[发明专利]用于在高压放电灯的额定功率范围之外运行高压放电灯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在高压放电灯的额定功率范围之外运行高压放电灯、特别是高压-和最高压放电灯的方法，如其在用于投影图像的装置中所应用地。本发明特别解决了闪烁现象的问题，这种现象是由于在该高压放电灯的额定功率范围之外运行该高压放电灯所引起的。

背景技术

本发明从一种根据独立权利要求所述类型的、用于在高压放电灯的额定功率范围之外运行高压放电灯的方法出发。

在运行放电灯（其在下面也简称为灯）时，存在放电电弧在电极尖端上的稳定的电弧粘附的问题。在某些运行条件下，放电电弧从一个电弧粘附点跳跃到另一个电弧粘附点。放电点的这种跳跃也被称为电弧跳跃并且以灯闪烁的形式表现出来。这特别在灯的光线被用于投影图像时产生干扰。

投影装置、如视频投影机基于对于光学投影的前提条件通常应用所谓的超短波弧光灯。它们是具有非常短的电极距离的高压放电灯，以便能够确保视频投影机的良好的投影。基于该灯的高功率和短的电极距离，电极变得非常热。因此在这种类型的灯的情况下不能应用简单的针状电极。替代的是使用具有非常宽的电极头的电极，以便提高其热质量。典型地，电极头直径在此大于电极距离（例如在电极距离为1.0mm的灯中的电极头直径为1.5mm）。

在下面将灯电极的内部的、处于气体放电灯燃烧器的放电空间中的端部称为电极端部。将插在电极端部上的、针状的或峰状的凸起部称为电极尖端，其端部用作为电弧的粘附点。

由EP 1 152 645已知了一种方法，该方法借助于电流脉冲（在下面也称为维持脉冲）使得电极上的电极尖端变大。该变大的电极尖端首先具有的优点是，在灯中产生的电弧放电的等离子体电弧在电极上发现了稳定的粘附点并且不在多个粘附点之间跳跃。在此决定性的是电极的能够提供足够高的电流的能力，这决定性地取决于其温度。如果该温度过低，则电极的尖端不是液态的，并且电弧粘附点在不是至少部分液态的电极尖端上是不令人满意的。过冷的尖端导致了液态的钨的硬化，因此电弧收缩，也就是说导致了点状的电弧粘附，因为由此使得能量密度提高。但是，该点状的电弧粘附不稳定并且容易通过电极尖端移动，这在应用中可以被察觉为闪烁。此外，移动的电弧粘附基于高的能量密度导致了在电极头的前部区域中的不期望的变化。

视频投影机通常需要光源，该光源具有按时间顺序的不同颜色，如在文献US 5,917,558（Stanton）中描述地，这例如可以通过旋转的色环实现，该色环由交替的颜色的灯的光线中过滤。光线在一个持续时间期间具有一种特定的颜色，该持续时间不需要强制性地是相同的。更确切地说，可以通过该持续时间彼此之间的关系来调节一种期望的色温，为投射的光线得出该色温。

通常，灯以一种矩形的灯电流运行。将矩形的灯电流的周期时间的倒值理解为灯频率，如在图1中示出地。将在灯以额定功率运行中的矩形的灯电流的周期时间的倒值理解为在额定功率的情况下的灯频率。额定功率是由灯制造者特别规定的功率，而灯应该以该功率运行。在额定功率的情况下，高压放电灯通常以预先规定的频率运行。灯电流在现有技术中由直流电源借助于换向装置来产生。换向装置通常由电子开关组成，该电子开关对矩形的灯电流的时钟脉冲中的直流电源的极性进行换向。在换向时，在实践中不能完全避免上冲。因此在现有技术中，将应该进行换向的时间点与光线的颜色交替的时间点合并，以便使得上冲渐隐。此外提供了Sync信号，该信号与上述的色环同步地具有Sync脉冲。借助于Sync信号，使得颜色交替和灯电流的换向同步。在先进的投影系统中，灯电流不必始终呈现为矩形，而是电流大小可以分布在多级中。该随时间变化的电流特性曲线在下面也被称为“波形”。在下面对该概念进行说明。

在放电灯运行时，存在电极尖端增长的现象，其如上面说明地是对于稳定的电弧粘附的一个重要的前提条件。由电极在一个位置上蒸发的材料在电极上的一个优选的位置上被重新分离并且可以在此有助于形成电极尖端。此外，通过钨在电极尖端上的重复的融化和凝固，将钨材料从位于更后方的电极区域运输到电极尖端中。该运输现象强烈地取决于电极的温度、以及该温度的时间变化和进而取决于灯的运行模式。电极尖端的增长例如可以通过所谓的“维持脉冲”引起，其在下面也称为换向脉冲。它是短暂的电流脉冲，大多数情况下在具有提高的电流值的换向之前的短时间内。