驅動放電燈的方法、驅動設置以及投影儀系統的製作方法

2023-12-01 23:13:26 4

專利名稱：驅動放電燈的方法、驅動設置以及投影儀系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種驅動放電燈的方法。此外，本發明涉及一種用於 驅動投影儀系統中的放電燈的適當的驅動設置，並且還涉及一種包括 所述驅動設置的投影儀系統。
背景技術：
氣體放電燈(特別是高壓氣體放電燈)包括由例如石英玻璃之類 的耐高溫材料構成的外殼或腔室。由鴒製成的電極從相對側凸入該腔 室中。所述腔室包含由一種或多種稀有氣體構成的填充物，並且所述 填充物在汞蒸氣放電燈的情況下主要由汞構成。通過在所述電極上施 加初始高電壓，在所述電極的尖端之間產生光弧，隨後在燈操作期間 可以在低電壓下維持所述光弧。由於其光學屬性，高壓氣體放電燈(也 被稱作"燈頭")被用於諸如投影儀系統(例如使用"射束器"的家 庭影院系統)中的圖像渲染之類的應用，其中為了觀看舒適而在相對 較大的背景幕上渲染圖像。對於這種應用，需要儘可能接近點光源的 光源，其應當具有儘可能高的發光強度並且具有非常近似自然光的光
語組成。可以最優地利用高壓氣體放電燈或"HID燈"(高強度放電 燈)並且特別利用"UHP燈，，(超高性能燈或超高壓力燈)來實現這 些屬性。
當高壓汞蒸氣放電燈在標稱功率電平下被驅動時(從而基本上給 出其額定光輸出)，其在一個飽和閾值之上操作，在該飽和閾值之上， 所述燈中的汞以蒸氣形式存在。特定類型的燈的所述飽和閾值由許多 因素決定，比如燈內的壓力、填充氣體的組成、燈的物理屬性以及燈 的操作條件。為了降低燈的光輸出(即"調暗"所述燈)，例如通過 減小該燈的電流供電來降低該燈的驅動功率。為了正確地呈現較暗的 視頻序列(例如電影中的夜晚場景)，必須調暗所述燈。在使用上述 燈的現有技術的投影儀系統中，所述燈所能被調暗的範圍受到以下事 實的限制在所述飽和閾值以下，所述燈的所述腔室內的汞蒸氣發生 冷凝，從而導致燈內的壓力下降。此外，所述填充氣體的組成例如由於溴受到汞的約束而發生改變，其結果是溴再生循環(在該循環中， 鴒被從所述填充氣體傳送回其蒸發電極)被中斷，並且鎢被沉積在所
述石英腔室的內壁上。這被稱作"黑化(blacken)，，，這是由於鎢沉 積物是黑色的，並且所述燈看起來更暗。黑化在所述燈已經於飽和或 調暗模式下被驅動特定時間長度之後發生。
有多種不同的方法用以解決上述UHP燈中的調暗問題。例如，在 WO 2006/072852 Al中，在調暗操作模式下持續監控燈電壓和電流，以 便確定為了避免黑化而必須提高燈功率的點。利用所述電壓和電流測 量；可以估計燈內的瞬時壓力。利用該信息，所述燈的驅動設置可以 確定為了避免鎢沉積在所述腔室壁上而必須把燈功率提高到所述燈的 所述飽和閾值之上的點。在另一種方法中，WO 2006/072861 Al提出控 制在飽和模式和非飽和模式下花費的相對持續時間，從而使得所述燈 不會發生顯著的黑化。
雖然在上面提到的現有技術中描述的方法可以在允許所述燈操作 在調暗模式下的同時成功地避免燈黑化的發生，但是所述兩種方法都 必須限制可以在其間調暗所述燈的時間。例如這些方法無法實現所述 燈的延長的調暗，這是因為燈功率在特定時間之後被提高，而不管正 在顯示的影片序列所需要的實際光輸出如何。如果在電影需要延長的 調暗序列時於飽和模式下實際驅動所述燈更長時間，則燈壁將被鎢沉 積物黑化。這種黑化的一種不合期望的副作用在於，返回所述燈的額 定功率將導致燈壁由於已改變的熱吸收屬性而過熱，從而使得所述石
英再結晶。其效果是所述石英腔室呈現出"乳白色"或"白化，，外觀， 從而導致所述燈的光輸出顯著下降。最後，所述燈的使用壽命將被大 大縮短。另一方面，為了避免黑化而利用上面提到的現有技術方法實 現的受控燈功率提高可能會導致對於正在顯示的影片序列來說過亮的 光輸出，從而導致不令人滿意的觀看體驗和用戶方面的不滿。

發明內容
因此，本發明的一個目的是提供一種在延長的時間周期內於飽和 閾值以下驅動放電燈並且同時避免由所述燈的黑化所導致的問題的方 法。
