(57)【要約】  本発明はガス放電ランプ（ＬＰ）の駆動方法に関する。ガス放電ランプ（ＬＰ）は、ガス放電ランプの最初の始動前には、ランプ電圧と相関している公称の電極間隔を有している第１および第２の電極（５２，５４）とガス放電ランプバーナとを備えている。本発明による方法は、ａ）２つのガス放電ランプフェーズ間の期間に対応する阻止時間（ＯＴ）が経過しているか否かを検査するステップと、ｂ）前記阻止時間（ＯＴ）が経過している場合には、前記ランプ電圧に依存する所定の期間（ＶＴ）にわたり、整流を省略するか、または、擬似整流を適用するステップとを有し、ここで各ランプ電圧に関して、整流を省略するか、または、擬似整流を適用する期間（ＶＴ）は事前に決定されている。
2012516010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス放電ランプの最初の始動前には、ランプ電圧と相関している公称の電極間隔を有している第１および第２の電極（５２，５４）とガス放電ランプバーナとを備えたガス放電ランプ（ＬＰ）の駆動方法において、
ａ）２つのガス放電ランプフェーズ間の期間に対応する阻止時間（ＯＴ）が経過しているか否かを検査するステップと、
ｂ）前記阻止時間（ＯＴ）が経過している場合には、前記ランプ電圧に依存する所定の期間（ＶＴ）にわたり、整流を省略するか、または、擬似整流を適用するステップとを有し、ここで各ランプ電圧に関して、整流を省略するか、または、擬似整流を適用する期間（ＶＴ）は事前に決定されていることを特徴とする、ガス放電ランプ（ＬＰ）の駆動方法。
【請求項２】
前記ランプ電圧に依存する前記所定の期間（ＶＴ）は２ｍｓと５００ｍｓとの間の長さである、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記所定の期間（ＶＴ）中に、ランプ電流は一方向にのみ流れる、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記ランプ電流は、前記所定の期間（ＶＴ）中に一方の方向にのみ流れ、後続の所定の期間中に他方の方向に流れる、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記所定の期間（ＶＴ）中に前記ランプ電流は分配に応じた２つの方向に流れ、電流が流れる時間的な割合を均等に分配することができるか、または、前記分配は有利には一方の電流方向において行うことができる、請求項１または２記載の方法。
【請求項６】
前記阻止時間（ＯＴ）は前記ランプ電圧に依存する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記阻止時間（ＯＴ）はランプ電圧に応じて１８０ｓと９００ｓとの間、殊に有利には１８０ｓと６００ｓとの間である、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記所定の期間（ＶＴ）を前記直流電圧フェーズの間の前記ランプ電圧の変化によって決定する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記直流電圧フェーズ中のランプ電圧（ＶＰ）の変化の最大値は、前記直流電圧フェーズが適用される前のランプ電圧に依存する、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記ガス放電ランプ（ＬＰ）を交流電流で駆動させ、５０μｓと１５００μｓとの間の長さである、比較的高い電流強度（ＭＰ）の少なくとも１つのパルスが、前記交流電流の半波（ＨＷ）に変調される、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
印加される交流電流の半波（ＨＷ）が複数の半波から構成されており、２つの半波（ＨＷ）間の整流の一部または全ての整流が、後続の短い別の整流によって再び反転される、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
１つの半波（ＨＷ）の種々の部分半波が種々の強度の電流を前記ガス放電ランプに印加する、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記方法を前記ガス放電ランプの起動中に実施し、前記阻止時間（ＯＴ）は１８０ｓよりも著しく短い、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
点弧装置（Ｚ）、インバータ（ＶＢ）および制御回路（Ｃ）を備え、請求項１から１３までのいずれか１項記載の方法を実施することを特徴とする、電子駆動装置。
【請求項１５】
請求項１から１３までのいずれか１項記載の方法の実施が画像から見て取れることなく、請求項１から１３までのいずれか１項記載の方法を実施している間に画像を投影するよう構成されている、請求項１４記載の駆動装置を有するプロジェクタ。
【請求項１６】
請求項１から１３までのいずれか１項または複数項記載の方法をプロジェクタの始動直後に実施する、請求項１５記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス放電ランプバーナと、第１の電極と、第２の電極とを備えたガス放電ランプを駆動させるための電子駆動装置および方法に関する。本発明において、電極は最初の始動前にはガス放電ランプバーナにおいて、ランプ電圧と相関している、基準電極間隔を有している。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガス放電ランプは、その効率が高いことから、白熱ランプに代わりますます使用されるようになってきている。ただし高圧放電ランプはその駆動方式に関して、低圧放電ランプに比べて取り扱いが難しく、したがってこのランプ用の電子駆動装置は比較的コストがかかるものである。
【０００３】
通常の場合、高圧放電ランプは低周波の矩形波状の電流によって駆動され、このような矩形波状の電流を用いた駆動は「断続的直流電流駆動」とも称される。そのような駆動時には、通常は５０Ｈｚから数ｋＨｚまでの周波数を有し、かつ、実質的に矩形波状の電流がランプに印加される。正の電圧と負の電圧との間での切り換えが行われる度に、電流方向が反転され、これにより電流が短時間０になるので、ランプの整流が行われる。この駆動方式は、擬似直流電流駆動であるにもかかわらず、ランプの電極に均等に負荷が掛かることを保証する。
【０００４】
ガス放電ランプは高い輝度を生じさせることができ、さらにはそのような高い輝度を廉価な光学系によってさらに処理することができるので、ガス放電ランプは例えばディスプレイシステムに首尾よく使用される。ディスプレイシステムおよびその照明装置は、例えば、刊行物US 5,633,755およびUS 6,323,982に開示されている。ディスプレイシステム、例えばＤＬＰプロジェクタ（「digital light processing projector」の略）は、ＤＭＤチップ（「digital mirror device chip」の略）へと偏向される光を放射する光源を備えた照明装置を含むものである。ＤＭＤチップは顕微鏡的な小型の揺動可能なミラーを有し、それらのミラーは、所属のピクセルがスイッチオンされるべき場合には光をプロジェクタ面に偏向させるか、または、所属のピクセルがスイッチオフされるべき場合には、プロジェクタ面から離れる方向、例えば吸収器へと光を偏向させる。したがって各ミラーは、ピクセルの光束を制御する光バルブとして機能する。この光バルブを本明細書においてはＤＭＤ光バルブと称する。色を形成するために、ＤＬＰプロジェクタは、白色光を放射する照明装置の場合、例えば、照明装置とＤＭＤチップとの間に配置されており、かつ、赤、緑および青のような種々の色のフィルタを備えたフィルタホイールを有する。フィルタホイールを用いることによって、照明装置の白色光から、それぞれ所望の色の光が連続的に放射される。
【０００５】
その種のディスプレイシステムの色温度は、通常の場合、照明装置の光の色位置と関係している。通常の場合、色位置は照明装置の光源の動作パラメータ、例えば電圧、電流強度および温度と一緒に変化する。さらには、照明装置において使用される光源に依存して、電流強度と光束の関係も必ずしも線形ではない。つまり、電流強度が変化すると光源の光の色位置も同様に変化し、したがってディスプレイシステムの色温度も変化する。
