用於操作高壓燈的脈衝寬度調製的製作方法
2023-09-19 06:08:05 1
專利名稱：用於操作高壓燈的脈衝寬度調製的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種操作高壓燈的方法，特別地，可用於提高光電弧穩定性，其中高壓燈使用交變電流。此外，本發明涉及一種提供給高壓燈的燈電流信號，還涉及一種向高壓燈提供燈電流的電路布置。最後，本發明還涉及將這些方法、信號和電路布置用於多種裝置。
美國專利US 5,608,294公開的方法的目的是提供一種可操控高壓燈的方法，並提供了調控高壓放電燈的電路布置，可使燈工作期間的閃爍基本得到抑制。為了減少閃爍，向高壓放電燈提供了交變的燈電流，產生具有燈電流的給定半周期的預定分數的電流脈衝，所述電流脈衝具有與燈電流相同的極性，疊加到燈電流半周期的後部，所述電流脈衝在該後部產生。通過將電流脈衝疊加到燈電流，電極溫度上升的較高。高溫使得放電電弧在負極相位時在相同電極位置產生。這個作用使得光電弧具有較高穩定性。
如美國專利5,608,294中介紹的那樣，利用另外的電流脈衝將增加電路布置的耗散功率。另外光輸出不是常數，使這種燈在接下來的顯示裝置中的使用複雜化，其希望最好具有恆定的光流量。
根據上述和已知的方法，本發明的目的是要改進光電弧的穩定性。本發明的另一個目的是減少電路布置的耗散功率。
提出一種操作高壓燈的方法，其中所述燈電流的絕對值基本是常數，所述交變的燈電流經過脈寬調製，由此正脈衝的脈寬和負脈衝的脈寬的脈寬比得到調製，光電弧的穩定性得到提高。另外，光通量實際上保持恆定，由於燈電流具有幾乎恆定的絕對值，燈的額定值實際上是常數。另外，由於不需要另外的電流脈衝，耗散功率下降。
高壓放電燈、高強度放電燈(UHP燈)或高壓氣體放電燈(HIP燈)等高壓燈具有光電弧。根據本發明，可以確保從高壓燈發出的光一般都具有相同的光通量。
根據本發明，向高壓燈提供了具有基本上恆定絕對值的電流。電流的極性根據給定的頻率進行變化。這樣，極性變化的電流脈衝施加到高壓燈上。應當指出在極性變換期間，電流的絕對值不是常數。電流信號具有邊緣。任何可以使極性變化的信號形式都可以採用。可能採用的信號有斜坡信號、矩形信號，或鋸齒信號。電流的信號形式最好是矩形信號。脈衝還可以具有邊緣，其邊緣陡度可以從矩形變化到斜坡。
這樣的交變燈電流然後進行脈衝寬度調製。脈寬調製可對任一極性的電流脈衝寬度進行調製。正脈衝的寬度和負脈衝的寬度的寬度比因此得到了調節。當脈寬比根據給定的功能進行調製時，光電弧的穩定性可以提高。
根據權利要求2的燈電流交變的工作頻率是優選的。頻率在大約5千赫茲以上時，有出現聲共振的可能性。在這種情況下，光電弧的穩定性可能惡化。但更高的交變燈電流頻率也可以使用，並包含在本發明的範圍內。在交變燈電流的頻率下降到某個值以下時，如大約40赫茲，光電弧穩定不能實現。這個頻率範圍僅是優選的範圍，不能將本發明限制在該範圍。
如權利要求3所介紹的調製脈衝寬度比的頻率範圍是有利的範圍。頻率主要取決於電極的幾何形狀，頻率值超過大約100赫茲時光電弧穩定的作用消失。非常低的頻率，比如0.1赫茲，仍允許光電弧穩定性有提高。這些非常低的頻率可以應用於必須避免假像的光系統。當從燈發出的光通量在正極脈衝和負極脈衝時不同的時候，避免假像可以通過在不為人感知的調製頻率下進行調製信號來實現。可以通過非常低的調製頻率來實現。另外，這個頻率範圍只是優選的範圍，不能將本發明限制在該範圍。
通過使脈寬調製頻率與顯示裝置的顯示頻率同步，可以防止顯示裝置出現假像。
權利要求5所述的信號是最有利的。這種信號可以是正弦、餘弦、鋸齒或任何其他的信號。另外，與這些信號近似的信號也可以使用。
調製的幅度最好是減小。當電流脈衝的幅度減小時，施加到燈的電流絕對值減少。
在本發明的另一個實施例中，提供給高壓燈的燈電流的極性是變化的，其絕對值基本是常數，正脈衝的脈寬和負脈衝的脈寬的脈寬比經過調製。這樣的信號使高壓燈發出的光信號，當光電弧穩定時，具有基本上恆定的信號強度。
在本發明的另外的實施例中，還提供了向高壓燈供應燈電流的的電路布置，該電路具有脈衝形成裝置，可提供交變的具有基本上不變絕對值的燈電流；和調製裝置，可調製正脈衝的脈寬和負脈衝的脈寬之間的脈衝寬度比。該電路布置的特點是電路的耗散功率低於已有電路，使高壓燈具有使光電弧穩定的信號。
在本發明的另一個實施例中，如上所述的方法、燈電流信號或電路布置用於帶有液晶或反射鏡顯示裝置的數據或圖像投影儀。穩定的光電弧發射出恆定的光，這非常適合於所提到的投影儀。