為此，本發明提供一種驅動放電燈(特別是高壓或超高壓放電燈)括確定一個黑化值，所述黑化值表示所述燈的內部 的黑化水平。術語"表示，，意圖表明所述黑化值與燈內部的黑化水平 相關，也就是說，所述黑化值給出關於燈的黑化程度的直接指示。可 以根據所述燈的操作的持續時間持續調節所述黑化值。基於該黑化值 計算一個恢復參數，該恢復參數也可以被持續調節。當燈功率被提高 到飽和功率電平之上時，隨後在特定恢復時間內根據所述恢復參數來 驅動所述燈。例如可以從所述黑化值導出對應於特定燈類型的恢復時 間，其或者可以是通過在對於該燈類型實施測試期間所做的觀測而獲 得的預定義值。
利用根據本發明的方法，即使在發生黑化的情況下也有可能在延 長的時間周期內於飽和或調暗模式下驅動所述燈。已經表明，在所述 飽和閾值之上的操作模式下，可以通過所述溴再生循環來分解(清除) 任何累積的黑化。因此，根據本發明，在受控的"恢復"操作周期期 間去除或分解在所述調暗操作模式期間累積的黑化，在所述受控的"恢
等到該受:周期的末vC，即一旦所述恢^^時間過去之後，所k黑化將 基本上已被分解，從而有效地清理了燈壁，並且可以再一次把燈功率 提高到所述額定燈功率而不會對所述燈造成任何有害影響。根據本發
明的方法的一個明顯的優點在於，可以在特別長的時間周期(例如50 個小時或更多)內於飽和操作模式下驅動投影儀系統中的燈而不會對 所述燈造成有害影響。直到現在為止，利用諸如在介紹部分中描述的 那些現有技術方法是無法實現這一點的。
如上所述，如果在調暗操作階段結束之後避免了燈壁內的溫度的 不利的升高，則燈將從黑化"恢復"。在根據本發明的方法中，從所 述黑化值導出的所述恢復參數可以是被施加到所述燈的受控功率電 平，從而可以防止所述燈內的溫度過快地升高，或者所述恢復參數可 以影響所述燈的強制冷卻，從而還確保所述燈壁內的溫度不會達到可 能會對所述燈造成破壞的水平。
一種用於驅動投影儀系統中的放電燈的適當的驅動設置包括黑 化值確定單元，其用於確定黑化值，所述黑化值表示所述燈的內部的 黑化水平；以及恢復時間計算單元，其用於根據所述黑化值計算恢復 時間。所述驅動設置還包括控制單元，其用於在燈功率被提高到所述的操作。這種驅動設置還可以包括用於從所述黑化值導出恢復時間的 恢復時間計算單元。
剩餘的從屬權利要求和後續的描述公開了本發明的特徵的特別有 利的實施例。
為了獲得黑化值，可以監控任何適當的參數或數值。例如，可以 通過測量燈的光輸出來估計其黑化水平。如果被驅動在飽和模式下的
降，則可以假設所述光輸出下降是由於所述燈內i的鴒沉積物的積聚 而導致的。於是所述光輸出下降的程度將指示所述燈內的黑化水平。
測試已經表明，所述黑化與所述燈被驅動在飽和模式下的時間長 度直接相關。換句話說，所述燈被驅動在飽和模式下的時間越長，為 了完全清除所累積的黑化而需要把所述燈驅動在未飽和模式下的時間 就越長。可以交替地在飽和模式和非飽和模式下驅動所述燈，其中從 一種模式變回另一種模式，所述飽和模式和非飽和模式可能具有不同 的時間長度。因此，在本發明的一個特別有利的實施例中，所述黑化 值是基於飽和時間和非飽和時間，其中在所述飽和時間內，所述燈被 驅動在低於飽和功率電平的功率電平下，在所述非飽和時間內，所述 燈被驅動在高於飽和功率電平的功率電平下。
所述測試還表明，恢復快於黑化，也就是說，為了分解所述黑化 而必須驅動所述燈的時間長度短於所述燈先前在飽和模式(其間所述 黑化累積)下花費的時間長度。取決於燈類型，所累積的黑化的分解
可以比所述累積本身快多達10倍。因此，在本發明的一個優選實施例
中，所述黑化值是基於淨飽和時間，所述淨飽和時間是通過從所迷飽 和時間中減去所述非飽和時間的一個倍數而確定的。對於特定燈類型，
該倍數例如可以是5到IO之間的一個值。
由於所述黑化水平與所述淨飽和時間直接相關，因此該淨飽和時 間可以被直接用作黑化值。但是也可以把所述淨飽和時間轉換成黑化 值，這例如是通過特定因數的調節或者通過將其加上特定時間值或從 中減去特定時間值而實現的。
