度可能導致燃燒容器的透明消失(Entglasung)0

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，提出一種用于在高壓放電燈的額定功率范圍之外運行高壓放電燈的方法，借助于該方法可以安全地運行燈并且不產生損害。該目的根據本發(fā)明利用一種用于在高壓放電燈的額定功率范圍之外運行高壓放電燈的方法來實現(xiàn)，其中，在燈功率小于額定功率的85%或燈功率大于額定功率的110%的情況下，一個或多個參數(shù)-燈頻率；-在換向脈沖中的燈電流；-換向脈沖的長度；或-換向模式相對于在額定功率的情況下的運行發(fā)生變化。根據本發(fā)明的運行方法允許了，在擴大的功率范圍中運行高壓放電燈，特別是用于投影應用。根據現(xiàn)有技術迄今為止典型地可獲得的用于投影燈的功率范圍處于燈的額定功率的70%-85%和110%-115%之間，為該燈規(guī)定了電極尺寸。通過根據本發(fā)明的運行方式能夠實現(xiàn)，在優(yōu)選在額定功率的20%和130%之間的功率范圍中運行高壓放電燈，特別是用于投影應用。原則上,在此可區(qū)分兩種情況I)功率范圍擴大至燈的額定功率之上的更高的功率該范圍通過電極的快速的回燒以及氣體放電燈燃燒器的快速使用的透明消失被限制。利用根據本發(fā)明的方法可以解決第一個問題，但是仍然存在透明消失的問題。相應地，在功率范圍從110%至130%中運行僅對于短時間是允許的，例如根據燈類型最大為50h，這是因為利用提高的冷卻通常不能持續(xù)地中止透明消失。2)功率范圍擴大至低于額定功率的更低的功率該范圍主要通過過冷運行的電極和由此出現(xiàn)的閃爍問題被限制。該問題可以利用根據本發(fā)明的運行方法來解決。為了獲得該運行方法的優(yōu)化的作用，燈的冷卻必須匹配于運行方法。在視頻投影中，燈通過空氣流進行冷卻，冷卻效果可以通過空氣流量或者是風扇的轉速來調節(jié)，這在變暗的運行中風扇的轉速降低時減少了噪聲。在視頻投影中根據現(xiàn)有技術已知了一種所謂的“Eco模式”，其中燈略微變暗地運行，以便省電，并且確保投影機的更靜音的運行并且在不需要全部的燈功率時延長燈的使用壽命。利用根據現(xiàn)有技術的已知的方法，但是燈絕不會低于70%至85%進行調光，這是因為燈的閃爍利用已知的方法不能被排除。利用根據本發(fā)明的方法但可以實現(xiàn)一種有效的省電的運行模式，這是因為燈可以被調低至其額定功率的20%。此外，冷卻需求進一步下降并且因此也允許了干擾的噪聲級的進一步下降。對于根據本發(fā)明的運行方法而言，存在原則上的關聯(lián)如果希望將功率改變?yōu)楦哂陬~定功率的110%，則電極熱過載。相應地，必須減少能量調制。這可以通過下面的單獨的措施實現(xiàn)，其可能也可以相互組合降低燈頻率、降低脈沖高度、降低脈沖寬度，以及合適地調整換向模式。在功率被改變到低于額定功率的85%時，電極過冷并且易發(fā)生閃爍。功率取決于燈類型，一些燈類型也可以利用已知的方法被調低至額定功率的70%并且根據本發(fā)明的方法在低于額定功率的70%才是必需的。相應地必須提高能量調制。這可以通過下面的單獨措施實現(xiàn)，這些單獨措施也可能相互組合提聞燈頻率、提聞脈沖聞度、提聞脈沖寬度，以及合適地調整換向模式。優(yōu)選地，取決于標準化的燈功率PLN，例如以下公式適用于標準化的燈頻率fLN
權利要求
1.一種用于在高壓放電燈的額定功率范圍之外運行所述高壓放電燈的方法，其特征在于，在燈功率(PJ小于額定功率(Pntjminal)的85%或燈功率大于所述額定功率(Pntjminal)的110%的情況下，一個或多個參數(shù) -燈頻率； -在換向脈沖中的燈電流； -所述換向脈沖的長度；或 -換向模式 相對于在額定功率的情況下的運行發(fā)生變化。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在燈功率(PJ小于所述額定功率(Pntjminal)的85%的情況下，所述高壓放電燈以燈頻率(fj運行，所述燈頻率等于在所述額定功率的情況下的燈頻率(fMinal)的1. 3倍至5倍。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，在燈功率(PJ處于所述額定功率(Pntjminal)的20%和60%之間的情況下，所述高壓放電燈以燈頻率(fj運行，所述燈頻率等于在所述額定功率的情況下的所述燈頻率(fMinal)的1. 3倍至3. 5倍。
