用于操作高强度放电灯的方法、灯驱动器以及投影系统技术方案

描述了用于操作高强度放电灯（２）的方法，在该方法中，以预定电流幅度（Ｉ↓［Ａ］）在正脉冲（Ｉ↓［ｐ］）和负脉冲（Ｉ↓［ｎ］）之间换向的ＡＣ电流（Ｉ↓［ＡＭ］）作用于该高强度放电灯（２），其中调制正脉冲（Ｉ↓［ｐ］）脉宽和邻近的负脉冲（Ｉ↓［ｎ］）脉宽之间的脉宽比率，使得两个连续的正和负脉冲（Ｉ↓［ｐ］，Ｉ↓［ｎ］）的平均电流值（＊）在正值和幅值之间周期性地波动。另外，按照预定调制函数（Ｍ）调制电流的幅度值（Ｉ↓［Ａ］）。还描述了用于高强度放电灯（２）的相应的灯驱动器（１０）以及包括这种灯驱动器（１０）的投影系统（１）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于操作尤其在投影系统内的高强度放电灯的方法和灯 驱动器。本专利技术还涉及包括高强度放电灯和这种灯驱动器的投影系统。
技术介绍
高强度放电灯通常包括由例如石英玻璃的抗高温材料制成的管，电 极通常从相反侧伸进该管中，所述电极通常由鴒制成。所述管包含一种 或多种惰性气体的填充物，就汞蒸气灯来说，主要包含汞。通过在电极 之间施加高电压在电极端之间产生电弧，然后所述电弧能够维持较低的 电压。由于它们的光学性质，高强度放电灯优选地尤其用于投影系统。 对于这样的应用而言，要求光源尽可能地是点光源。此外，要求高的光 强度，同时具有尽可能自然的光的光谱组成。目前，利用高强度放电灯特别是UHP灯(超高性能灯)能最好地达到这些要求，所述高强度放电 灯也称为HID灯。特别地，当这样的灯用在利用时间序列(time-sequential)方法来进 行颜色生成的投影系统中时，必须保证不发生不期望的光强度的波动， 因为这些能够导致在投影系统中 一种原色不期望地影响其它原色，或者 导致不同亮度存在于不同图像区域中。当前有两种类型的时间序列颜色生成方法在第一方法中，通过以三原色的完整图像的序列表示来生成彩色图 像。该方法也称为"场序彩色"。该方法用于例如大部分的DLP投影仪 (DLP-数字光处理，DLP是德州仪器公司的商标)中。可以选择地将作 为第四种的白色图像混合进来。在第二方法中，彩色图像主要是通过所有的原色以颜色束或颜色带 的形式一个接一个地穿过显示器来生成。该方法也称为"滚动彩色"。例 如，常规LCoS显示器(LCoS-硅上液晶)借助这样的方法来操作。在两种情况下，投影系统需要所谓的颜色变化系统，该颜色变化系 统首先执行颜色分离或颜色过滤，其次具有用于改变光源和显示器之间 颜色成分的调制器，这样能够以三原色生成光。通常或多或少可以在一个部件中结合彩色分离和彩色调制。例如，在某些颜色变化系统中，过 滤以及颜色调制通过旋转的色轮来完成。相反，在其它的系统中，颜色 过滤借助镜子进行，颜色调制借助棱镜进行。为了尽可能均匀地加载(load )高强度放电灯的电极并因此增加灯的 服务寿命，大多数灯使用AC电流来操作，AC电流通常是方波AC电流。 在该情况下，为了防止不期望的电弧的不稳定(例如所谓的电弧跳跃(arc jumping)或抖动)，特殊形式的电源电流是必要的。当前使用的方法是 脉冲的模式，其表现出非常好的服务寿命，同时具有完美的稳定性。在 该模式中，灯用方波AC电流来操作，附加的电流脉冲(所谓的"防抖动 脉沖")叠加在每个半周期的末端，这保证了灯内的电弧的位置尽可能地 保持稳定。然而，这导致上述用时间序列颜色显示器操作的显示系统中 的许多问题。特别地，在某些系统中，完全不能使用防抖动脉沖或者只 可以在如果能接受大的缺陷时使用。 一个特别的缺陷在于，为了灯良好 地工作，只能在窄的界限内选择脉沖的长度和幅度。WO 02/091806 Al公开了可替换的利用恒定的光电流对灯的驱动。 在该情况中，通过频率在250至20000Hz之间的相对4交高频的AC电流 作用高强度放电灯，在每种情形中，电流的幅度值恒定。调制正脉冲的 脉宽和随后的或在前的负脉沖的脉宽之间的脉宽比率，使得两个连续的 正和负脉沖的平均电流值在正值和负值之间周期性地波动，所述正和负 脉冲具有例如达到250Hz的预定脉宽调制频率。换句话说，用预定的脉 宽调制频率调制一个完整AC电流周期内换向时间的位置，所述完整的 AC电流周期通过两个连续脉沖即一个正脉冲和一个负脉沖的长度来定 义。这里的调制通常是正弦曲线。因此，在该方法中，为了实现两个电 极加载相等，阳极和阴极以相对较快的节奏交换。然而，正值和负值之 间平均电流值的相对较慢的调制保证两个电极的温度加载緩慢地和周期 性地变化。