如在介紹中所提到的那樣，可以在相對較短的時間周期內於飽和 模式下驅動燈而不會發生任何顯著的黑化。例如對於特定燈類型，該時間周期可以包括30分鐘。只有在飽和模式下驅動所述燈更長時間的 情況下才會發生顯著的黑化。因此，在根據本發明的方法中，可以從 所述淨飽和時間中減去對應於特定燈類型的初始的"無黑化，，時間， 例如可以從所述黑化值中減去對應於半小時的一個值。或者，當在飽 和模式下驅動所述燈時，可以利用適當的定時器在經過了初始的預定 義時間之後首先計算所述黑化值。
為了作為所述飽和時間和非飽和時間的函數來確定黑化值，如上 所述，使用定時器可能更加容易。將必須利用關於瞬時功率電平的信 息按照某種方式把所述定時器連接到所述驅動設置。但是在本發明的 一個特別有利的實施例中，由於很容易確定對應於視頻投影系統的幀 速率，因此簡單地通過對視頻幀進行計數而獲得所述黑化值，並且通 常對於每一幀調節所述燈功率，以便給出對應於該幀的所需燈輸出。 因此，所述黑化值可以包括燈功率低於所述飽和閾值的幀數減去燈功 率高於所述飽和闊值的幀數的一個倍數。例如，對於燈功率高於所述 飽和閾值的每一幀，可以把所述計數器值遞減5。如果所述計數器達到 特定的第一閾值，則無需處理任何黑化，這是因為將不會留下可忽略 的黑化。另一方面，如果當所述燈功率被提高到所述飽和閣值之上時 所述計數器值仍然高於第二閾值，則將在剩餘的恢復持續時間內根據 所述恢復參數來驅動所述燈，直到所述計數器達到所述第二閾值。所 述第一和第二闊值優選地是同一個閾值。所述閾值例如可以是與能夠 在所述調暗模式下驅動特定燈類型而不會使該燈發生任何顯著黑化的 時間相對應的一個值，或者所述闞值可以是零。
優選地，可以使用簡單的升值/降值計數器來記錄所述黑化值。這 種計數器可以用軟體來實現，或者可以利用計數器外固態電路的設置 在硬體中直接實現。根據本發明的驅動設置可以包括用於在所述燈的 操作期間對幀進行計數以便給出黑化值的適當的計數器，對於在所述 燈的飽和操作模式下渲染的每一幀可以把所述計數器遞增1，並且可以 對於在非飽和模式下渲染的每一幀把所述計數器遞減一個預定義的數 量。
如上所述，在飽和電平下的一個操作周期(其間，黑色的鵠沉積 物已經積聚在燈壁上)之後返回額定功率可能會導致燈泡壁內的溫度 的顯著升高，這是由於所述燈泡內部的黑塗層的吸收而造成的。根據的兩種可能的方式。
在根據本發明的笫一方法中，所述恢復參數包括這樣一個值通 過該值，將在所述恢復時間的持續時間內把施加到所述燈的功率保持 在該燈的額定功率輸出以下。在所述恢復時間的開頭，所述功率處於 最小值但是仍然高於所述飽和閾值，按照受控的方式提高所述功率，
可以布置所述投影儀系統的其他可調暗組件以便提供所需調暗的一部 分，從而不需要由所述燈單獨提供整個調暗。這樣，當所述燈功率被 突然提高時，可以通過按照受控的方式對這些組件進行"解除調暗，， 並且同時在所述恢復持續時間內根據所述恢復參數驅動所述燈來提供 所需光輸出。
或者，在根據本發明的第二方法中，所述恢復參數包括這樣一個 值通過該值，可以在所述恢復時間的持續時間內增大冷卻設置的氣 流。所述增大的氣流導致從外部對所述燈泡的冷卻增強，並且確保所 述燈泡壁的溫度不會達到將對所述燈泡壁造成不可逆的破壞的點。所 述氣流將被增大的數量也將在某種程度上取決於由所迷投影儀系統所 布置的已經存在的冷卻設置的實現方式，例如取決於冷卻狹縫的幾何 結構、冷卻風扇的類型、所述投影儀內的氣流的特性等等。
很明顯，將有可能組合全部兩種方法，即把到所述燈的功率保持 在一個較低電平，同時還利用冷卻設置對所述燈應用強制冷卻。
如上面所解釋的那樣，所述燈的黑化將由於吸收而導致更高的壁 溫，因此在飽和模式期間的汞蒸發將隨著時間在更高功率電平下發生。 換句話說，所述飽和閾值被暫時提高。因此，為了精確地確定淨飽和 時間，應當把飽和閾值的這一改變納入考慮，這是因為提高了的飽和 閾值將導致必須被分配給所述飽和時間的時間量增加，並且導致必須 被分配給所述非飽和時間的時間量減少。因此，在本發明的一個優選 實施例中，在飽和模式下的延長操作期間對所述飽和閾值或飽和功率 電平進行調節以便把所述燈內的發生了改變的條件納入考慮。在一種 方法中，可以通過持續監控所述燈內的電壓和電流來確定所述飽和閾 值。但是這將需要適當的控制電路或附加的軟體。