4.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，在燈功率(PJ小于所述額定功率(PnominaI)的85%的情況下，所述高壓放電燈以換向脈沖高度運行，所述換向脈沖高度等于在所述額定功率(Pntjminal)的情況下的換向脈沖高度的1. 2倍至3倍。
5.根據權利要求1或3所述的方法，其特征在于，在燈功率(PJ處于所述額定功率(Pnofflinal)的20%和60%之間的情況下，所述高壓放電燈以換向脈沖高度運行，所述換向脈沖高度等于在所述額定功率(Pntjminal)的情況下的換向脈沖高度的1. 2倍至3倍。
6.根據權利要求1，2或4所述的方法，其特征在于，在燈功率(PJ小于所述額定功率(Pnofflinal)的85%的情況下，所述高壓放電燈以換向脈沖的脈沖寬度運行，所述脈沖寬度等于在所述額定功率(Pntjminal)的情況下的換向脈沖的脈沖寬度的1. 2倍至3倍。
7.根據權利要求1，3或5所述的方法，其特征在于，在燈功率(PJ處于所述額定功率(Pnofflinal)的20%和60%之間的情況下，所述高壓放電燈以換向脈沖的脈沖寬度運行，所述脈沖寬度等于在所述額定功率(Pntjminal)的情況下的換向脈沖的脈沖寬度的1. 2倍至3倍。
8.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在燈功率(PJ小于所述額定功率(PMinal)的85%的情況下，所述高壓放電燈的所述燈電流(ij的換向被這樣推移，即所述換向在能量更充足的電流脈沖之后發(fā)生。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在燈功率(PJ大于所述額定功率(Pntjminal)的110%的情況下，所述高壓放電燈以燈頻率(4)運行，所述燈頻率等于在所述額定功率的情況下的所述燈頻率(fMinal)的大約O. 3倍至O. 8倍。
10.根據權利要求1或9所述的方法，其特征在于，在燈功率(PJ大于所述額定功率(Pnofflinal)的110%的情況下，所述高壓放電燈以換向脈沖高度運行，所述換向脈沖高度等于在所述額定功率(Pntjminal)的情況下的換向脈沖高度的O. 3倍至O. 8倍。
11.根據權利要求1，9或10所述的方法，其特征在于，在燈功率(PJ大于所述額定功率(PMinai)的no%的情況下，所述高壓放電燈以換向脈沖的脈沖寬度運行，所述脈沖寬度等于在所述額定功率(Pntjminal)的情況下的換向脈沖的脈沖寬度的O. 3倍至O. 8倍。
12.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在燈功率(PJ大于所述額定功率(PMinai)的110%的情況下，所述高壓放電燈的所述燈電流的換向被從高的燈電流的范圍推移至具有更低的燈電流的范圍。
13.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，取決于所述燈功率(匕)，以下公式適用于所述燈頻率(4)
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在高壓放電燈的額定功率范圍之外運行高壓放電燈的方法，其中，在燈功率小于額定功率的85%或燈功率大于額定功率的110%的情況下，一個或多個參數(shù)燈頻率；在換向脈沖中的燈電流；換向脈沖的長度；或換向模式相對于在額定功率的情況下的運行發(fā)生變化。
文檔編號H05B41/292GK103069927SQ201180039284
公開日2013年4月24日 申請日期2011年8月1日 優(yōu)先權日2010年8月11日
發(fā)明者諾貝特·馬格 申請人:歐司朗有限公司