ガス放電ランプの駆動方法

专利摘要:
本発明は、ガス放電ランプ（１）を駆動する方法を記載する。当該方法は、常に、該ランプ（１）は複数の異なる駆動方式（ＤＳ１、ＤＳ２）のうちの１つに従って駆動され、該ランプの電力は複数の異なる電力制御方法（ＰＣｓ、ＰＣｆ）のうちの１つに従って制御され、前記ランプ（１）は、トリガ・イベント（ｔＳＷ）の前は第１の駆動方式（ＤＳ１）に従って駆動され、該トリガ・イベント（ｔＳＷ）が生じると、駆動方式の切り替えが行われて前記ランプが次に第２の駆動方式（ＤＳ２）に従って駆動され、前記トリガ・イベント（ｔＳＷ）に時間的に依存して、第１の電力制御方法（ＰＣｓ）から第２の電力制御方法（ＰＣｆ）へ電力制御方法の切り替えが行われ、前記ランプの電力は、次にある時間間隔（ｔｍ、ｔｆ）の間、該第２の電力制御方法（ＰＣｆ）に従って制御される、ことを特徴とする方法。本発明はガス放電ランプを駆動する駆動部（４）を更に記載する。当該駆動部（４）は、−トリガ・イベント（ｔＳＷ）を検出又は予想するイベント管理部（４０）；−該イベント管理部（４０）の出力に基づき、複数の異なる駆動方式（ＤＳ１、ＤＳ２）のうち前記ランプ（１）が駆動されるべき１つの方式を選択する駆動方式管理部（４１）；及び−前記トリガ・イベント（ｔＳＷ）に時間的に依存して、複数の異なる電力制御方法（ＰＣｓ、ＰＣｆ）のうち前記ランプの電力がある時間間隔（ｔｍ、ｔｆ）の間に制御されるべき１つの方法を選択するようにする電力制御方法管理部（４２）；を有する駆動部。
公开号:JP2011505674A
申请号:JP2010536562
申请日:2008-12-01
公开日:2011-02-24
发明作者:ポルマン−レッチュ，イェンス
申请人:コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ；
IPC主号:H05B41-24

专利说明:

[0001] 本発明は、ガス放電ランプの駆動方法及びガス放電ランプを駆動する駆動部に関する。]
背景技術

[0002] ＨＩＤ（High Intensity Discharge、高輝度放電）ランプ及びＵＨＰ（Ultra-High Pressure、超高圧）ランプのようなガス放電ランプでは、ランプ内に配置された２個の電極間の放電アークにより明るい光が生成される。ランプ製造、ガス成分の充填及び電極設計の進歩は、ショートアーク・ランプ及びウルトラショートアーク・ランプの発展をもたらした。ショートアーク・ランプ及びウルトラショートアーク・ランプでは、電極チップは、ランプの放電室内で極めて短い距離、例えば１ミリメートル以下だけ離され、従ってこの離れた距離に渡るアークも短いが、輝度は極めて強い。このようなランプは、明るく近点の白色光源を必要とする用途、例えば画像投影用途にとって有用である。]
[0003] しかしながら、高電圧での動作中に高温に達するので、このようなランプの電極は変化し易い。つまり、電極チップは焼き戻るか、またはアークがチップに加えられる点である電極チップの１又は複数の場所で「構築物」が成長してしまう。このような電極の物理的な変質は、アークが長くなったり短くなったりしてランプの光出力（フラックス）に揺らぎを生じるので、アークの輝度に揺らぎを生じうる。画像投影システムでは、このような光束の変質は、ユーザに知覚され、明らかに望ましくない影響である。]
[0004] 従って、投影用途では適切なアーク長が最も重要である。現代のプロジェクタにおいて光束を維持することは、結局の所は、長期に渡って短いアーク長を維持することを意味する。従って、多くの場合、アーク長を維持する目的で専用のランプ駆動方式が用いられる。これらの方式は、電極チップの変質が適切に回避されるように又は電極上の構築物の成長及び溶解が制御され生じアーク長が安定化されるように、異なる電流波形と動作周波数との高度な組み合わせを屡々含む。ランプ駆動方式の選択に依存して、電極表面の変更は、短い時間尺度又は極めて短い時間尺度で効力を生じうる。]