因此，在本發明的一個特別有利的實施例中，可以把在對於特定燈類型的飽和測試中獲得的已知數值與所述黑化值一起應用來獲得經 過校正的飽和閾值。例如，可以利用預定的常數值來調節花費在飽和 模式下的淨幀數，以便產生所述飽和閾值應當被調節的值。在測試中 獲得的所述恆定值可以^f艮容易地被編程在驅動單元軟體中，從而可以 在無需持續測量所述燈內的電壓和電流值的情況下對所述飽和閾值實 施調節。通過按照這種方式調節所述飽和閣值，能夠以高精度確定在 飽和模式下實際驅動所述燈的持續時間，從而還能夠以高精度確定所 述恢復參數和所述恢復持續時間。
不管是不經意地還是刻意地，在生成用於關斷投影儀系統並且從 而也關斷其燈的信號時，所述燈可能仍然被操作在調暗階段中。但是 在所述燈被操作在調暗模式下時所累積的任何黑化將繼續存在。很自 然地，有利的是不失去所述黑化值，從而可以在隨後再次接通所述燈 時消除累積在燈壁上的所述黑化。因此，在本發明的一個特別有利的 實施例中，所述黑化值被存儲在所述驅動設置的非易失性存儲器中， 從而即使在功率被斷開或者所述投影儀系統被關斷時也可以"記住，， 該值。所述驅動設置可以包括任何適當類型的非易失性存儲器，其可 以專用於存儲所述黑化值，或者還可以被用於存儲其他數值以用於其 他目的。


通過結合附圖考慮下面的詳細描述，本發明的其他目的和特徵將 變得顯而易見。但是應當理解，附圖僅僅被設計用於說明的目的，而 不是用於限定本發明。在附圖中，相同的附圖標記總是指代相同的對 象。
圖1示出了根據本發明的第一實施例的投影儀系統的示意圖； 圖2示出了高壓汞蒸氣放電燈的縱截面；
圖3示出了對應於200W UHP燈的積分光輸出和汞壓力與操作功 率的關係曲線圖4示出了在提高燈功率以便把所述燈帶出飽和模式並且帶入非 飽和模式時的對應於132W UHP燈的溫度與時間的關係曲線圖5示出了對應於132W UHP燈的恢復時間與花費在調暗模式下 的時間的關係曲線圖；圖6示出了對應於132W UHP燈的多個調暗循環的光輸出與時間 的關係曲線圖7示出了根據本發明的第一實施例的用於UHP燈的驅動設置的 方框圖8示出了根據本發明的第二實施例的具有冷卻設置的用於UHP 燈的驅動設置的方框圖。
具體實施例方式
附圖中的對象的規格是出於清楚的目的而被選擇的，其不一定反 映實際的相對規格。
圖1示出了使用時間順序彩色渲染的投影儀系統10的基本構造， 其中逐一渲染圖像中的不同顏色(紅色、綠色和藍色)，這一處理由 於眼睛的反應時間而不會被用戶察覺到。
燈1的光在反射器11內被聚焦到具有顏色片段紅色r、綠色g和 藍色b的色輪12上。為了清楚起見，僅僅示出了 3個片段r、 g、 b。 現今的色輪通常具有6個片段，其序列為紅色、綠色、藍色、紅色、 綠色、藍色，某些色輪還包括白色片段。在片段r、 g、 b之間有輪輻 SP(或者說過渡區域)。該色輪12被驅動在特定步幅下，從而生成紅 色圖像、綠色圖像或藍色圖像。隨後通過準直透鏡13聚焦根據所述色 輪12的位置而生成的所述紅色、綠色或藍色光，從而最終照射顯示單 元14。在這裡，所述顯示單元14是一個晶片，其上設置有多個微小的 可移動反射鏡以作為單獨的顯示元件，其中的每一個與一個圖像像素 相關聯。所述反射鏡由光照射。根據所述投影區域(即最終得到的圖 像)上的圖像像素將是亮的還是暗的來傾斜每一個反射鏡，從而把所 述光反射穿過投影儀鏡頭15並且到達所述投影區域(未在圖中示出)， 或者把所述光反射遠離所述投影儀鏡頭15並且到達吸收器中。按照這 種方式，所述投影區域還可以在某種程度上被用作一個可調暗組件， 以便暗化或調暗所投影的圖像。所述反射鏡陣列的各單獨的反射鏡形 成一個柵格，利用該柵格可以生成任何圖像並且例如可以渲染視頻幀。 對於單一幀內的不同亮度級的渲染是藉助於脈沖寬度調製方法來實現 的，其中對所述顯示設備的每一個顯示元件進行控制，從而使得光在 所述圖像持續時間的特定部分內撞擊在所述投影區域的相應像素區域上，並且在剩餘的時間內不會撞擊在所述投影區域上。這種投影儀系