【０００６】
さらに、ディスプレイシステムの色深度はピクセルの最小オン時間によって制限されている。色深度を高めるためには例えばディザリングを使用することができる。このディザリングでは、１／６０の通常の周波数よりも低い周波数によって個々のピクセルが切り換えられる。もっともそのような場合、通常は、人間の考察者にとって可視であるノイズが生じる。
【０００７】
ディスプレイシステムのコントラスト比は、光バルブが完全に開かれたときの最大光束と、光バルブが完全に閉じられたときの最小光束との比率によって規定される。ディスプレイシステムのコントラスト比を高めるために、例えば、光バルブが完全に閉じられたときの最小光束が機械的な遮蔽板を用いてさらに低減される。しかしながら、機械的な遮蔽板は照明装置またはディスプレイシステム内のスペースを必要とし、また照明装置またはディスプレイの重量を増大させ、さらには、付加的で潜在的な障害源であることを意味している。その種のディスプレイシステムにおいて使用されるような高圧放電ランプを調光して駆動させることもできるが、調光が行われる駆動方式では高圧放電ランプの電極温度に関する問題、またアークの付着に関する問題が生じる。
【０００８】
アークの付着は交流電流を用いてガス放電ランプを駆動させる際に基本的に問題になる。交流電流を用いて駆動させる場合、駆動電圧の整流中にカソードはアノードになり、また反対に、アノードはカソードになる。原理上、アノードからカソードへの遷移は問題ない。何故ならば、電極の温度は電極のアノード的な動作には影響を及ぼさないからである。アノードからカソードへと遷移する場合には、十分に大きい電流を供給できる電極の性能は電極の温度に依存する。この性能が過度に低い場合には、アークの付着方式は整流中に（大抵の場合は０通過後に）、点状の付着方式から広範性の付着方式へと変化する。この変化は、光放射の目に見える急激な変化を伴うことが多く、そのような急激な変化はフリッカとして知覚できるものである。
【０００９】
したがって、アークの付着方式が点状であれば、アークの付着は非常に小さく、したがって非常に高温なので、ランプはそのような点状のアーク付着方式で駆動されることは有利である。点状のアーク付着方式での駆動であれば、小さい付着点における温度が比較的高いことに基づき、十分な電流を供給できるようにするためにも僅かな電圧しか必要とされない。表面に凹凸の無い安定した形状を有する電極の先端は点状のアーク付着方式をサポートし、したがってガス放電ランプの安全で確実な駆動をサポートする。
【００１０】
以下では、ガス放電ランプの電圧の極性が切り替わり、したがって大きい電流変化または電圧変化が生じる過程を整流とみなす。ランプの動作方式が実質的に対称的である場合、整流時間の真ん中において電圧ゼロ通過または電流ゼロ通過が生じる。ここで、通常の場合、電圧整流は電流整流よりも常に速く終了することを言及しておく。
【００１１】
以下では、ガス放電ランプバーナの放電空間内に延びる、ランプ電極の内側の端部を電極端部と称する。電極端部に位置している針状または突起状の凸部を電極先端と称する。この凸部の端部がアークの付着点として使用される。
【００１２】
高圧放電ランプの大きな問題は、寿命全体にわたり電極が変化ないし変形することである。電極の形状は、殊に電極の内側の端部において、理想的な形状から次第に凹凸のある表面を有する形状に変化していく。さらには、それぞれの電極の中心に位置していない電極先端が発生する危険も存在する。放電アークは常に電極先端から電極先端へと形成される。１つの電極においてほぼ均等に複数の電極先端が存在する場合には、アークジャンプが生じ、したがってランプのフリッカが生じる可能性がある。中心に成長しない電極先端は光画像を劣化させる。何故ならば、この種の放電ランプが使用されているプロジェクタまたは照明の光学系は放電アークの特定の位置に合わせて設計されており、殊に電極および放電アークの初期状態について調整されているからである。特定のケースにおいては、電極先端が不均一に成長する可能性があるので、アークはもはや中心に位置しておらず、バーナ容器においてバーナの軸からずれて位置している。このことは、システム全体の光画像も同様に劣化させる。これに対して凸凹が発生すると、本来の電極間隔が広がり、したがってランプ電圧にも影響が及ぼされる。ランプ電圧は電極間隔に比例して上昇するので、ランプの寿命が早く尽きる可能性がある。何故ならば、ランプ電圧が所定の閾値を上回る場合、そのように早期に寿命に達することは一般的に起こるからである。要するに、ランプから放射される光の品質が低下し、またランプの寿命が短縮される。
【００１３】
現在のところ、従来技術からはこれらの問題に関する解決手段は知られていない。補足的にWO 2007/045599 A1において言及されているに過ぎない。本発明が基礎としている問題はランプの寿命の最後に生じるが、前述の刊行物は、最初の３００時間の駆動時間内に生じる問題に取り組んでいる。この期間においては、電極間隔を短縮させる先端成長が生じる可能性がある。これによってランプ電圧が低下するので、一定の出力を達成するためには、電子駆動装置によって提供されるべき電流を高めなければならない。本来、電子駆動装置は所定の最大電流について設計されているので、これによって問題が生じる。長時間連続的に駆動させるために電流を構成するための手間の増加、したがって付加的なコストの発生を回避するために、前述の刊行物では、電極に電流パルスを印加し、成長した電極先端をそれによって再び溶融させることが提案されている。これによって、電極の間隔を再び拡げることができ、またランプ電圧を高めることができ、したがって必要とされる電流を低下させることができる。しかしながらこれとは異なり、本発明は、電極を可能な限りガス放電ランプの寿命全体にわたり最適な状態、すなわち、新品のランプにおける本来の間隔に可能な限り対応する間隔を相互に有するように電極が位置している状態に維持し、また、アークのための所定の付着点を形成する先端を中心に成長させながら、電極端部の表面を滑らかなものに維持するという問題に取り組む。つまり、WO 2007/045599 A1には上述の問題に関する解決手段は開示されていない。
【００１４】
課題
本発明の課題は、ガス放電ランプバーナと、最初の始動前にはガス放電ランプバーナにおいて公称の電極間隔を有している第１および第２の電極とを備えたガス放電ランプを駆動させるための電子駆動装置と方法を提供することであり、電子駆動装置の作動時に本発明による方法を用いることにより、ガス放電ランプにおいては上述の問題はもはや生じない。同様に、本発明の課題は、その種の電子駆動装置を有するプロジェクタを提供することである。
【００１５】
発明の開示
方法に関する課題は、本発明によれば、ガス放電ランプバーナと、最初の始動前にはランプ電圧と相関している公称の電極間隔をガス放電ランプバーナにおいて有している第１および第２の電極とを備えたガス放電ランプを駆動させるための方法を用いて解決され、この方法は以下のステップを有する。すなわち、
ａ）ガス放電ランプのランプ電圧は、ガス放電ランプの下側ランプ閾値よりも小さいか否か、または、ガス放電ランプの上側ランプ閾値よりも大きいか否かを検査するステップ；および、
ｂ）直流電圧フェーズの長さがランプ電圧に依存するように、所定の時間間隔をおいて、直流電圧フェーズを反復的に適用するステップ。
【００１６】
直流電圧フェーズの長さがランプ電圧に依存することによって、良好な制御精度を達成することができ、また電極の成形が殊に効果的に行われる。直流電圧フェーズの長さは有利には２ｍｓと５００ｍｓとの間であり、直流電圧フェーズ間の長さは有利には１８０ｓと９００ｓとの間である。殊に効果的な電極の成形を保証するために、期間をランプタイプに応じて上述の範囲内で規定することができる。
【００１７】
別の有利な実施形態においては、直流電圧フェーズの長さは、この直流電圧フェーズ内でのランプ電圧の変化ないし上昇によって決定される。上昇判定基準が満たされていない場合には、直流電圧フェーズの最大持続時間を設定することができ、この最大持続時間を、例えば前述の実施形態と同様に、ランプ電圧に依存させることができる。この措置によって、電極制御の精度が著しく高まり、したがって過度に高いエネルギが供給される確率も低減される。
【００１８】