[0005] ある駆動方式では、ランプは、特定の周波数において特定のランプ電流波形で駆動される。電流波形は、特定の間隔で繰り返されるパルス、例えば「非粗動（anti-flutter）」パルスを有してよい。通常、この波形は駆動方式の期間中は変化しない。駆動方式の駆動方式との間の特定の時点における切り替えは、例えば電流波形又は動作周波数が変化することにより、ランプ駆動方式の１又は複数のパラメータが変更されたときに生じる。例えば、電流パルスの振幅又は幅は変更されるか、又は多数の要因により動作周波数は突然に増加若しくは減少されうる。この変化は、例えばランプ電圧が特定の閾に近付くような観察されるランプ・パラメータにより引き起こされるか、所定の時間間隔の終了後に生じる。]
[0006] 動作中のガス放電ランプ内の環境は、ランプ充填物の特性並びに高い動作温度及び電圧に大きく依存して、不安定であるか又は急変するものと考えられる。例えば、「安定」動作状態の間でさえ、ランプ電圧は短いが非常に変動し易い。この理由から、ランプ電圧のようなランプ・パラメータは、一般に、定期的、例えば数秒ごとに測定される。ランプ駆動を補正又は調整する如何なる決定も、例えば駆動電流を補正又は調整する決定は、通常、観察される入力パラメータの中央値又は平均値、例えば閉周期電力制御ループではランプ電圧に基づく。ＰＩＤ（比例・積分・微分）制御部による例では、ランプ電圧の値のような入力変数の変化に応答して、ランプ電力を定格ランプ電力のような特定の目標レベルに維持しようとする。ランプ電力の調整は、ランプ駆動方式の突然の変化の後に比較的ゆっくりと生じる。この方法では、例えば、ランプ電圧のグリッチ又はピークはランプ電力に即座に又は直接に影響を与えないが、全体の値に平均化される。]
[0007] 上述のように、上述の種類のショートアーク・ランプの高度な駆動方法は、良く知られた切り替え時間における特定のパラメータの突然の変化を屡々有する。しかしながら、ランプ電圧の増大をもたらすランプの動作電流波形又は動作周波数の急激な変化のような突然の変化は、結果としてランプの光出力の揺らぎを生じてしまう。この理由は、ランプ・ドライバの閉周期電力制御が、上述の観察されるパラメータの中央値又は平均値に基づき、遅延をもって動作するためである。結果として、ランプ電力は、ある時間の間、定格又は目標値を超え、集められた光束の増大として電力オーバーシュートが観察されうる。このようなランプの光束の変化は、ランプの利用者の目に見えるので望ましくない。]
発明が解決しようとする課題

[0008] 従って、本発明の目的は、上述の種類のガス放電ランプの光束を安定化させる簡単な方法を提供することである。]
課題を解決するための手段

[0009] 上記の目的のために、本願明細書はガス放電ランプを駆動する方法を記載する。当該方法は：常に、該ランプは複数の異なる駆動方式のうちの１つに従って駆動され、該ランプの電力は複数の異なる電力制御方法のうちの１つに従って制御され、前記ランプは、トリガ・イベントの前は第１の駆動方式に従って駆動され、該トリガ・イベントが生じると、駆動方式の切り替えが行われて前記ランプが次に第２の駆動方式に従って駆動され、前記トリガ・イベントに時間的に依存して、第１の電力制御方法から第２の電力制御方法へ電力制御方法の切り替えが行われ、前記ランプの電力は、次にある時間間隔の間、該第２の電力制御方法に従って制御される、ことを特徴とする。]