統的一個例子是Texas Instrument⑧的DLP⑧系統。
很自然地，本發明不限於僅僅一種投影儀系統，而是可以用於任 何其他類型的投影儀系統。
圖中還示出所述燈l受到驅動設置70的控制，後面將對此進行詳 細解釋。該驅動設置70又受到視頻控制單元124的限制。在這裡，所 述視頻控制單元124管理所述色輪12與所述顯示單元14的同步。如該 圖中所示，可以把諸如視頻信號120的信號120輸入到所述視頻控制 單元124，並且由該視頻控制單元124把所請求的目標光輸出級121作 為適當的信號事先提供到所述驅動設置70，從而可以調節所述燈功率 以便提供所請求的目標光輸出級。所述視頻控制單元124還可以把幀 信息按照幀信號122的形式提供到所述驅動設置70。此外，來自所述 驅動設置70的適當信號125向所述視頻控制單元124通知將布置所述 投影儀系統IO的任何其他可調暗組件(在本例中是所述顯示單元14) 的範圍。所述視頻控制單元124於是可以藉助於適當的控制信號126 來控制所述顯示單元14。
圖2示出了可以被用在如圖1中所示的投影儀系統中的高壓汞蒸 氣放電燈1。所述燈1具有由石英玻璃製成的橢圓電弧管20。所述電 弧管20的末端鄰接圓柱形石英部件21、 22，按照真空密封的方式把鉬 箔23、 24密封到所述石英部件中。所述鉬箔23、 24的內端連接到鵠 電極25、 26，所述鴒電極25、 26凸入所述電弧管20中並且在凸入所 述燈泡中的末端上攜帶鎢纏繞或線圈。所述鉬箔23、 24的外端連接到 電流供電線27、 28，其導向所述燈的外部。
所述電弧管20填充有稀有氣體和汞。此外，在所述電弧管20中 還存在少量溴。本領域技術人員將知曉這種燈1的操作原理，特別是 所述再生循環，其藉助於向所述氣體中添加溴而確保鴒不會沉積在所 述電弧管的內部上。由於溴原子受到液體汞的約束，汞冷凝成液體形 式也會給現有技術的燈驅動方法帶來問題，其結果是所述再生循環被 中斷，正如上面已經解釋的那樣。本發明不限於這裡描述的燈類型。
圖3示出了對應於200W UHP燈的汞壓力與操作功率之間的關係。 汞(Hg)壓力由菱形標記表示。可以清楚地看出，在120W (其是對 應於該燈的飽和閾值)的操作功率以下，汞開始冷凝。圖3還示出了積分光輸出與操作功率之間的關係(圓形標記)。
在現有技術方法中，對應於UHP燈的光輸出降低被限制到大約 30%,以便確保所述燈不會操作在飽和段內，從而不會發生黑化。在 根據本發明的方法中，可以在遠低於所述飽和閾值的功率電平下驅動 這種燈，這是因為接著發生的所述燈的黑化將在後續的恢復階段內被 清除，正如在下面的圖4中所示出的那樣。
圖4示出了對應於交替地在所述飽和闊值之上(132W)和以下 (60W)被驅動的132W燈的光輸出與時間的關係曲線圖。在大約1260 分鐘到1570分鐘之間的區域內，所述燈的光輸出由於在所述燈壁上的 黑化積聚而顯著下降。在時間1570處，所述燈功率被提高到一個高於 所述飽和閾值的電平，並且所述光輸出穩定地提高，直到再一次提供 完全光輸出為止，這意味著所述黑化已經被分解，並且所述燈壁已被 清理。
圖5示出了對應於132W燈的恢復時間與花費在調暗模式下的時 間的關係曲線圖。該曲線圖是利用在 一個測試序列中所觀測到的數值 而獲得的，在所述測試序列中，在特定時間長度內於飽和模式下驅動 燈，並且隨後測量分解所述黑化("壁清理")所需的時間。該曲線 圖表面，所述恢復時間包括所述黑化時間的一個分數，例如在200分 鍾內累積的黑化在高於所述飽和閾值的某一功率電平下的大約半小時 的操作中被分解。
如在上面的描述中所提到的那樣，在飽和模式下驅動所述燈以及 隨之而來的黑化之後突然返回所述燈的額定功率將導致所述燈的溫度 的急劇升高，正如圖6中所示出的那樣。這一高溫通常會在所述石英 再結晶時導致所述燈壁內的不合期望的"白化"，從而導致不令人滿 意的光輸出以及所述燈的使用壽命的縮短。
