[发明专利]用于驱动气体放电灯的方法和电子驱动设备以及投影器

说明书

技术领域

本发明涉及用于驱动气体放电灯的方法和电子驱动设备，该放电灯具有气体放电灯燃烧器和第一电极和第二电极，其中电极在其首次投入使用之前在气体放电灯燃烧器中具有标称电极距离，该电极距离与灯电压相关。

背景技术

近年来，气体放电灯由于其高效率而代替白炽灯越来越多地被采用。在此，高压放电灯在其工作方式方面比低压放电灯更难以操纵，并且这些灯的电子驱动设备因而开销更大。

通常，高压放电灯以低频的矩形电流来驱动，这也被称为“摆动的直流电流驱动”。在此，具有通常为50Hz直至数千赫兹的频率的基本上为矩形的电流被施加到灯上。在每次在正电压和负电压之间偏移时，灯换向，因为电流方向也被反转而且电流由此短暂地变为零。该工作确保灯的电极尽管由近似直流电流驱动仍均匀地被加载。

气体放电灯例如针对显示系统被成功地采用，因为这些气体放电灯可以产生通过成本低廉的光学系统可进一步处理的高的光密度。显示系统及其照明设备例如在出版文献US 5,633,755和US 6,323,982中被描述。诸如DLP投影器(“数字光处理投影器(digital light processing projector)”的简称)的显示系统包括具有光源的照明设备，所述光源的光被转向DMD芯片(“数字镜设备芯片(digital mirror device chip)”的简称)。DMD芯片包括在微观上小的可摆动的镜，当相关的像素应被接通时，这些镜将光转向投影面，或者当相关的像素应被关断时，这些镜将该光转离投影面，例如转向吸收器。每个镜因此用作控制像素的光通量的光阀。这些光阀在本情况下被称为DMD光阀。为了产生颜色，DLP投影器在发射白色光的照明设备的情况下例如包括滤光轮，该滤光轮被设置在照明设备与DMD芯片之间并且包含不同颜色(例如红色、绿色和蓝色)的滤波器。借助滤光轮，从照明设备的白色光中顺序地透过相应地期望的颜色的光。

这种显示系统的色温通常与照明设备的光的色度坐标有关联。该色度坐标通常随着照明设备的光源的工作参数诸如电压、电流强度和温度来变化。此外，根据照明设备中所使用的光源，电流强度和光通量之间的比例不一定是线性的。这在电流强度变化时导致光源的光的色度坐标的变化，并且由此导致显示系统的色温的变化。

此外，显示系统的颜色深度通过像素的最小接通持续时间来受限。为了提高颜色深度，例如可以采用抖动处理(Dithering)，其中以比为1/60Hz的常规频率小的频率接通单个像素。但是，在这种情况下，通常发生对于人类观察者可见的噪声。

显示系统的对比度比例通过完全打开的光阀的情况下的最大光通量与完全闭合的光阀的情况下的最小光通量的比例来限定。为了提高显示系统的对比度比例，例如可以在完全闭合的光阀的情况下借助机械光阑进一步减小的最小光通量。但是，机械光阑要求在照明设备或者显示系统中的位置，提高照明设备或者显示系统的重量并且此外是附加的潜在干扰源。如在这种显示系统中采用的高压放电灯也可以以被调光的方式来驱动，但是被调光的工作方式引起关于高压放电灯的电极温度和弧开端(Bogenansatz)的问题。

弧开端在放电灯以交变电流工作时基本上是有问题的。在以交变电流工作时，在工作电压换向期间，阴极变到阳极并且相反阳极变到阴极。阴极-阳极的过渡由于原理条件而无问题，因为电极的温度对其阳极工作没有影响。在阳极-阴极的过渡时，电极的能够提供足够高的电流的能力取决于电极的温度。如果该温度过低，则光弧在换向时通常在过零之后从点状的弧开端工作方式变换到弥漫的弧开端工作方式。该变换通常伴随有光发射的可见的断裂，这会被觉察为闪烁。

有意义地，灯于是在点状的弧开端工作方式中工作，因为弧开端在此非常小并且由此非常热。这导致，在此由于在小的开端点处的较高的温度而需要较小的电压来能够提供足够的电流。具有带有并未开裂的表面的均匀形式的电极尖端辅助点状的弧开端工作方式并且由此辅助气体放电灯的安全且可靠的工作。

在下文中如下过程视为换向，其中气体放电灯的电压的极性转变，并且其中因此出现强烈的电流改变和强烈的电压改变。在灯的工作方式基本上对称的情况下，在换向时间的中间存在电压过零或电流过零。在此可观察到，电压换向通常始终比电流换向更快地结束。

在下文中，灯电极的处于气体放电灯燃烧器的放电空间中的内部端部称作电极端部。处于电极端部上的针状的或驼峰状的突起部称作电极尖端，该突起部的端部用作光弧的开端点。