通過參考下面對實施例的說明，將對本發明的這些和其它的特徵更加清楚。在附圖中圖1是作為時間函數的燈電流；圖2是作為時間函數的燈電流；圖3帶有脈寬調製的操作和標準操作的每工作小時的電弧躍變的累積分布。
調製信號4是頻率fs為50Hz的正弦信號。該調製信號4調製矩形電流信號2的正和負半波之間的比。電流信號2的頻率是fG為1000Hz。電流信號2的絕對值總是保持為1。在調製信號4是正的時候，電流信號2正半波持續的時間比負半波長。這還導致了當調製信號為正時，電流信號4平均值6是正的；當調製信號為負時，電流信號4平均值6是負的。
電流信號4的絕對值Ilamp可由燈電壓Ulamp和燈功率Plamp確定。Ilamp=PlampUlamp]]>從圖2，可以更清楚地看到電流信號4的正脈衝t+和負脈衝t-之間的比。電流信號2在一個周期tG(tG＝1/fG且tG＝t++t-)內的平均電流值6Im定義為Im=Ilamp(t+-t-)tG]]>這意味著平均電流值6必須在電流信號2的最大正值和最大負值之間。平均值可定義為m·Ilamp，m∈[-1；+1]，其中，m定義為調製度。各周期t+和t-的持續時間，即脈衝寬度，成為t+=1+m2tG]]>t-=1-m2tG]]>t+和t-的持續時間與調製信號4的不同。脈衝寬度，即t+和t-的持續時間根據調製信號4來定義。在這種情況下，調製信號是正弦信號Msin(2πt/fs)，調製頻率fs為50Hz，調製幅度為M。調製脈寬的比可通過調製信號4用公式mi＝Msin(2πfsi/fG)來計算，其中，i是以1為單位增加的指數。光電弧變化，電流信號的頻率fG、調製信號的頻率fs、調製信號(即正弦、餘弦、矩形、鋸齒形)、和調製幅度M都變化。在圖1中，調製幅度是0.8。
高壓燈施加圖1和圖2所示的電流信號2的作用在圖3中顯示。在圖3中，w軸表示電弧躍變的距離，s軸表示檢測到的電弧躍變的累積量。分布10代表具有傳統燈電流的燈的電弧躍變的分布，分布8代表具有根據本發明燈電流的燈的電弧躍變的分布。如圖所示，與傳統的燈相比，可以看到只有很少的電弧躍變具有長躍變距離。這樣就具有使顯示裝置上的光保持恆定的作用。
上面介紹的實施例只是一個可能的技術方案。結合了恆定光通量和低耗散功率的減少光電弧躍變，根據本發明，可通過另外的調製信號和電流頻率來實現。
權利要求
1.一種操作高壓燈的方法，尤其是可改進光電弧穩定性，所述燈使用交變燈電流，其特徵在於，所述燈電流的絕對值基本是常數，所述交變燈電流進行了脈衝寬度調製，由此，對正脈衝的脈寬與負脈衝的脈寬的脈寬比進行了調製。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述燈電流在40赫茲和5千赫茲之間的頻率下進行變化不會產生聲共振並且不會降低光電弧穩定性，由此，極性至少在各周期內變化一次。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述正脈衝脈寬與所述負脈衝脈寬的所述脈寬比在比工作頻率低的頻率下進行調製，最好在0.1赫茲和100赫茲之間。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述脈寬調製的頻率與顯示裝置的顯示頻率同步。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述脈寬比是用諧波信號進行調製的。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，脈寬調製信號的幅度大於0。
7.一種高壓燈的燈電流信號，其極性是交變的，其絕對值基本上是常數，對正脈衝脈寬與負脈衝脈寬之間的脈寬比進行了調製。
8.一種向高壓燈提供燈電流的電路布置，設有脈衝形成裝置可提供絕對值基本上是常數的交變的燈電流，還設有調製裝置可調製正脈衝脈寬與負脈衝脈寬之間的脈寬比。
9.根據權利要求1到6中任一項所述方法、根據權利要求7所述燈電流信號，或根據權利要求8所述的電路布置可用於帶有液晶或反射鏡顯示的數據或圖像投影儀。
全文摘要
本發明公開了一種操作高壓燈的方法，其中燈使用交變燈電流(2)。為了改進光電弧的穩定性和減少電路布置的耗散功率，所述燈電流(2)的絕對值基本是常數，所述交變燈電流(2)進行了脈衝寬度調製，由此，正脈衝的脈寬與負脈衝的脈寬的脈寬比進行了調製。另外還公開了一種電路布置、燈電流信號(2)和其用途。
文檔編號H05B37/02GK1462570SQ02801516
公開日2003年12月17日 申請日期2002年4月25日 優先權日2001年5月8日
發明者X·裡德雷爾 申請人:皇家菲利浦電子有限公司