借助这种脉宽调制模式(PWM模式)，同样实现非常好的服 务寿命，同时处于恒定光电流的灯只具有最小的抖动倾向。在现代投影系统中，特别是在那些利用时间序列颜色生成的系统中， 如果能在某些时间周期内以精确定义的方式产生特定量的光，那么这是 高度期望的。然而，这些时间必须根据用在投影系统中的显示器的要求 精确调节。然后可以例如提高整体亮度、增大灰度分辨率以及更好地抵 消图像的色点。为此，有必要不时地在精确定义的时间周期中(例如在5精确指定的色带中)减少光功率，并在其它时间周期中增加之。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供用于操作尤其在投影系统内的高强度放电灯的 方法，也涉及合适的灯驱动器以及相应的投影系统，其允许根据预定的 要求以简单和节省成本的方式对光强度进行更加精确的控制。通过如权利要求1限定的方法、权利要求8限定的灯驱动器以及权 利要求10限定的投影系统实现该目的。在根据本专利技术的方法中，通过AC电流对高强度放电灯起作用，该 AC电流以预定的换向频率在具有预定电流幅度的正脉冲和负脉沖之间 换向，其中调制正脉沖的脉宽和邻近的负脉冲的脉宽之间的脉宽比率， 使得两个连续的正和负脉冲——个正脉沖和一个负脉沖一的平均电流值 在正值和负值之间以预定的脉宽调制频率周期性地波动，换句话说，包 括一个正脉沖和一个负脉冲的一个完整AC电流周期内换向时间的位置 以预定的脉宽调制频率周期性地移动。根据本专利技术，电流的幅度值被调 制为与预定调制函数一致的时间的函数。因此，本专利技术利用在WO 02/091806 Al中描述的操作方法并在该方 法上重叠另外的调制，即调幅，其中按照投影系统尤其是显示设备的要 求来实现该调幅。因此，为了获取关于脉宽调制的方法和效果的更详细 的细节，应当参见WO 02/091806 Al，其内容因而全部合并到本申请中。 如前述文件描述的，脉宽调制可以是正弦曲线。然而，任何其它的外形 原则上也是可以的，包括方波调制。就这种方波调制来说，将会仅仅存 在以规则的间隔交替的两个离散占空比。唯 一 的关键问题是平均电流值 在负值和正值之间换向。以脉宽调制频率变化和在正脉沖和负脉沖之间 以预定换向频率交替的"基本AC电流"可以是方波AC电流。然而，其它 AC电流形式也是可以的。待调制的预定电流幅度可以是最大的或有效的 幅度。由于根据本专利技术的方法，能够以极其稳定的方式操作灯，其中一因为不需要防抖动脉沖或其它附加脉冲一功率损失得以减小。附加的电流 调幅保证能够产生具有精确定义的光强度曲线的理想光强度，以最优化 投影系统的整体性 育b。用于以根据本专利技术的方式操作高强度放电灯的合适的灯驱动器因而需要换向器电路以及脉宽调制单元，这样设计所述换向器电路，使得从DC电压源流出的DC电流被转换成用于高强度放电灯的AC电流，该 AC电流以预定的电流幅度在正脉冲和负脉冲之间换向，这样设计所述脉 宽调制单元，使得正脉冲的脉宽和邻近的负脉冲的脉宽之间的脉宽比率 #皮调制成两个连续的正脉沖和负脉冲的平均电流值在正值和负值之间周 期性地波动。根据本专利技术，还需要调幅单元，这样设计调幅单元，使得 按照预定调制函数调制电流的幅度值。如上面提到的，根据本专利技术的方法以及根据本专利技术的灯驱动器能够 以特别有益的方式用在包括显示设备和相应高强度放电灯的投影系统 中。然而，当在需要按照定义的时间强度曲线对高强度放电灯进行稳定 操作的其它领域中使用高强度放电灯本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于操作高强度放电灯（２）的方法，－在该方法中，以预定电流幅度（Ｉ↓［Ａ］）在正脉冲（Ｉ↓［ｐ］）和负脉冲（Ｉ↓［ｎ］）之间换向的ＡＣ电流（Ｉ↓［ＡＭ］）作用于该高强度放电灯（２），其中调制正脉冲（Ｉ↓［ｐ］）脉宽和邻近的负脉冲（Ｉ↓［ｎ］）脉宽之间的脉宽比率，使得两个连续正和负脉冲（Ｉ↓［ｐ］，Ｉ↓［ｎ］）－一个正脉冲（Ｉ↓［ｐ］）和一个负脉冲（Ｉ↓［ｎ］）－的平均电流值（＊）在正值和幅值之间周期性地波动。－在该方法中，按照预定调制函数（Ｍ）调制电流的幅度值（Ｉ↓［Ａ］）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C德佩，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]