[0010] 冒頭に記載した種類のガス放電ランプを一定のフラックスの要件下で用いる用途では、例えば電極が焼き戻されることを示す、ランプ電圧が下限又は上限の閾に近付く状況を識別するために、通常、ランプ電圧のようなランプ・パラメータが監視される。このような状況に反応して、問題を修正するために、駆動方式の電流波形又は動作周波数は変更される。この変更が行われる時点、つまり「トリガ・イベント」は、該変更が生じるときに登録されてよい。しかしながら、該変更はランプ駆動部自体により開始されるので、上記の時点は事前に知ることができランプ駆動部により予測されうる。本発明による方法は、有利なことに、この知識を用いて電力制御方法の切り替えを、分かっているトリガ・イベントの近傍のある時間間隔の間行い、従って電力制御方法を駆動方式の変化に同期させる。電力制御方法の切り替えは、トリガ・イベント及び駆動方式の切り替えと同時に生じるか、又はトリガ・イベント及び駆動方式の切り替えより先に生じてもよい。]
[0011] 一方の電力制御方法から他方の電力制御方法へ切り替える利点は、ランプ電力を特に駆動方式の切り替えの結果として生じる状態に合わせることができる点にある。同種類の電力制御、例えば対応する遅延を有する閉ループ電力制御を適用する代わりに、ランプ電力は、以下に詳細に説明されるように、特に駆動方式の切り替え時に生じうる急激な変化を考慮に入れた方法で制御されうる。]
[0012] ガス放電ランプを駆動する適切な駆動部は、トリガ・イベントを検出又は予測するイベント管理部、及び該イベント管理部の出力に基づき、複数の異なる駆動方式のうち該ランプが駆動されるべき１つの方式を選択する駆動方式管理部を有する。本発明による駆動部は、トリガ・イベントに時間的に依存して、複数の異なる電力制御方法のうち該ランプの電力がある時間間隔の間制御されるべき１つの方法を選択するようにする電力制御方法管理部を更に有する。]
[0013] 従属請求項及び以下の説明は、本発明の特に有利な実施例及び特徴を開示する。]
[0014] ガス放電ランプの従来のランプ駆動部で、例えば画像投影用途で用いられる電力制御方法では、ランプ駆動部により観察されるランプ・パラメータは、特定の時間間隔に渡る平均値として決定され及び／又は所定の目標値からの偏差を計算することにより決定されうる。このような計算は、通常は数ミリ秒毎のように定期的間隔で過去に生じた測定値のセット又は集合を必要とする。例えば、平均電圧値は、瞬間電圧値及び以前の５０個の測定電圧値又は以前の１００個の測定電圧値の平均を得ることにより計算されてもよい。冒頭に既に記載したように、このような平均値の計算は、平均されるべき又は平滑化されるべき測定されたランプ・パラメータの不適切な確率的揺らぎを認めてしまう。更に、偏差の測定は、目標からの観察されたパラメータの偏差が大きいとき、より大きな補正段階を認める。しかしながら、このような従来の駆動方法では、動作周波数又はランプ電流の急増のような特定の駆動方式の要因の急な変化は、平均ランプ電圧の対応する変化に直接に反映されない。むしろ、平均ランプ電圧の調整は遅れてしまい、従来の電力制御方法を用いては、ランプ電力は望まれるほど迅速には補正されない。]
[0015] 従って、本発明の特定の好適な実施形態では、少なくとも１つの電力制御方法は、直接的な又は「速い」電力制御方法を有し、ランプ電力が該直接的な電力制御方法に従って制御されている間、ランプ電力は瞬間的なランプ電圧の変化に基本的に直接的に反応する。更に、少なくとも１つの電力制御方法は、ＰＩＤ電力制御方法のような上述の種類の間接的な又は遅い電力制御方法である。本発明のこのような特定の有利な実施形態では、ランプ電圧の変化に対するランプ電力の反応は、ランプ電力が直接的な電力制御方法に従って制御されているときには、ランプ電力が間接的な電力制御方法に従って制御されているときよりも速い。]