直流電圧フェーズの所定の時間間隔が１８０ｓと９００ｓとの間である場合、電極に過度の負荷は掛からず、ガス放電ランプの寿命に悪影響は及ぼされない。
【００１９】
上側のランプ閾値は有利には６０Ｖと１１０Ｖとの間であり、下側のランプ電圧閾値は有利には４５Ｖと８５Ｖとの間、殊に５５Ｖと７５Ｖとの間である。ランプ電圧閾値をランプタイプに応じてその範囲内で規定することができ、それにより本発明による方法をランプタイプについて最適化させることができる。
【００２０】
５０μｓと１５００μｓとの間の長さである、比較的高い電流強度のパルスが変調されることにより得られる半波を有する交流電流でもってガス放電ランプを駆動させることによって、本発明による方法を用いた電極の成形が支援され、また電極の成形がより効果的になる。
【００２１】
有利には、印加される交流電流の半波が複数の半波から構成されることによって直流電圧フェーズの長さが調整され、この際に、２つの半波間の整流の一部または全ての整流が、それに続く短い別の整流によって再び反転される。この措置によって、部分半波の整数倍の長さを有する直流電圧フェーズを形成することができる。直流電圧フェーズの種々の長さの静的な分布によって、平均して、直流電圧フェーズの任意の長さを形成することができ、したがって電極へのエネルギ供給を正確に制御することができる。直流電圧フェーズの間は電流を一方向にしか流すことができない。しかしながらまた、直流電圧フェーズにおいて反転が一度行われ、直流電圧フェーズの間に電流は両方向に流れることも考えられる。各方向において供給されるエネルギを等しくすることができる。しかしながら、エネルギ供給を一方向のために行うこともでき、その場合には一方のランプ電極が他方のランプ電極よりも強く加熱される。直流電圧フェーズの間に電流が一方向にしか流れない場合には、それに続く直流電圧フェーズにおいては電流を逆方向に流すことができる。しかしながら、最初の２つの直流電圧フェーズにおいては電流が一方の方向に流れ、それらの直流電圧フェーズに続く２つの直流電圧フェーズには電流を他方の方向に流すように構成することも可能である。ここでもまた、有利には一方の電極にエネルギを供給することができるので、例えば、最初の２つの直流電圧フェーズの間に電流は一方の方向に流れ、３つ目の直流電圧フェーズの間に電流は他方の方向に流れ、４つ目および５つ目の直流電圧フェーズの間に電流は再び最初の方向に流れる。
【００２２】
１つの半波の種々の部分半波が種々の電流強度でガス放電ランプに印加される場合、本発明による方法をさらに簡略化することができ、また所望の平均的なエネルギを電極に短時間供給することができる。
【００２３】
駆動装置に関する課題は、本発明によれば、上述の１つまたは複数の特徴的構成にしたがい方法を実施する電子駆動装置によって解決される。この措置によって、駆動装置はガス放電ランプを最適に管理することができる。
【００２４】
プロジェクタに関する課題は、本発明によれば、本発明による方法の実施が画像から見て取れることなく、本発明による方法を実施している間に画像を投影するよう構成されている、電子駆動装置を備えたプロジェクタによって解決される。この措置によって、駆動中のランプに影響が及ぼされることなく、本発明による方法をいつでも実施することができ、したがってランプをいつでも管理することができる。
【００２５】
ガス放電ランプを駆動させるための本発明による方法および電子駆動装置の別の有利な構成および実施形態は、従属請求項および以下の説明より明らかになる。
【００２６】
本発明のさらなる利点、特徴および詳細は以下の実施例の説明および添付の図面より明らかになる。図面において同一の構成要素または機能的に等しい構成要素には同一の参照符号を付している。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】駆動方法の第１および第２の実施形態に関する、ガス放電ランプに適用される直流電圧フェーズの持続時間と、連続する２つの直流電圧フェーズ間の阻止時間の持続時間と、ランプ電圧の最大電圧変化の関係をランプ電圧に依存させて表したグラフを示す。
【図２】駆動方法の第２の実施形態の方法を説明するためのグラフを示す。
【図３】第２の実施形態における本発明による方法の最適化の前後の電極のペアを示す。
【図４】直流電圧フェーズ中のランプ電圧およびランプ電流の経過を異なる時間解像度で示す。
【図５】メンテナンスパルスを用いた駆動時のランプ電流の経過を示す。
【図６ａ】駆動方法の第３の実施形態の第１の構成における、ランプ電圧と整流周波数との関係を表すグラフを示す。
【図６ｂ】駆動方法の第３の実施形態の第２の構成における、ランプ電圧と整流周波数との関係を表すグラフを示す。
【図６ｃ】駆動方法の第３の実施形態の第２の構成に関するランプ電流の曲線を示す。
【図７】駆動方法の第４の実施形態を概略的に説明するためのフローチャートを示す。
【図８】放電ランプをスイッチオンした後のランプ電圧の時間経過を示す。
【図９】本発明の実施例による駆動方法を実施している間の定格電力Ｐnomに関する電力Ｐの時間経過を示す。
【図１０Ａ】開始状態での電極の前方部分の状態を示す。
【図１０Ｂ】過融後の電極の前方部分の状態を示す。
【図１０Ｃ】起動フェーズにおける電極先端の成長を示す。
【図１０Ｄ】再生終了後の電極先端の状態を示す。
【図１１】過融フェーズ中に非対称的な電流デューティサイクルでもって制御を行った場合のランプ電流およびランプ電圧の時間経過を示す。
【図１２】本発明による方法を実施するための照明装置の実施例の概略図を示す。
【図１３】ディスプレイシステムの第１の実施例の概略図を示す。
【図１４】ディスプレイシステムの第１の実施例において使用されている光曲線の概略的なグラフを示す。
【図１５Ａ】第５の実施形態による駆動方法により照明装置を駆動させるための例示的な光曲線の概略的なグラフを示す。
【図１５Ｂ】第５の実施形態による駆動方法により照明装置を駆動させるための例示的な光曲線の概略的なグラフを示す。
【図１５Ｃ】第５の実施形態による駆動方法により照明装置を駆動させるための例示的な光曲線の概略的なグラフを示す。
【図１５Ｄ】図１５Ｃによる光曲線を説明するための表を示す。
【図１５Ｅ】光曲線の構成を説明するための別の例示的な光曲線の概略的なグラフを示す。
【図１５Ｆ】光曲線の構成を説明するための別の例示的な光曲線の概略的なグラフを示す。
【図１５Ｇ】光曲線の構成を説明するための別の例示的な光曲線の概略的なグラフを示す。
【図１６】本発明による照明装置を駆動させるための光源の例示的な電流強度−照明強度特性曲線の概略的なグラフを示す。
【図１７】本発明による駆動方法を実施するための例示的な回路装置の概略的な回路図を示す。
【００２８】
発明の有利な実施形態
第１の実施形態
図１は、本発明による駆動方法の第１の実施形態に関する、ガス放電ランプに適用される直流電圧フェーズ（曲線ＶＴ）の持続時間と、２つの直流電圧フェーズの間隔（曲線ＯＴ）と、直流電圧フェーズにおける電圧変化（曲線ＶＰ）と、ランプ電圧との関係を表すグラフを示す。すなわち、曲線ＶＴはランプ電圧に依存する直流電圧フェーズの長さを表す。曲線ＯＴは、２つの直流電圧フェーズの間隔（以下では阻止時間とも称する）を表す。すなわち、ガス放電ランプに直流電圧フェーズが再び適用されるまでの時間を表す。直流電圧フェーズが適用されると電極は多かれ少なかれ溶融し、電極間隔が拡がり、したがってランプ電圧も上昇するので、直流電圧フェーズ後のランプ電圧は直流電圧フェーズ前のランプ電圧に比べて高くなる。曲線ＶＴは、ランプ電圧に依存する、直流電圧フェーズ中のランプ電圧の変化を示す。電極間隔が非常に小さい場合には、電極間隔の拡大は非常に望ましいものであるので、ランプ電圧の相当に大きい変化も許容され、この場合には５Ｖまでの変化が許容される。６５Ｖから７５Ｖの最適なランプ電圧領域を超えると、ランプ電圧の最大変化は僅か１Ｖであることが望ましい。本発明による方法は、ガス放電ランプの寿命全体にわたる、電極端部の可能な限り滑らかで凹凸の少ない形状と電極先端の所定の間隔とを保証する。このことは、必要に応じて電極端部を過融させ、また電極の成長も促進する直流電圧フェーズによって達成される。
【００２９】
