(57)【要約】  本発明は、電流でガス放電ランプを動作するための回路構造に関する。本発明によれば、電流は高周波交流成分と低周波交流成分とを含む。
2007506240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流が高周波交流成分と低周波交流成分とを有することを特徴とする、電流を用いてガス放電ランプを動作するための回路構造。
【請求項２】
前記高周波交流成分は、１ＭＨｚより上の周波数を有することを特徴とする、請求項１に記載の回路構造。
【請求項３】
前記低周波交流成分は、１ｋＨｚ未満の周波数を有することを特徴とする、請求項１に記載の回路構造。
【請求項４】
前記高周波交流成分は、正弦波の電流形状を有することを特徴とする、請求項２に記載の回路構造。
【請求項５】
前記低周波交流成分は、方形波の電流形状を有することを特徴とする、請求項３に記載の回路構造。
【請求項６】
前記高周波交流成分を電流源から供給し得ることを特徴とする、請求項１に記載の回路構造。
【請求項７】
前記低周波交流成分をさらなる電流源から供給し得ることを特徴とする、請求項１に記載の回路構造。
【請求項８】
前記低周波交流成分は、アーク付着が１回の低周波数周期内に拡散状態と収縮状態との間で少なくとも１回変化するよう設計されていることを特徴とする、請求項１に記載の回路構造。
【請求項９】
減結合が前記高周波電流源と前記低周波電流源との間に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の回路構造。
【請求項１０】
異なる周波数の２つ又はそれ以上の交流の重ね合わせによって電流を形成するステップを有し、第一の交流成分は１ＭＨｚより上の高周波数を有し、さらなる交流成分は１ｋＨｚ未満の低周波数を有することを特徴とする、電流を用いてガス放電ランプを動作する方法。
【請求項１１】
請求項１に記載される回路構造を有する照明システム。
【請求項１２】
請求項１に記載される回路構造を有するデータ及びビデオプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回路構造に関し、ガス放電ランプを動作する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
切換変換器を備える回路構造が米国特許第５，６０８，２９４号から既知である。回路構造は、整流器と、４つのパワートランジスタを備える整流子段階と、制御ユニットと、スイッチ及び変換器インダクタンスを備えるバックインダクタンスとを含む。回路構造は複雑である。
【０００３】
データ及びビデオプロジェクタの高圧ガス放電ランプを動作するための方法及び装置は、欧州特許公報第ＥＰ１１５２６４５Ａ１号から既知である。ガス放電ランプの電極は動作期間中に成形される、換言すれば、ゼロ通過前の追加的パルス及び交流を用いた動作期間中に構造がガス放電ランプの電極上で成長する。構造の大きさは、電流の動作周波数に依存する。動作周波数がより高いとき、成長構造の直径は比例してより小さい。従って、電極先端における構造は、アーク長を４５、６５、９０、及び、１３０Ｈｚの動作周波数で削減し得るよう蓄積可能であり、その場合には、ランプの燃焼電圧は降下する。同時に、アーク位置が先端構造の存在下で正に定められた場所に定着し、よって、アークは最早その位置を変えず、そのようなランプを具備するビデオプロジェクタの表示画像中に可視的な点滅効果を引き起こさないことが観察される。ＵＨＰ型及びＨＩＰ型の超高圧ガス放電ランプが用いられている。ＵＨＰは、超高圧又は超高性能の省略形である。ＨＩＤは、超輝度放電の省略形である。これらのランプは、４５〜５００Ｈｚの範囲内の低周波交流を用いて、投影目的のために動作される。純粋な方形波の電流形状である、換言すれば、電流の絶対値が時間内で同一のままであり、信号のみが変化すると仮定すると、照明出力は正に時間内で一定のままであるが、アーク位置の安定性は保証されない。ランプの燃焼安定性は、追加的パルスを具備する電流波形の場合に正に増大するが、今や時間と共に一定な照明出力を最早達成し得ない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明は、単純な回路構造及び単純なガス放電ランプの動作方法を提供するという目的を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、並列的な独立請求項１及び１０の特徴部分によって達成される。本発明によれば、電流は、高周波交流成分及び低周波交流成分を含む。電流は、異なる周波数の２つ又はそれ以上の交流の重ね合わせによって形成され、第一の交流成分は高周波数を有し、さらなる交流成分は低周波数を有する。高周波を用いたガス放電ランプの動作において、より単純な回路構造を用い得る。ランプが十分に高い周波数、ＵＨＰランプの場合には１ＭＨｚを優に越える周波数で動作されるならば、音響振動又は機械振動がガス放電中に発生せず、その結果、放電アークは音響的に安定するが、２つの否定的効果が観察される。より高い出力では、放電アークは平面的形状で電極に適用され、換言すれば、アークは所謂拡散モードで動作する。ランプの内側の放電アークの位置は実にゆっくりと変化するので、投影は邪魔されないが、電極は極めて迅速にバーンバックされ、それはランプ寿命を短縮する。より低い出力では、アークは電極に点形状に、換言すれば、収縮されて適用されるので、アークは収縮モードで燃焼する。