[0016] 速い電力制御方法では、ランプ電力は例えばランプ電圧の変化に基本的に直接に反応する。過去の履歴の値を必要とする中間又は平均電圧値を用いる代わりに、ランプ電力は、Ｐは電力、Ｕは電圧、Ｉは電流として電力の公式Ｐ＝Ｕ・Ｉに従う瞬間電圧値に反応してよい。本発明による方法では、速い電力制御方法は、最近に観察された電圧値に応答してランプ電流を単に補正する段階を有してよい。このように、ランプ電圧はランプ駆動方式の変化の結果として急に増大するので、ランプ電流は、実質的に即座に調整されうる。従って、ランプ電力は基本的に一定値に維持されうる。この手法は、ランプの収集された光束の揺らぎを有意に減少させる。]
[0017] 遅い間接的な又は閉ループ電力制御方法を用いたランプの「通常」動作中、既に説明したように、ランプの電極は、焼き戻しのような変化を受けやすい。このような変化は、ランプ電圧を徐々に変化させ、例えばランプ電圧を上限の閾に向けて単調に増加させる。トリガ・イベント又は駆動方式の切り替えは、このような閾に達したとき、つまり望ましくない状況を回避するために補正が行われなければならない時点で生じる。従って、本発明の好適な実施形態では、前記トリガ・イベントに時間的に依存した電力制御方法の切り替えは、間接的な電力制御方法から直接的な電力制御方法への切り替えを有する。従って、ランプ電力は、結果として生じるランプ電圧又は電流の急激な増加に対して迅速に調整されうる。]
[0018] 直接的な電力制御方法は、例えばランプ電圧のような瞬間の又は最近に観察されたランプ・パラメータに基づくので、ランプ電圧の変動が最良に平均化される、ランプの「通常」動作中の使用には適さない。従って、直接的な電力制御方法は、限られた時間にのみ適用されることが望ましい。そして該限られた時間の後に、ランプ電力の制御は間接的な電力制御方法に戻されることが望ましい。]
[0019] 上述のように、駆動方式の切り替えは、ランプ電圧のようなランプ・パラメータの急激な変化を伴う。従って、本発明の更なる実施形態では、前記電力制御方法の切り替えは、前記駆動方式の切り替えと基本的に同時に又は同期して行われる。つまり、電力制御方法の切り替えは、トリガ・イベントに応答して行われる。]
[0020] 駆動方式の切り替えはランプ駆動部により開始されるので、トリガ・イベントが生じる時は事前に定められる。従って、本発明の更なる好適な実施形態では、電力制御方法の切り替えは、トリガ・イベントを回避するか又は予測してよい。つまり電力制御方法の切り替えは、トリガ・イベントの前に、例えば駆動方式の切り替えより数ミリ秒だけ前に行われてよい。この種の電力制御方法の切り替えは、例えばランプ駆動部のカウンタが所定値に達したときに生じるトリガ・イベントより先行してよい。この種のトリガ・イベントはランプ駆動部により容易に予見できるからである。このように電力制御方法の切り替えの時間的調整の明らかな利点は、ランプ電力が、駆動方式の切り替えに関連するパラメータの如何なる変化にも速く反応できる点である。]