在根據本發明的方法中，通過在特定恢復時間的持續時間內根據 恢復參數驅動所述燈而防止其溫度升高到所述不合期望的水平，這是 通過把所述燈功率緩慢提高到額定功率電平和/或應用增強的強制冷卻 而實現的。下面將藉助於圖7詳細解釋確定所述恢復參數的方式。
圖7示出了用於驅動燈1的根據本發明的驅動設置70的一個實施 例，所述燈1在本例中是120WUHP燈頭1。所述驅動設置70特別包 括直流變換器18、換向級40以及點火設置45。為了清楚起見，僅有相關的電路被包括在圖中。
控制電路30控制所述變換器18、換向級40以及點火設置45，並 且監控所述燈1處的所述驅動設置70的電壓行為。所述換向級40包 括驅動器50，其控制4個開關46、 47、 48、 49。所述點火設置45包括 點火控制器41和點火變壓器，所述點火變壓器藉助於兩個扼流團43、 44為所述燈1的供電線27、 28提供對稱的高電壓，從而可以點燃所述 燈l。
由例如380V的外部直流源16為所述直流變換器18饋電。所述直 流變換器18包括開關32、 二極體19、電感33以及電容器31。所述控 制電路30通過電平變換器39控制所述開關，從而還控制所述燈1中 的電流。這樣，可以按照由所述視頻控制單元124提供的亮度級信號 121所指定的那樣提高或降低所述燈的光輸出。
電壓測量單元35與所述電容器31並聯，並且被實現為具有兩個 電阻器37、 38的分壓器的形式。電容器34與所述電阻器38並聯。為 了進行電壓測量，通過所述分壓器37、 38在所述電容器31處移出降 低的電壓，並且在所述控制電路30中藉助於模擬/數字變換器來測量該 電壓。所述電容器34用來減少所述測量信號中的高頻失真。在所述控 制電路30中藉助於電流測量單元36來監控所述燈1中的電流，該電 流測量單元也根據感應的原理操作。所述控制電路可以利用所測量的 電壓和電流來估計瞬時燈壓力，並且從而可以確定所述燈被驅動在飽 和模式下還是非飽和模式下。此外，這些所測量的值還可以被用來確 定所述燈的飽和閾值的任何改變。所述控制單元30可以輸出功率電平 信號61，其可以簡單地是一個布爾信號，該信號在所述燈l被驅動於 飽和模式下時的值為"1"，並且在所述燈l被驅動於非飽和模式下時 的值為"0"。
所述視頻控制單元124向所述驅動設置70提供幀信號122。在本 發明的該實施例中，在飽和模式和非飽和模式下所渲染的幀數被用來 給出關於在所述燈中累積的黑化的指示。利用所述幀信號122和來自 所述控制單元30的功率電平信號61，黑化值確定單元6確定所述燈1 對於特定幀被驅動在高於還是低於所述飽和閾值的功率電平下。對於 在低於所述飽和閾值的功率電平下渲染的每一幀，計數器8被遞增1， 對於在高於所述飽和閾值的功率電平下渲染的每一幀，該計數器8被遞減特定數量。在這裡，所述計數器8的輸出N是所述黑化值N，其 是關於在燈操作期間所累積的黑化的直接指示。例如，在低於所述飽 和閾值的50小時的淨操作之後，對應於淨皮驅動在50Hz(即每秒50幀) 下的燈的所述黑化值N將是50'60'60=180000。
所述計數器8可以在製造時被設置到零，並且還可以在所述燈於 所述飽和閾值之上被驅動足夠長的周期時獲得零值。此外，所述計數 器8可以連接到非易失性存儲器5，從而在所述燈被關斷時把所述黑化 值N存儲在所述存儲器5中。所述驅動設置70可以配備有某種用以識 別燈1何時被替換的裝置，從而在這種情況下可以把所述計數器8重 置到零，但是在一定初始時間內於所述恢復模式下驅動新燈也不會對 其有什麼危害。
所述黑化值N被前送到恢復參數計算單元7，其隨後確定恢復參 數2。在本發明的該實施例中，所述恢復參數2是將在所述恢復模式期 間在所述恢復時間內驅動所述燈1的功率電平，並且該值被4艮據所述 黑化值N持續調節。
例如，在低於所述飽和閾值的前半個小時的操作中，假設所述黑 化是可忽略的，從而在把所述燈功率從低於飽和閾值提高到高於所述 飽和閾值時不需要對其進行調節。對於特定類型的UHP燈的測試已經 表明，在低於所述飽和閾值的延長操作之後，所述燈功率應當初始地 比所述額定燈功率低不超過15%。