以下では、直流電圧フェーズとは何であるかを説明する。直流電圧フェーズにおいては整流が何回か省略される。それらの省略が行われる時点は、電極にはその都度常に交番的にしか負荷が加えられないように決定される。すなわち、まず一方の電極が直流電圧フェーズ中にアノードとして機能すると、続けて、通常のランプ駆動での休止期間を挟んで、他方の電極が直流電圧フェーズ中にアノードとして機能する。周波数自体は変化しない。正の直流電圧フェーズでは、常にガス放電ランプの第１の電極のみが加熱され、負の直流電圧フェーズでは、常にガス放電ランプの第２の電極のみが加熱される。正の直流電圧フェーズは常に第１の電極にしか作用せず、また負の直流電圧フェーズは常に第２の電極にしか作用しないので、進行に応じてガス放電ランプ電極の種々の状態を変化させることができる。代替的な方法においては、厳密に言えば整流は省略されずに、各「通常の」整流がその直後に続く別の整流によって「反転」される。すなわち、この駆動パターンによって擬似整流が行われ、この擬似整流は原則的に整流の省略をシミュレートするが、実際には、高速で連続して実施される２回の整流を表す。このことは、本発明による方法を実施する回路装置をより簡単に構成できるようにするためには、技術的な理由から頻繁に必要とされる。直流電圧フェーズの長さに応じて、またそれにより生じるエネルギ入力に応じて、ガス放電ランプバーナ内での種々の物理的なプロセスを一層促進させることができる。すなわち、直流電圧フェーズは整流を省略することによって、もしくは擬似整流を挿入することによって生じる。したがって第２の変形形態においては、直流電圧フェーズは狭義の意味では直流電圧フェーズではない。何故ならば、電圧、したがって電流方向は擬似整流毎に２回反転され、それにより「直流電圧フェーズ」毎に数回の擬似整流が生じるからである。
【００３０】
エネルギ入力が非常に大きくなる非常に長い直流電圧フェーズでは、該当する電極の端部全体が短時間で溶融する。電極端部が溶融している短い期間の間に、電極材料の表面張力によって端部は球状または楕円形に変形する。電極先端は溶融し、電極材料の表面張力によって中和される。これによってアーク長が僅かに拡大し、したがって電極先端の後退によってランプ電圧も高まる。
【００３１】
短い直流電圧フェーズは電極先端の過融しか生じさせないので、電極先端の形状を制御することができる。このことは、電極先端を燃焼時間全体にわたり可能な限り最適な形状に保持し、中心に位置する所定の先端を形成するために利用される。
【００３２】
いわゆるメンテナンスパルスは電極先端の成長を促進させることができ、また有利には、良質なアーク付着点を形成する楕円形または円形の電極先端へと電極先端を成長させるために、長い直流電圧フェーズ後に印加される。この関係において、メンテナンスパルスとは、電極を加熱するために整流の直前または直後にガス放電ランプに印加される短い電流パルスを表す。メンテナンスパルスの長さは５０μｓと１５００μｓとの間の長さであり、またメンテナンスパルスの電流は定常駆動時の電流よりも大きい。したがって、電極先端の外側の端部の過融が達成され、その電極の熱慣性は約１００μｓの時定数を有する。
【００３３】
本発明による方法の第１の実施形態においては、ランプ電圧に依存する長さの直流電圧フェーズが規則的な間隔をおいてランプに常に適用される。２つの直流電圧フェーズの間隔もランプ電圧に依存する。本発明による方法は、ガス放電ランプに適用される直流電圧フェーズの長さを算出するために、図１による特性曲線ＶＴを使用する。
【００３４】
新品のガス放電ランプにおいて通常発生する非常に低いランプ電圧（特性曲線ＶＴの左側の部分）では、成長する電極先端を溶融させ、また電極間隔が過度に小さくならないようにするために、延長された直流電圧フェーズがガス放電ランプに適用される。ランプ電圧が低くなるにつれ、直流電圧フェーズはますます長くなる。直流電圧フェーズは最小ランプ電圧を下回るとランプに適用される。最小ランプ電圧の領域はランプタイプに応じて４５Ｖと８５Ｖとの間、殊に５５Ｖと７５Ｖとの間で変化する。この実施形態のガス放電ランプでは最小電圧は６５Ｖである。６５Ｖのランプ電圧を下回ると、比較的長い直流電圧フェーズがガス放電ランプバーナに適用される。直流電圧フェーズの長さは、有利な実施形態においては、６５Ｖで４０ｍｓである。直流電圧フェーズは電圧の低下とともに長くなるので、６０Ｖでは２００ｍｓの長さに達する。ランプタイプに応じて、直流電圧フェーズの長さを５ｍｓと５００ｍｓとの間で変化させることができる。直流電圧フェーズは規則的な間隔をおいてガス放電ランプに適用される。間隔はランプ電圧に依存するが、１８０ｓよりも短い。有利な実施形態においては、図１に示されているような（曲線ＯＴの）２つの直流電圧フェーズの間の時間（阻止時間ＯＴ）は、６０Ｖのランプ電圧では２００ｓであるが、この時間は６５Ｖのランプ電圧では６００ｓまで延長され、１１０Ｖのランプ電圧では再び３００ｓに短縮される。図示していない別の実施形態では、６０Ｖにおいて１８０ｓである２つの直流電圧フェーズの間の期間は６５Ｖにおいて３００ｓに延長され、続いて１１０Ｖのランプ電圧において再び１８０ｓに短縮される。基本的に、ランプタイプに応じて、２つの直流電圧フェーズ間の期間を１８０ｓと９００ｓとの間で変化させることができる。すなわち要約すると、低電圧では直流電圧フェーズが頻繁に、またより長くガス放電ランプに適用され、したがって高いエネルギが生じる。ランプ電圧が高くなると、直流電圧フェーズの頻度はやはり再び上昇し、１００Ｖでは再び２００ｍｓに達する。直流電圧フェーズの間には、通常駆動で常にメンテナンスパルスが印加され、電極端部の中心における電極先端の成長が促進される。
【００３５】
特性曲線ＶＴの真ん中の領域における最適なランプ電圧では、非常に短い直流電圧フェーズがガス放電ランプに適用され、そのような非常に短い直流電圧フェーズは電極先端を短時間しか溶融させなので、電極先端の形状は維持される。直流電圧フェーズの頻度はこの領域において最小となる。直流電圧フェーズの長さは有利な実施形態において約４０ｍｓである。ランプタイプに応じて、直流電圧フェーズの長さを０ｍｓと２００ｍｓとの間の長さとすることができる。多くのランプタイプでは、直流電圧フェーズをこの領域において完全に省略することができる。
【００３６】
ガス放電ランプが古くなると、電極の焼き戻しによって、したがって光アークが長くなることによって、ランプ電圧が上昇する。古くなったランプでは、電極端部の表面に凹凸が生じており、また、電極先端がもはや中心において成長できない危険が大きい。したがって、エネルギの高い長期の直流電圧フェーズがガス放電ランプバーナに適用され、これにより電極端部が容易に溶融され、したがって可能な限り平坦な電極表面が形成される。これを電極先端の形状のポリッシングとみなすことができる。直流電圧フェーズはランプ電圧の上昇と共に、より頻繁にガス放電ランプに適用される。これは曲線ＯＴからも見て取れる。上側の電圧閾値を超えると、パラメータを一定に維持することができる。有利な実施形態においては、直流電圧フェーズの持続時間は、ガス放電ランプバーナの７５Ｖのランプ電圧で４０ｍｓから１１０Ｖで２００ｍｓに変化する。ランプタイプに応じて、直流電圧フェーズの持続時間を２ｍｓから５００ｍｓまで変化させることができる。この実施形態において、２つの直流電圧フェーズの間の期間は６０Ｖのランプ電圧において１８０ｓであり、続いて６５Ｖにおいて６００ｓに延長され、また１１０Ｖでは３００ｓに短縮される。ランプタイプに応じて、２つの直流電圧フェーズの間の期間を１８０ｓと９００ｓとの間で変化させることができる。要約すると、直流電圧フェーズの持続時間はランプ電圧が上昇すると延長される。また直流電圧フェーズはランプ電圧の上昇と共により頻繁にガス放電ランプに適用され、かつ、ランプ電圧が非常に低いときにより頻繁にガス放電ランプに適用される。
【００３７】
第２の実施形態