[0021] 切り替えを実行した後に、ランプは、「新しい」ランプ駆動方式及び電力制御方法を用いて場合によっては無期限に駆動されてもよい。しかしながら、例えばある時間間隔の後に元の駆動方式又は電力制御方法に戻すことが好都合であってもよい。この目的のため、間接的な電力制御方法から直接的な電力制御方法への切り替えに反応したランプの動作は、室内実験で監視又は観察されてもよい。例えば、ランプ電圧がトリガ・イベント及びその結果として生じるランプ電圧の急増の後の特定の時間間隔の後に再び安定することが定められてもよい。この時間間隔は、記録され、商業的利用のために製造されるランプ駆動部で用いられてもよい。従って、本発明の好適な実施形態では、ランプ電力の制御は、所定の期間又は時間間隔の終了後に間接的な電力制御方法に戻る。時間間隔は、ランプ駆動部のメモリに値として格納され、適切なカウンタが例えばトリガ・イベントと同時に開始して経過時間をカウントし、カウンタ値が所定値に達したときに、電力制御方法が間接的な方法に戻るべきことを示してよい。]
[0022] 或いは、ランプの動作が駆動方式の切り替えの後に安定した場合のみ、電力制御を間接的な方法に戻すことが好都合であってもよい。従って、本発明の更なる好適な実施形態では、ランプ電圧、ランプ電流又は１若しくは複数のカウンタ値のような１若しくは複数のランプ・パラメータが測定又は観察され、時間間隔は１又は複数の観察されたランプ・パラメータが所定の条件を満たすまで継続又は続く。ランプの動作が安定したときのみ電力制御が間接的な方法に戻ることを保証することにより、更に一定の光束が得られる。]
[0023] 本発明による駆動部は、ランプの値を監視又は観察する又は所定の時間間隔を計数する従来の駆動部で用いられるような１又は複数のランプ・パラメータ観察部を有してよい。イベント管理部、駆動方式管理部及び電力制御方法管理部のような、予測された又は測定されたパラメータに基づき決定を行うユニットは、適切なソフトウェア・モジュールが実行されうるプロセッサ・チップのようなハードウェア構成要素を有してもよい。]
[0024] 本発明による駆動部は、ガス放電ランプを有する適切な従来の投影システム内に実施され、ランプが上述のような本発明による方法を用いて駆動されてもよい。従って、比較的小さな努力で、基本的に一定のフラックスを有する光出力を提供する高品質の投影システムが得られる。本発明による方法及び駆動部は、上述のようなガス放電ランプを用いる如何なる用途並びに安定したアーク及び一定の光束を必要とする如何なる用途にも適用されうることが明らかである。]
[0025] 本発明の目的及び特徴は、図と関連した以下の詳細な記載から明らかである。しかしながら、理解されるべき点は、図が単に説明を目的として考案されていること、及びこれらの図が本発明を制限しないことである。]
[0026] 図中、同様の番号は同様の対象を表す。更に、図中の対象は必ずしも縮尺通りではない。]
図面の簡単な説明

[0027] 従来のランプ・ドライバにより制御される駆動方式の切り替え前後のランプ電圧のグラフを示す。
図１の駆動方式の切り替えに応答して、従来のランプ・ドライバにより制御されるランプ電圧のグラフを示す。
本発明によるトリガ・イベント、駆動方式の切り替え及び電力制御方法の切り替えの間の第１の時間的関係の概略図を示す。
本発明によるトリガ・イベント、駆動方式の切り替え及び電力制御方法の切り替えの間の第２の時間的関係を示す。
本発明によるトリガ・イベント、駆動方式の切り替え及び電力制御方法の切り替えの間の第３の時間的関係を示す。
本発明による方法により制御されるランプ電力のグラフを示す。
本発明の一実施形態によるガス放電ランプ及び駆動部を示す。
本発明によるランプ駆動方法を用いて断続的に動作されるランプについて、集められた光束を時間の関数として表したグラフを示す。
本発明によるランプ駆動方法を用いて断続的に動作されるランプについて、集められた光束を電圧の関数として表したグラフを示す。
追加の電力補償技術を適用した、本発明によるランプ駆動方法を用いて断続的に動作されるランプについて、集められた光束を電圧の関数として表したグラフを示す。