該信息產生用於計算對應於120W燈的經過調節的燈功率P加m的 以下/〉式
其中，因數2.02'10"是在燈測試中獲得的。
因此，例如在低於所述飽和閾值的50小時的淨操作之後，所述黑 化值是9.106 (在50小時的持續時間內是50幀每秒)，並且所述經過 調節的燈功率應當初始地不超過(120-18)W-102W。
可以對於其他燈類型確定類似的公式，這是通過在產品發布測試 期間觀察其行為並且執行測量而實現的。
所述幀計數器8在高於所述飽和闊值的操作期間以適合於燈類型
if N< 90000
if N 2 90000的速率繼續被遞減。在該實施例中，對於在所述飽和閾值之上渲染的
每一幀把所述計數器714遞減5。因此，在高於所述飽和閾值的1小時 的操作之後，所述黑化值將從9.106減小到9*105，從而現在的燈功率近 似(120-1.64)W-118.4W。 4艮明顯，所述燈功率在這段時間期間才艮據所 述黑化值N持續提高，所述黑化值N也持續減小。最終，所述計數器 8可以達到90000的值，其後不再需要分解黑化，或者如果所述燈被再 一次操作在所述飽和閾值以下，則可以再次遞增該計數器8。
在該實施例中，應用所述恢復參數2的持續時間(即所述恢復時 間)由因數5給出，這是因為這一實驗確定的數值是所述計數器8被 遞減的比率。換句話說，在該例中，所述恢復時間將是所述淨飽和時 間的五分之一，或者是所述黑化值的五分之一 (在減去對應於前半個 小時的數值之後)，並且不需要被明確計算。一旦所述計數器達到90000 的值之後，就不再調節所述燈1的額定功率輸出(即120W)，並且所 述燈1可以提供其完全光輸出。
如上所述，可以布置所述投影儀系統10的其他可調暗組件來提供 所需調暗的一部分。這樣，當所述燈功率被降低從而在飽和模式下驅 動所述燈1時，可以布置所述其他可調暗組件(例如顯示單元)，從 而不需要由所迷燈1單獨提供整個調暗。這樣，當所述燈功率被突然 提高時，所述可調暗組件可以被解除調暗以便提供更多亮度，同時首 先根據所述恢復參數在所述恢復周期內驅動所述燈1本身。為此，來 自所述控制單元30的信號125被提供到所述視頻控制單元，從而指示 所述其他可調暗組件將被布置的水平。
圖8示出了驅動設置70'，其在本例中具有冷卻設置4，所述冷卻 設置包括風扇51。用於投影儀系統的冷卻設置通常確保持續為所述燈 提供冷卻氣流，以便防止所述燈以及所述驅動設置的熱敏感組件過熱。 在本發明的該實施例中，所述冷卻設置4的氣流3還可以被用於確保 當在一個延長時間周期內於飽和模式下驅動了所述燈1之後把燈功率 提高到標稱功率電平時，所述燈1的溫度不會達到如圖6中所示的有 害的高水平。如在前面的描述中所提到的那樣，所述氣流3被增大的 值將取決於冷卻狹縫的幾何結構、冷卻風扇的類型、所述投影儀內的 氣流的細節等等。
在該實施例中，按照在上面參照圖7描述的方式利用所述燈功率信號61和所述幀信號122來確定對應於所述淨飽和時間的黑化值N。 在黑化值計算單元6，的恢復參數計算塊7，中，根據在先前的製造商測 試運行中對於該燈類型確定的公式N.2.10^來計算所述冷卻設置4的氣 流3將被增大的數值。其作為適當的恢復參數2，被輸出，以便相應地 調節輸出自所述冷卻設置4的氣流3。在恢復時間計算單元9中，根據 公式3.N.10—6來確定將要維持所述氣流調節的持續時間，並且將其按照 適當的控制信號91的形式前送到所述恢復參數計算塊7，，從而該恢復 參數計算塊7，有效地充當用於所述冷卻設置4的控制器。
例如，在50h的淨飽和時間之後，1\將具有9.106的值，從而附加 的冷卻的百分比包括18%,並且所述附加的冷卻被應用27分鐘。測試 已經表明，取決於將要顯示的視頻內容的亮度，如果燈功率被再一次 降低到比所述標稱功率電平值低至少10%,則可以再次降低所述提高 的冷卻，這是因為在該較低的功率電平下，先前累積的任何黑化將繼 續被分解。