本発明による方法の第２の実施形態においては、直流電圧フェーズの長さが特性曲線を介して制御されるのではなく、直流電圧フェーズの長さはこの直流電圧フェーズにおけるランプ電圧を介して閉ループ制御される。上記において既に説明した特性曲線ＶＰは、ランプ電圧に依存する、直流電圧フェーズにおけるランプ電圧の最大変化を表す。電圧変化は直流電圧フェーズ中に測定される。このために、本発明による方法を実施する回路装置は測定装置を有する。測定装置は直流電圧フェーズ前にランプ電圧を測定することができ、また殊に、直流電圧フェーズ中のランプ電圧の変化を測定することができる。直流電圧フェーズ中のランプ電圧の変化は中断判定基準について評価され、直流電圧フェーズはこの中断判定基準が満たされると終了する。図２は、第２の実施形態の方法を説明するためのグラフを示す。ここでは２つの閾値が設けられており、それらの閾値を下回るか上回ると、第２の実施形態の方法が実施される。ランプ電圧が６５Ｖから７５Ｖの閾値間の最適な範囲内にある限り、ガス放電ランプは直流電圧フェーズが適用されることなく通常動作で駆動される。しかしながらランプ電圧がこの電圧領域から離れると、直流電圧フェーズがランプに適用される。直流電圧フェーズの長さはランプ電圧に合わせられ、殊に直流電圧フェーズ中に印加されるランプ電圧の変化に合わせられる。直流電圧フェーズは、ランプ電圧が事前に算出された値、または所定の値ΔＵ1，ΔＵ2だけ上昇するまで維持される。直流電圧フェーズにおけるランプ電圧は、ガス放電ランプに応じて０．５Ｖと８Ｖとの間で上昇する。有利な実施形態においては、所望の電圧上昇は６０Ｖで５Ｖから６５Ｖで１Ｖの間の値を取る。所定の最大時間内にランプ電圧の上昇が達成されない場合には、電極を損傷させないために直流電圧フェーズは終了される。直流電圧フェーズが適用されてはならい、曲線ＯＴにしたがう阻止時間の後に、本発明による方法が新たに実施される。すなわち、ランプ電圧が測定され、ランプ電圧が６５Ｖから７５Ｖの最適な範囲外にあるときに別の直流電圧フェーズが適用される。これらのステップは、ランプ電圧が再び最適な範囲内に収まるまで周期的に繰り返される。
【００３８】
以下において説明する方法においては、従来では常に、第１の電極に関する正のフェーズと第２の電極に関する負のフェーズとか構成されていた直流電圧フェーズが、２つのランプ電極の異なる状態を処理するために、これらの２つのフェーズに分割される。電極の非対称的な幾何学形状の補償調整に適している第２の実施形態の第１の構成では、事前に算出された電圧上昇に関する直流電圧フェーズの長さが第１の電極について決定され、それに続く反転された直流電圧フェーズにおいて第２の電極に適用される。
【００３９】
２つの電極に対称的に作用する第２の構成においては、各電極に関する直流電圧フェーズの長さが、直流電圧フェーズ中の電圧上昇から算出される。ここでは、電圧上昇の大きさは２つの直流電圧フェーズに対して等しい。
【００４０】
第３の構成では、バーナ軸における光アークのセンタリングのために個別的な電極成形が行われる。第３の構成では以下の方法ステップが実施される。
【００４１】
第１のステップでは、
【数１】
2012516010.tif 000003
の関係式にしたがい電極先端の長さが算出される。
【００４２】
第２のステップにおいては、電極先端の個々の長さに比例させて電極の重心を所望のようにずらすために、直流電圧フェーズの持続時間または電圧上昇が算出される。
【００４３】
第１の構成に応じた、電極の非対称的な幾何学形状に関しては
【数２】
2012516010.tif 000004
が当てはまる。
【００４４】
第２の構成に応じた、電極の対称的な幾何学形状に関しては
【数３】
2012516010.tif 000005
が当てはまる。
【００４５】
本発明による方法の第２の実施形態の第３の構成によって、従来技術によるそれまでの方法では達成できない新たな利点が得られる。それぞれの電極にエネルギを非対称的に提供する実現手段によって、電極系重心をセンタリングし、また寿命にわたりセンタリングされた位置にとどめることができる。バーナ容器内の電極重心のセンタリングされた位置によって、安定化された効果的な光効率が、所定の電極長について算出された最適なシステムを用いて達成される。放電アークはランプの寿命全体にわたり焦点内にとどまる。アーク付着点が常に電極の中心に位置することによって、寿命全体にわたって、バーナ容器壁からの放電アークまで平均最大間隔が生じ、これによりバーナ容器の失透が効果的に回避される。将来の最適なシステムにおいては、電極成形メカニズムを含む制御ループによって、この最適なシステムの全体の効率を最適化し、したがって最大にすることも考えられる。
【００４６】
もちろん、第１の実施形態および第２の実施形態を組み合わせて使用し、電極および電極先端を最適な状態に維持する方法も考えられる。有利な組合せには次のものが含まれる。すなわち、下側のランプ電圧閾値を下回るランプ電圧では、直流電圧フェーズの長さがこの直流電圧フェーズ中のランプ電圧変化によって決定される第２の実施形態の方法が使用され、上側のランプ電圧閾値を上回るランプ電圧では、直流電圧フェーズの長さが算出されるか特性曲線によって設定される第１の実施形態の方法が使用される。
【００４７】
図３には、第２の実施形態における本発明による方法の最適化の前後の電極のペアが示されている。図３ａにおいては、第２の実施形態における本発明による方法が実施される前の電極のペア５２，５４が、電極端部５２１，５４１および電極先端５２３，５４３と共に示されている。電極先端５４３は電極先端５２３よりも実質的により大きく成長しているので、電極の中心点５７はバーナ容器の最適な中心点５８には位置していない。したがって、電極の非対称的な幾何学形状を補償調整するよう第２の実施形態による方法が適用される。本発明による方法を実施した後の電極５２，５４が図３ｂに示されている。２つの電極先端５２３，５４３は再び同じ長さになっており、電極先端間の中心点５７は再びバーナ中心点５８に位置している。放電アークは再び、バーナ容器の中心点において最適に燃焼し、システム全体の最適な効率は最大となる。
【００４８】
図４には、直流電圧フェーズ中のランプ電圧ＵDCおよびランプ電流ＩDCの経過が異なる時間解像度で示されている。上のグラフには、４ｍｓ／ＤＩＶの低い時間解像度で２つの曲線が示されている。殊に、電流の曲線からは、正の直流電圧フェーズも負の直流電圧フェーズもそれぞれ３つの通常の半波から構成されていることがはっきりと見て取れる。このことは、２つの針状の電流パルス６１，６２においてはっきりと見て取れる。それらの電流パルス６１，６２によって直流電圧フェーズは３つの領域に分割されている。ランプ電圧においてもそれらのパルスが見て取れる。下のグラフには、それらのパルスのうちの１つが８μｓの比較的大きい時間解像度で示されている。ここでは殊に、ランプ電圧ＵDCにおける２回の整流がはっきりと見て取れる。電圧ＵDCは正の側縁でもってその上側の値に変化し、約２μｓ後に再び負の側縁でもって下側の値へと変化し、後続の整流位置に達するまでランプ電圧ＵDCはこの下側の値に維持される。ランプ電流ＩDCは１回目の整流後に変動しようとするが、この変動は過度に緩慢なものなので、２μｓの間の僅かな電流の変化しか記録されない。このことは、冒頭において既に述べたように、電流整流は電圧整流よりも緩慢に行われる結果である。
【００４９】
図５は、上述のメンテナンスパルスＭＰでもってガス放電ランプが駆動されるランプ電流の経過を示す。ここでもまた、２つのメンテナンスパルスＭＰが直流電圧フェーズにおいて生じていることから、直流電圧フェーズＤＣＰが２つの半波ＨＷから構成されていることがはっきりと見て取れる。
【００５０】
すなわち、直流電圧フェーズは通常の駆動周波数の半波から構成されるので、最大駆動周波数は常に、直流電圧フェーズの周波数の整数倍または有理分数倍である。
【００５１】
第３の実施形態
本発明による方法の第３の実施形態においては、ランプ電圧に依存する駆動周波数の連続的な適合が行われる。この実施形態において、本発明による方法を種々の構成で実施することができる。図６ａに示されている、第３の実施形態の第１の構成では、ランプ電圧に依存して、駆動周波数が離散的なステップで変化する。この第１の構成では、ランプ電圧が高くなるにつれ、周波数も高くなる。システム全体の種々の周辺条件に基づき、所定の時点にしか整流を行うことができないので、駆動集周波数は限定的な数の値しか取ることができない。ガス放電ランプが、例えばカラーホイールを備えたビデオプロジェクタにおいて駆動される場合、あるカラーセグメントから次のカラーセグメントに切り換わる位置にカラーホイールがあるときにのみガス放電ランプの駆動周波数を変更することができる。ここでもまたビデオ画像のリフレッシュレートに依存しているカラーホイールの均一な回転数によって、カラーホイールの１回転にわたる整流の頻度は基本的に一定に設定されている。