図７ａ及び７ｂで観察される異なる動作モードについて、集められた光束の広がりの箱ひげ図を示す。] 図１ 図７ａ
実施例

[0028] 図１は、従来のランプ・ドライバに典型的な駆動方式の変化の前後のガス放電ランプのランプ電圧のグラフを示す。このような駆動方式の切り替えは、例えば測定又は観察がランプ電流の周波数は電極チップの形状の変化を制御するために増加されるべきであると示す場合に、実行されうる。この例では、駆動方式の切り替えは、時刻ｔＳＷで行われ、結果としてランプ電圧を急激に増大させる。ランプ電圧の変化は基本的に切り替えにより「トリガ」されるので、時刻ｔＳＷは以下では「トリガ・イベント」とも表される。] 図１
[0029] 図２は、従来のランプ・ドライバが用いられた場合に、図１の駆動方式の切り替えがランプ電力に与える影響を示す。このようなランプ・ドライバでは、ランプ電圧は長期に渡り平均化され揺らぎを補償する。この平均値は、電力制御の閉ループ方法、例えばＰＩＤ制御技術の入力パラメータとして用いられる。このような電力制御方法では、ランプ電圧の変化に対するランプ電力の反応は遅れる。図２から、ランプ電力が、トリガ・イベント（ランプ電圧の急増）に応答して増大していることが明らかに分かる。本例は、１３２Ｗのランプの場合に観察された値を示す。トリガ・イベントの前に、ランプはほぼ１３２Ｗの定格電力で動作している。トリガ・イベントｔＳＷに続いて、ランプ電力は急激に増大して１３８Ｗの最高値に達し、次に定格電力値へ向かって再び徐々に減少する。急激な増大の理由は、既に説明したように、トリガ・イベントｔＳＷの前の古く低い電圧値が現在のランプ電力を計算するためにも用いられるためである。グラフから明らかに分かるように、反応の遅れにより、ランプ電力は有意な時間の間、数ワットだけ定格電力を超えてしまう。この望ましくないランプ電力の増大は、ランプの光出力の増大として、つまりランプの集められたフラックスの増大として観察され、ユーザに知覚されうる。] 図１ 図２
[0030] 図３ａは、本発明によるトリガ・イベントｔＳＷ、駆動方式の切り替え及び電力制御方法の切り替えの間の第１の時間的関係の概略図を示す。] 図３ａ
[0031] ここで、駆動方式の切り替えは、ランプ・ドライバが第１の駆動方式ＤＳ１から第２の駆動方式ＤＳ２へ変化する時刻ｔＳＷで生じる。トリガ・イベントｔＳＷの前に、ランプ電力は第１の又は「遅い」制御方法ＰＣｓを用いて制御されている。第１の制御方法ＰＣｓでは、例えばランプ電圧は長時間に渡り平均化され、不適切な揺らぎを均等化する。この平均ランプ電圧は電力制御の方式で用いられる。本発明によると、トリガ・イベントｔＳＷは予測又は観察される。何れの場合にも、電力制御方法の切り替えは結果として達成され、トリガ・イベントｔＳＷは第２の又は「速い」電力制御方法ＰＣｆを用いて制御されている。第２の電力制御方法ＰＣｆでは、平均ランプ電圧値の代わりに、ランプ電圧がランプ電力を調整するために基本的に直接に用いられる。これも閉ループ電力制御方法であってよいが、平均値を用いる代わりに又はＰＩＤ制御を用いる代わりに、例えば観察される入力パラメータとして瞬間電圧値を用いる。トリガ・イベントｔＳＷ、電力制御方法の切り替え及び「速い」電力制御方法ＰＣｆとの間の第１の時間的関係の本例では、固定時間長ｔｆの間、適用される。この時間ｔｆは、例えば特定の種類のランプに対する実験で予め定められてもよい。]