雖然已經按照優選實施例及其變型的形式公開了本發明，但是應 當理解的是，在不偏離本發明的範圍的情況下可以對本發明做出許多 附加的修改和改變。例如，用在根據本發明的投影儀系統中的冷卻設 置可以配備有附加的冷卻風扇以〗更提供附加的冷卻百分比，該冷卻風 扇隨後在所述恢復周期期間被接通。在這種情況下，所述恢復參數包 括一個布爾值，比如"On"用以表明所述附加的冷卻風扇將^皮接通， 以及"Off"用以表明將在所述恢復周期過去之後停用該風扇。
為了清楚起見，還應當理解的是，在本申請中使用的"一個"不 排除多個，並且"包括"不排除其他步驟或元件。此外，除非被明確 描述為單一實體，否則一個"單元，，或"模塊"可以包括多個塊或設 備。
權利要求
1、一種驅動放電燈(1)的方法，其中確定黑化值(N)，所述黑化值(N)表示所述燈(1)內部的黑化水平；基於所述黑化值(N)計算恢復參數(2，2』)；以及當所述燈功率被提高到高於飽和功率電平時，在特定的恢復時間內根據所述恢復參數(2，2』)來驅動所述燈(1)。
2、 根據權利要求1的方法，其中，所述黑化值(N)是基於飽和 時間和非飽和時間，其中在所述飽和時間內，所述燈(l)被驅動在低 於飽和功率電平的功率電平下，在所述非飽和時間內，所述燈U)祐: 驅動在高於飽和功率電平的功率電平下。
3、 根據權利要求2的方法，其中，所述黑化值(N)是基於淨飽 和時間，所述淨飽和時間是通過從所述飽和時間中減去所述非飽和時 間的一個倍數而確定的。
4、 根據權利要求3的方法，其中，所述黑化值(N)包括所述燈 功率低於所述飽和功率電平的幀數減去所述燈功率高於所述 飽和功率 電平的幀數的一個倍數。
5、 根據任一條在前權利要求的方法，其中，所述恢復時間是從所 述黑化值(N)導出的。
6、 根據任一條在前權利要求的方法，其中，所述恢復參數(2， 2，) 包括這樣一個值通過該值，將在所述恢復時間的持續時間內把施加 到所述燈(1)的功率保持在該燈(1)的額定功率輸出以下。
7、 根據任一條在前權利要求的方法，其中，所述恢復參數(2， 2，) 包括這樣一個值通過該值，在所述恢復時間的持續時間內增大冷卻 設置(4)的氣流(3)。
8、 根據任一條在前權利要求的方法，其中，根據所述黑化值(N) 來調節所述飽和功率電平。
9、 根據任一條在前權利要求的方法，其中，所述黑化值(N)被 存儲在非易失性存儲器(5)中。
10、 一種用於驅動放電燈(1)的驅動設置(70， 70，)，所述驅動 設置包括黑化值確定單元(6， 6，)，其用於確定黑化值(N)，所述黑化值(N)表示所述燈(1)內部的黑化水平；恢復參數計算單元(7， 7，)，其用於根據所述黑化值(N)計算 恢復參數(2， 2，)；控制單元(30)，其用於在所述燈功率被提高到高於所述飽和功 率電平時根據所述恢復參數(2,2，)在特定恢復時間內控制所述燈(1 ) 的操作。
11、 根據權利要求10的驅動設置(70， 70，)，其包括計數器(8) 以用於在所述燈(1)的操作期間對幀進行計數，從而給出黑化值(N )。
12、 一種投影儀系統(10),其包括高壓放電燈(1)和根據權利 要求10或11的驅動設置(70, 70，)。
全文摘要
本發明描述了一種驅動放電燈(1)的方法，其中確定黑化值(N)，所述黑化值(N)表示所述燈(1)內部的黑化水平；並且基於所述黑化值(N)計算恢復參數(2，T)。當所述燈功率被提高到高於所述飽和功率電平時，在特定恢復時間的持續時間內根據所述恢復參數(2，T)來驅動所述燈(1)。本發明還描述了一種驅動設置(70，70』)和一種投影儀系統(10)，所述投影儀系統包括高壓放電燈(1)和所述驅動設置(70，70』)。
文檔編號H05B41/28GK101507367SQ200780030506
公開日2009年8月12日 申請日期2007年8月7日 優先權日2006年8月15日
發明者C·德佩, P·佩卡斯基, T·芒特斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司