【００５２】
しかしながら、ガス放電ランプを最適に駆動させるためには、所定のランプ電圧において常に一定の駆動周波数が維持されるべきである。この実施例においては、例えば、０Ｖと５０Ｖとの間のランプ電圧において、１００Ｈｚの駆動周波数のランプ電流がガス放電ランプに印加される。しかしながら、上述の周辺条件に基づき駆動周波数は幾つかの離散的な周波数値しか取ることができないので、ランプ電圧への駆動周波数の適合は粗いものである。最大周波数は、考えられる全ての整流時点において整流が実施される周波数である。この周波数はシステムにおいて表すことができる最大周波数である。例えばカラーホイールの上述の周辺条件によって設定されている、考えられる整流時点は、上述したように、整流位置とも称される。
【００５３】
本発明による方法の第３の実施形態の第２の構成においては、ガス放電ランプの駆動周波数が特性曲線に基づき連続的に適合される。有利な実施形態の特性曲線は図６ｂに示されている。ここでは５０Ｖである所期のランプ電圧までは、駆動周波数が常に約１００Ｈｚに維持される。ランプ電圧が５０Ｖを超えると、駆動周波数は１５０Ｖのランプ電圧まで連続的に上昇する。上述の説明にしたがい、各駆動周波数を直接的に供給することはできない。したがって、インバータがガス放電ランプを一連の離散的な周波数でもって駆動させる方法が使用される。それらの離散的な周波数は最大駆動周波数の整数部分または有理分数部分を表す。この低周波数を表すために、各整流位置において実際に整流が行われるのではなく、２つまたはそれ以上の部分半波がその都度１つの合成半波ＨＷに統合されるので、合成半波の周期持続時間は、図５に示されているように、本来の部分半波の正数ファクタのまたは有理分数ファクタを表す。これによって、時間経過において非常に不規則なパターンを示すことが考えられる整流パターンが形成される。整流パターンは、種々の離散的な周波数の半波が連続的に並んだものからなる。本発明による方法を実施する制御部は、この離散的な周波数をその頻度で混合するので、周波数の時間的な平均値は、ガス放電ランプの所望のように調整された駆動周波数に対応する。図６ｃは、必要に応じて整流を実施することができる整流位置３１，３２，３３，３４，３５が付されている、例示的な曲線を示す。これらの各点において整流が行われると、最大駆動周波数が形成され、また、半波がそれぞれちょうど１つの部分半波の長さを有する。この実施形態においても、整流を実際に省略することができるか、整流を省略する代わりに、２つの高速な整流を連続して実施することができる。整流は必要があるときにしか実施されないことによって、またそれにより、少なくとも２つの種々の粗い段階的な周波数が形成されるが、それらの周波数をその発生頻度によって、非常に精細に調整可能な合成平均周波数に調整できることによって、全ての周辺条件を遵守することができ、それにもかかわらず、ガス放電ランプを平均して最適な周波数で駆動させることができる。このことは以下の利点を有する。すなわち、ビデオ信号ならびに光学システムにおいて設けられている色交換ユニットと同期させるために、ビデオプロジェクタシステムの製造メーカによって固定の周波数が設定されているビデオプロジェクタシステムによって必要とされることが多い所定の整流位置が常に維持され、したがって本発明による方法を、整流位置によって固定の周波数が設定されている用途においても実施することができる。この図面から見て取れるように、考えられる整流位置自体が常に等しい間隔でなくても、本発明による方法は適している。多くの前進的なビデオプロジェクションシステムにおいては、カラーホイールの種々のカラーセクターは異なる幅を有しているので、考えられる整流位置の時間的な間隔は異なっている。このことは、本発明による方法においては問題にならない。何故ならば、上位の制御ユニットがこの問題を考慮することができ、種々の半波を有する多数の周波数から、上述の時間的な頻度分布によって合成周波数の時間的な平均値を、ガス放電ランプの所定の駆動周波数に正確に適合することができるからである。
【００５４】
第４の実施形態
図７は、本発明による方法の第４の実施形態を説明するためのフローチャートを示す。この方法はステップ１００において開始される。すなわち、ランプが点弧される。続くステップ１２０においては、少なくとも１つのパラメータが、第１の電極および／または第２の電極に凹凸が生じていることと相関する値領域内にあるか否かが検査される。このパラメータとして、有利には、最初の始動時以降のランプ電圧または駆動時間、または、本発明による方法を最後に実施して以降のランプ電圧または駆動時間、または、電極の間隔が考慮される。ステップ１２０における判定が否定であれば、ステップ１５０において、ガス放電ランプは通常のランプ駆動方式でさらに駆動される。判定が肯定であれば、ステップ１２５において、ランプは同様に通常のランプ駆動方式で差し当たり駆動される。しかしながらこの時間中に、過融に関する開始判定基準が満たされているか否かが規則的に検査される。開始判定基準は、例えば所定のランプ電圧ＵBSSollに達しているかでよい。この時間の間は、通常のランプ駆動方式において過融ステップは行われない。開始判定基準が満たされると、ステップ１３５において即座に電極の過融が開始される。有利には時間的な等間隔で、ステップ１４０において、過融期間の終了に関する中断判定基準が満たされているか否かが検査される。有理には、この中断判定基準はランプ電圧が目標値ＵBASollを越えて上昇している場合に満たされる。この判定基準が満たされない場合には、ステップ１３５に進み、その後再びステップ１４０において判定が行われる。ステップ１３５および１４０のこの繰り返しは、ステップ１４０における判定結果が肯定になるまで行われる。続けて、方法はステップ１５０に進み、このステップ１５０では、定常状態における通常のランプ駆動方式の間に、電極の前方部分に新たな電極先端が成長する。この時間の間に、ガス放電ランプの電極を考えられる最適な状態に常に維持する連続的な制御ループを保証するために、規則的な間隔をおいてステップ１２０への分岐が行われる。
【００５５】
図８には、放電ランプのスイッチオン後の、ランプ電圧ＵBの時間的な経過が概略的に示されている。この図から見て取れるように、ランプは最初の４５ｓ以内に、定格電力Ｐnomよりも低い電力Ｐでもって駆動される。このフェーズは起動フェーズと称され、このフェーズ中はランプに供給される電流が制限され、ガス放電ランプないし電子駆動装置に過負荷は掛からない。４５ｓを過ぎた後の領域では、確かにランプ電圧ＵBはその長時間駆動値には上昇しないが、ランプは既に定格電力Ｐnomで駆動される。すなわち、その領域では電流制限はもはや行われていない。このフェーズは電力制御フェーズと称され、この電力制御フェーズ中はランプが実質的に定格電力で駆動される。したがって通常のランプ駆動方式は、ランプの始動と共に開始される起動フェーズと、その起動フェーズに続きフェーズであり、所定の時間後に、ガス放電ランプが実質的に公称のパラメータでもって駆動される定常状態に移行する電力制御フェーズとから構成される。殊に、スイッチオン後から４５ｓまでの起動フェーズは本発明による方法の実施に非常に適している。何故ならば、起動フェーズにおいてはバーナ温度が依然として低く、ユーザはランプを依然として所定の目的のために駆動させていないからである。
【００５６】
図９には、本発明による方法の有利な実施例を実施している間の、定格電力Ｐnomと電力Ｐの比率がパーセンテージで示されており、またランプ電圧ＵBの時間的な経過も示されている。差し当たり、すなわち通常駆動においては、またこの実施形態では時点ｔ1まで、ガス放電ランプは定格電力Ｐnomで駆動される。続いて、電力Ｐは定格電力の３０％まで低下する。これによって放電ランプが冷却され、この冷却から図２と関連させて既に説明した利点が得られる。続いて、すなわち時点ｔ2においては、電極を過融させるために、定格ランプ電流Ｉnomの１５０％と２００％との間のランプ電流Ｉで放電ランプが駆動される。時点ｔ3以降は、定格電力Ｐnomの約７５％の電力でランプが駆動される。これに続いて、すなわち時点ｔ4以降は、電力は５％の幅で高められ、またその電力にその都度約２０分間維持され、これにより新たな電極先端が成長される。このプロセスは電力が定格電力Ｐnomに達成するまで、または、それどころか定格電力Ｐnomを超えて高まるまで続けられる。ランプ電圧ＵBの経過から見て取れるように、このランプ電圧は、定格電力Ｐnomでの放電ランプの駆動中に調整された一定の値から出発して、比較的に低い電力での駆動中は低下し、その後徐々に再び上昇する。