電極のバーンバックは低周波動作に比べ弱いが、アーク位置は不安定であり、アークの頻繁な位置変化を引き起こす。これは画像内の邪魔な点滅として可視的である。集中的なプラズマ条痕がこの動作モード中にしばしば観察され、ランプの中心において上向きを指し、そこの水晶壁を集中的に打つ。後続のランプ寿命期間中に、ゾーンがここで発達し、そこでは、水晶はアモルファス状態から結晶状態に変化する、換言すれば、それは再結晶化する。再結晶化された水晶は最早透明ではなく、乳白色である。これは光を散乱するので、投影輝度は減少する。加えて、水晶壁はこの場所で弱められ、それは最終的により短いランプ寿命を招く。ガス放電ランプ内の電極のエネルギー均衡は、電気分解におけるように、電流方向に依存する。電子はプラズマ中で重いガスイオンよりも大幅に可動的であるので、放電中の電流は主として電子電流である。負の電極又は陰極から離れるために、電子は仕事関数とも呼ばれる特定の励起エネルギーを受けなければならない。それらは陽極に当たるときに再度このエネルギーを発するので、陰極はそこから離れる電子によって幾分冷却されるのに対し、陽極は加熱される。交流動作において、電極はそれらの機能を周期的に変化する、換言すれば、電極はあるときは陽極であり、次には陰極であり、次に再度陽極になる等である。低周波動作を具備するランプ内の電流方向に依存する電極での異なる状態は、拡散と収縮アーク付着との間の随伴移行を引き起こす。高周波動作における高周波数は、アーク付着が実際上不変のままであるという結果を有する。しかしながら、特定の低周波電流が再び加えられると、これは変えられる。２つの電極内に反周期的に起こる温度変調が今や生じる。換言すれば、一方の電極が最大の温度を有するとき、他方の電極は最小の温度を有する。この結果、２つの電極でのアーク付着の収縮状態は今や同等でなくなる。具体的には、アークは一方の電極で拡散するのに対し、他方の電極で収縮する。今やプラズマ条痕は最早観察されず、再結晶は生じない。同時に、電極上に隆起が形成され、アーク位置の安定性が定着する。この効果のために必要とされる低周波範囲内の出力は、１２０Ｗに対して約１０Ｗと、高周波出力よりも大幅に低い。これは極めて低い費用でこの追加的な電流成分を発生することを可能にする。ランプ出力は、以下に低周波信号及び高周波信号とも呼ばれる低周波成分及び高周波成分の重ね合わせに由来する。もし低周波信号が正弦波状であるならば、大幅により小さいが、対応する照明出力の波形を伴った出力変調が再び起こる。もし方形波振動が低周波電流のために有利に用いられるならば、これは最早起こらない。この場合には、低周波範囲内の瞬間出力は一定であるのに対し、１３ＭＨｚの高周波範囲内の出力振動は早過ぎるので、それらはプラズマの熱慣性の故に最早如何なる照明ゆらぎをも引き起こさない。
【０００６】
有利に、高周波交流成分は１ＭＨｚより上の周波数を有する。アークの不安定性を招く音響共鳴のＵＨＰランプ内における不発生は、周波数が数ＭＨｚのレベルに達するまでない。そのような不安定性は光品質を投影目的のために役立たなくすると共に、特に重大な場合には、ランプを破壊さえし得る。
【０００７】
有利に、低周波交流成分は、１ｋＨｚ未満の周波数を有する。
【０００８】
単純な場合には、高周波交流成分は、正弦波状の電流波形を有する。
【０００９】
有利に、高周波交流成分及び低周波交流成分の各々をそれぞれの電流源から供給し得る。よって、別々の電流源を高周波成分及び低周波成分のために利用可能である。
【００１０】
有利に、減結合が高周波電流源と低周波電流源との間の存在する。
【００１１】
より良好な理解のために、図面を参照して、本発明の実施態様を以下により詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、高周波電流源２と、低周波電流源３と、減結合４と、ＵＨＰランプ５とを含む回路構造１を示している。１ＭＨｚより上の周波数を有する高周波電流源２は、利用可能なランプ５を動作するために必要な１２０Ｗの電力を本質的に作成する。減結合４は、高周波電流源２及び低周波電流源３が干渉し合うことを防止する。低周波電流源３は、０．２Ａ及び２Ｗの低電力を具備する弱い交流を供給する。２つの電流成分は減結合４内で重ね合わされランプ５に供給される。ガス流がランプ容器又はランプバルブの所定地点を集中的な方法で打つことは最早なく良好に分配されるよう、低周波電流源３はランプ５内部のガス流に影響を有する。これはランプバルブへの温度負荷を減少する。加えて、アーク位置がそれによって安定化される。
【００１３】
図２ａ、２ｂ、及び、２ｃは、低周波電流成分７及び高周波電流成分８から成るランプ電流６を示している。明瞭性のために、高周波電流は、実際上必要とされるよりも、低周波電流に関して、実質的に低い周波数で描写されている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ガス放電ランプを動作するための回路構造を示す概略図である。
【図２ａ】重ね合わされた高周波及び低周波交流成分を備えるランプ電流を示す時間図である。
【図２ｂ】低周波交流成分の時間図である。
【図２ｃ】高周波交流成分の時間図である。
【図１】
2007506240.tif 000003
【図２ａ】
2007506240.tif 000004
【図２ｂ】
2007506240.tif 000005
【図２ｃ】
2007506240.tif 000006
【国際調査報告】
2007506240.tif 000007
2007506240.tif 000008
2007506240.tif 000009