【００５７】
図１０ａ）から図１０ｄ）は、本発明による方法を実施した際の種々の段階における電極の前方部分の状態を示す。図１０ａ）は本発明による方法を実施する前の状態を示す。電極の前方部分には著しく凹凸が生じており、また、電極先端は中心から外れて配置されている。電極の間隔はｄaである。電極の前方部分の過融後の状態は図１０ｂ）に示されている。過融の際に表面張力に基づき生じる、電極の前方部分の半球形状がはっきりと見て取れる。ここでは凹凸のある表面の代わりに、滑らかな電極表面が示されている。間隔はｄbに拡大している。この状態では、電極における不規則性が僅かなものであってもアーク付着点がジャンプするには十分であるが、これによって放電ランプのフリッカが生じる可能性がある。したがって、図ｃ）に示されているステップにおいては、電極の前方部分への電極先端の成長が開始される。電極の成長によって間隔は小さくなる。ここで間隔はｄcとなる。ただし、ｄa＜ｄc＜ｄb。最後に図４ｄ）は、再生が終わった後の状態、すなわち電極先端の成長ステップ終了後の状態を示す。電極の前方側の表面は従来通り凹凸があるが、電極先端は成長しており、これによって間隔ｄdは図ｃ）に示されている間隔に比べて短くなっている。ここでは次の関係が成り立つ：ｄd≦ｄa＜ｄc＜ｄb。図４ａと比べると、より高い光効率も顕著となる。
【００５８】
放電ランプの有利な用途、したがって本発明による方法の用途はプロジェクタであるが、本発明による方法はあらゆる種類の放電ランプ、殊に、例えばキセノン自動車ランプにも該当する。電流／時間積分は決定的に重要であり、したがって、場合によっては比較的低い電流が単純に僅かに長く印加されるので、本発明による方法を実施するために、放電ランプの駆動に従来使用されていた電子駆動装置は比較的高い負荷に関して設計されていなければならなかったことをここでもう一度言及しておく。
【００５９】
図１１には、過融フェーズ中に非対称的な電流デューティサイクルでもって制御を行った場合のランプ電流が上部に示されており、またランプ電圧ＵBが下部に示されている。個々の整流が連続的に２回実施されることがはっきりと見て取れる。連続して実施される２回の整流は、いわゆる「ダミー整流」として知られている。これによって、ランプ電流における意図的な非対称性ないしＤＣ成分が形成される。ランプ電圧ＵBが所望のように上昇していることも同様に見て取れる。択一的に、個々の整流を省略することも可能である。
【００６０】
第５の実施形態
第５の実施形態は、照明装置において電極形状の他に画像品質も改善するために、駆動装置を用いて実施することができる駆動方法に関する。図１２の実施例による照明装置１０は、光源１、ここではＣＩＥ標準表色系の白色領域の色位置を有する光を放射するガス放電ランプを有する。ガス放電ランプ１は、１００Ｗ／ｍｍ3から５００Ｗ／ｍｍ3までの高いエネルギ密度を有する、アーク距離が非常に短い点状光源である。
【００６１】
さらに、図１２による照明装置は駆動装置２、例えば、１００Ｗから５００Ｗまでの電力を有する電気信号を供給することができ、かつ本発明による方法を実施するファンクションジェネレータを有する。駆動装置２は、光曲線３にしたがう電流強度信号を用いて、本発明による方法に応じて光源１を制御する。光曲線３は、以下において図１３および１５Ａから１５Ｃと関連させて詳細に説明する。
【００６２】
図１５Ａによる実施例における光曲線３は、それぞれ３つのセグメントＳR，ＳG，ＳBの周期的なシーケンスを含む。第１のセグメントＳBは青色に対応付けられており、第２のセグメントＳRは赤色に対応付けられており、また、第３のセグメントＳGは緑色に対応付けられている。この光曲線３を例えば、図１４による光曲線３の代わりに、図１３によるディスプレイシステムに使用されている照明装置１０，１１の駆動装置２に記憶することができる。光曲線の種々のセグメントは、記憶されている光曲線にランプ電流がしたがうようにガス放電ランプに印加される交流電流を構成する種々の部分半波に対応付けられている。ガス放電ランプの光出力はランプ電流と相関しているので、ガス放電ランプの光出力は記憶されている光曲線にしたがう。
【００６３】
図１５Ａの光曲線の第１のセグメントＳBは青色に対応付けられており、また約１３００μｓの持続時間ｔBを有する。この持続時間ｔBの間に、照明装置１０，１１の光束は約１０８％になる。
【００６４】
第１のセグメントＳBには第２のセグメントＳRが続き、この第２のセグメントＳRは赤色に対応付けられており、かつｔRの持続時間を有する。期間ｔRの第１の期間ｔR1の間に照明装置１０，１１の光束は短時間約１５０％となり、この第１の期間ｔR1の直後に続き、かつこの第１の期間ｔR1と共に期間ｔRを構成する第２の期間ｔR2において光束は約１０５％となる。期間ｔR1は期間ｔR2よりも著しく短い。期間ｔR1はここでは約１００μｓであり、期間ｔR2はここでは約１２００μｓである。
【００６５】
第２のセグメントＳRには第３のセグメントＳGが続き、この第３のセグメントＳGは緑色に対応付けられており、また同様に約１３００μｓのｔGの持続時間を有する。期間ｔGは期間ｔRと同様に２つの期間ｔG1およびｔG2に分割されている。ここでは、第１の期間ｔG1が第２の期間ｔG2よりも著しく長い。緑色のセグメントの第１の期間ｔG1はここで約１２００μｓであり、第２の期間ｔG2は約１００μｓの持続時間を有する。第１の期間ｔG1の間に、光曲線３は約８５％の一定値を有し、この値は時間ｔG2にわたり短時間約４５％の値に低下する。
【００６６】
これら３つのセグメントＳR，ＳG，ＳBが終了すると、これら３つのセグメントＳR，ＳG，ＳBの実質的に周期的な繰り返しが行われる。その他のセグメントＳR，ＳGに比べて光束が著しく上昇しているか低下しているセグメント内への短い期間ｔR1，ｔG2の配置は前述の周期とは異なっている。照明強度が著しく低下している光曲線３の短い期間は、冒頭において既に述べたように、色深度の向上に使用される。照明強度が著しく上昇している短いセグメントはメンテナンスパルスであり、それらのメンテナンスパルスは冒頭で述べたようにガス放電ランプの電極の安定化に使用される。
【００６７】
図１５Ｂは２つの光曲線３を示す。グラフは、照明強度と時間の関係および色と時間の関係を示す。これらはそれぞれ光曲線の完全な周期形状を含み、通常の場合、１６ｍｓと２０ｍｓとの間の周期持続時間を有する。
【００６８】
図１５Ｃによる実施例の光曲線は、黄色、緑、マゼンダ、赤、シアンおよび青の６つの異なる色のフィルタを備えたフィルタホイール６について設計されている。したがって、光曲線３は、それぞれに色が対応付けられている６つの異なるセグメントＳY，ＳG，ＳM，ＳR，ＳC，ＳBの周期的なシーケンスから構成されている。以下では、セグメントＳY，ＳG，ＳM，ＳR，ＳC，ＳBをそれらのセグメントに対応付けられている色で表す。光曲線３の各セグメントＳY，ＳG，ＳM，ＳR，ＳC，ＳBは、それぞれのセグメント持続時間の大部分の間に、光束の一定値を有する。
【００６９】
個々のセグメントＳY，ＳG，ＳM，ＳR，ＳC，ＳBにはやはり期間ｔY，ｔG，ｔM，ｔR，ｔC，ｔBが対応付けられており、それらの期間は２つまたは３つの期間ｔY1，ｔY2，ｔG1，ｔG2，ｔM1，ｔM2，ｔM3，ｔR1，ｔR2，ｔC1，ｔC2，ｔC3，ｔB1，ｔB2に分割されており、それらの期間のうちのそれぞれ１つの期間は他の期間よりも著しく長い。それらの期間を以下では「長い期間」と称する。個々のセグメントの長い期間における光束の値は、図１５Ｄの表における「セグメント光レベル」の行から見て取れる。黄色のセグメントＳYおよび緑色のセグメントＳGは長い期間の間に８０％の一定の光束を有する。マゼンダ色のセグメントＳMおよび赤色のセグメントＳRは長い期間の間に１２０％の光束を有し、シアン色のセグメントＳCは長い期間の間に８０％の光束を有し、また青色のセグメントＳBは長い期間の間に１２０％の光束を有する。各セグメントの終了時には、長い期間に比べて光レベルが著しく低下している短い期間が設けられている。これらの値は、図１５Ｄの表における「ネガティブパルス光レベル」の行から見て取れる。黄色のセグメントＳYおよび緑色のセグメントＳGでは光束は４０％の値に低下しており、マゼンダ色のセグメントＳMおよび赤色のセグメントＳRでは６０％の値に低下しており、シアン色のセグメントＳCでは４０％の値に低下しており、青色のセグメントＳBでは６０％の値に低下している。さらに、マゼンダ色のセグメントＳMの終了時、およびシアン色のセグメントＳCの終了時に整流が行われ、この整流は矢印でシンボリックに表されており、長い期間に比べて上昇している光束と関連付けられている。
【００７０】
図１５Ｄの表における「セグメントサイズ」の行から見て取れるように、異なる色のセグメントの大きさは同一ではなく、黄色のセグメントＳYおよび緑色のセグメントＳGでは６０°の値を取り、マゼンダ色のセグメントＳMでは４０°の値を取り、赤色のセグメントＳRでは７０°の値を取り、シアン色のセグメントＳCでは６２°の値を取り、青色のセグメントＳBでは６８°の値を取る。これらの値は光曲線３に合わせられている。
【００７１】
例えば図１４および図１５Ａに示されているような、セグメントＳR，ＳG，ＳBに赤色、緑色および青色が対応付けられている光曲線３との関連において、通常の場合、２つの赤色のフィルタ、２つの青色のフィルタおよび２つの緑色のフィルタを備えたフィルタホイールが使用される。有利には、フィルタは赤色、緑色、青色、赤色、緑色、青色の順序で配置されている。個々のカラーフィルタのセグメントの大きさは等しいか（全ての６つのフィルタに関して６０°）、または使用される光曲線３に合わせて異なる大きさである。択一的に、フィルタホイールをそれぞれ１つの赤色、青色および緑色のフィルタから構成することもできる。
【００７２】
以下では、図１５Ｅ，１５Ｆおよび１５Ｇに基づき、セグメントＳR，ＳG，ＳB内の個々の期間の機能を例示的に詳細に説明する。
【００７３】
図１５Ｅによる光曲線３は、図１５Ａによる光曲線３と同様に、青色に対応付けられているセグメントＳB、赤色に対応付けられているセグメントＳRおよび緑色に対応付けられているセグメントＳGの周期的なシーケンスを有する。各セグメントＳR，ＳG，ＳBは約１５００μｓの持続時間を有する。したがって、それぞれのセグメントＳR，ＳG，ＳBに対応付けられている期間ｔB、期間ｔRおよび期間ｔGは同じ長さを有する。セグメントＳR，ＳG，ＳBにおいて光曲線３はそれぞれ一定の値を有する。光曲線３は、期間ｔBの間に約９５％の値を有し、期間ｔRの間に約１００％の値を有し、期間ｔGの間に約１１０％の値を有する。光曲線３の異なるレベルを用いて、照明装置の光束は、この照明装置を有するディスプレイシステムが所望の色温度を有するように適合されている。
【００７４】
図１５Ｆによる光曲線３には、図１５Ａと関連させて上記において説明したものと同様に、各セグメントＳR，ＳG，ＳBの終了時に短い期間ｔB2，ｔB3，ｔR2，ｔG1，ｔG2，ｔG3が例示的に示されている。光曲線３はここでもまた、青色に対応付けられているセグメントＳB、赤色に対応付けられているセグメントＳRおよび緑色に対応付けられているセグメントＳGの周期的なシーケンスから構成されている。ここで、各セグメントの期間ｔB，ｔR，ｔGは、各セグメント長い期間ＳR，ＳG，ＳBの開始時の長い期間ｔ1B，ｔ1R，ｔ1Gの３つの期間と、各セグメントＳR，ＳG，ＳBのそれぞれの終了時の２つの短い期間ｔB2，ｔB3，ｔR2，ｔG1，ｔG2，ｔG3とに分割される。短い期間ｔB2，ｔB3，ｔR2，ｔG1，ｔG2，ｔG3の間に、光曲線３の光束、したがってガス放電ランプを流れる交流電流が段階的に低減されている。ここでは青色に対応付けられているセグメントＳBを例とする。期間ｔB1の間に光曲線３は約１１０％の値を取る。期間ｔB1の直後に続く期間ｔB2においては、光曲線３は約５５％の値を取り、期間ｔB2に続く期間ｔB3においては、光曲線３は約３０％に低下している。期間ｔB1は約１３００μｓの持続時間を有し、その一方で、期間ｔB2およびｔB3はそれぞれ約１０μｓの持続時間を有する。光曲線の残りのセグメントＳR，ＳGは、青色に対応付けられているセグメントＳBと同様に構成されている。短い期間ｔB2，ｔB3，ｔR2，ｔG1，ｔG2，ｔG3の間の光曲線３の低下は、照明装置が使用されるディスプレイシステムの色深度を改善するために使用される。
【００７５】
図１５Ｇによる光曲線３は、照明装置においても使用することができるように、図１５Ｅおよび１５Ｆに基づき既に説明した２つの光曲線形状を一緒に１つの光曲線３で示したものである。図１５Ｆの各セグメントＳR，ＳG，ＳBの終了時の短いセグメントｔB2，ｔB3，ｔR2，ｔG1，ｔG2，ｔG3の説明は、図１５Ｇの短い期間ｔB2，ｔB3，ｔR2，ｔG1，ｔG2，ｔG3についても該当し、各セグメントＳR，ＳG，ＳBの長い期間ｔB1，ｔR2，ｔG3の間の光曲線３のレベルは図１５Ｅの光曲線３による値に対応する。
【００７６】
図１６による実施例の電流強度−照明強度特性曲線は近似的に線形である。この特性曲線はｙ軸に電流強度をパーセンテージで表しており、またｙ軸に光レベルをパーセンテージで表している。
【００７７】
同様に、照明装置１０，１１の駆動装置２に記憶することができる電流強度−照明強度特性曲線によって、電流強度のようなランプ駆動パラメータが変化した際に、光源１の輝度、照明装置１０，１１の１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを光曲線３によって設定される照明強度に維持することができる。特性曲線を介する相関によって、光曲線における設定を、ガス放電ランプのための交流電流に直接的に変換することができる。光曲線の種々のプラトーはそれぞれの部分半波に変換され、整流位置は照明装置１０におけるビデオ電子装置の同期設定に基づき駆動装置２によって選択される。
【００７８】
図１７に示されている回路は、駆動装置２の一部を形成する、本発明による方法を実施するための回路装置２１の一実施例を示す。この回路装置２１は、給電部ＳＶ、フルブリッジＶＢ、点弧部Ｚおよび制御部Ｃのブロックに分類される。ブロックＳＶ，ＶＢ，ＣおよびＺを、従来の回路装置における相応のブロックと同様に構成することができる。給電部はガス放電ランプの電力を制御し、これによってランプ電圧が調整される。相応のランプ電圧を有するランプ電力がフルブリッジに印加され、それにより矩形波状のランプ電力が形成され、これがガス放電ランプに印加される。２つのランプチョークコイルＬ２およびＬ３およびコンデンサＣ２による共振点弧を用いてガス放電ランプが起動される。したがって、それらの構成要素は同時に点弧ユニットＺを形成している。図１７における実施形態は単に例示的なものに過ぎない。フルブリッジおよび給電部を制御する制御部Ｃ１をアナログ制御部として構成することができる。しかしながら有利には、制御部Ｃはディジタル制御部であり、殊に有利にはマイクロコントローラを有する。
【００７９】
回路図は概略的なものに過ぎず、全ての制御線路およびセンサ線路は示していない。
【００８０】
本発明は実施例に基づいた上記の説明によって限定されるものではない。むしろ本発明はあらゆる新規の特徴並びにそれらの特徴のあらゆる組み合わせを含むものであり、これには殊に特許請求の範囲に記載した特徴の組み合わせ各々が含まれ、このことはそのような組み合わせ自体が特許請求の範囲あるいは実施例に明示的には記載されていないにしても当てはまる。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ−３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０ａ−１０ｄ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１５Ｅ】
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【図１５Ｆ】
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【図１５Ｇ】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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