[0032] 図３ｂは、トリガ・イベントｔＳＷ、駆動方式の切り替え及び電力制御方法の切り替えの間の第２の時間的関係の概略図を示す。再び、駆動方式の切り替えは、ランプ・ドライバが第１の駆動方式ＤＳ１から第２の駆動方式ＤＳ２へ変化する時刻ｔＳＷで生じる。しかしながら、本例は、ランプ・ドライバ又は駆動部がトリガ・イベントｔＳＷを見越す又は予測できる可能性を示す。既に説明したように、駆動部は、ランプ電圧のようなランプ・パラメータを監視するユニット又はモジュールを有し、該パラメータの挙動を分析してもよい。このように収集された情報又はデータを用い、ランプ・ドライバは、特定の時刻での駆動方式の切り替えを計画でき、それに応じて実際のトリガ・イベントｔＳＷの前に電力制御方法の切り替えの予定を立てることができる。図３ｂに示された例では、ランプ電力は、トリガ・イベントｔＳＷの前の時間ｔｐまでは第１の又は「遅い」電力制御方法ＰＣｓを用いて制御され、その後、トリガ・イベントｔＳＷの後、ランプ電圧のような監視されているランプ・パラメータが所定値に安定するまでの時間ｔｍの間は「速い」電力制御方法ＰＣｆが適用される。通常、「速い」電力制御方法ＰＣｆは、上述の図３ａを用いて示されたように、トリガ・イベントｔＳＷの後の所定の期間の間、適用されうる。] 図３ａ 図３ｂ
[0033] 図３ｃは、この非同期の計画された切り替えの原理の別の実施例を示す。本例で、最初に、トリガ・イベントｔＳＷで電力制御方法は遅い方法ＰＣｓから速い方法ＰＣｆへと切り替えられる。次に、遅延ｔｐ又は時間ｔｐの後に、第１の方式ＤＳ１から第２の方式ＤＳ２への駆動方式の切り替えが行われる。更なる時間ｔｆ又はｔｍの後に、電力制御方法は切り替えられ遅い方法ＰＣＳに戻される。この場合には、駆動方式の異なる切り替えイベントと電力制御方法との間の実際の時間的関係は、図３ｂに示されたものと同等である。] 図３ｂ 図３ｃ
[0034] 図３ａ、３ｂ及び３ｃは、明確性のために２つの駆動方式及び２つの電力制御方法に限られているが、当業者には、２つ以上の駆動方式及び２つ以上の電力制御方法が本発明の方法を用いて実施されてもよいこと、本発明が如何様にもこの数字に限定されないことが明らかである。] 図３ａ
[0035] 図４は、図３ａで説明したランプ電力の駆動方式の切り替えに対する改善された反応を示す。トリガ・イベントに続き、「速い」電力制御方法は、ランプ電圧制御をランプ電流又は電圧の変化に事実上即座に反応させる。「速い」電力制御方法は、例えば電圧の瞬間入力値を導出するために一群の過去の観察を用いない。代わりに、ランプ電力は、最近の測定値を用いて即座に調整されうる。つまり、駆動部は、ランプ電流の変化に可能な限り最短の遅延で応答できる。これは、図２に示された従来の応答の状態とは対照的である。図２では、ランプ電力は定格電力レベルより有意に上のレベルまで急激に上昇し、定格電力レベルまで降下して戻り安定するまでに有意な時間を要していた。] 図２ 図３ａ 図４
[0036] 図５は、ガス放電ランプ１及び本発明による駆動部４の一実施形態のブロック図を示す。] 図５
[0037] 駆動部４は、コネクタ９を介してガス放電ランプ１のアーク管３内の電極２に接続され、ＤＣ電圧を分配しうる外部電源８から電力を受ける。本実施形態では、駆動部４は、バック・コンバータ２４、通信部２５、点火装置３２、レベル・コンバータ３５、電圧測定部１４、電流測定部１２及び制御部１０を有する。本実施形態の制御部１０は、イベント管理部４０、駆動方式管理部４１及び電力制御方法管理部４２を内蔵するように示される。]
[0038] 制御部１０の機能は、最終的にはバック・コンバータ２４、通信部２５及び点火装置３２を制御することである。基本的に、制御部１０は、ランプ電力を制御するとともにランプ電流の波形を指図する。ランプ電力の挙動を決定するために、制御部１０は、本例では分圧器１４である電圧測定部１４により測定されたランプ電圧を監視する。点火装置３２は、（例えばキャパシタ、抵抗器及びスパーク・ギャップを有する）点火制御部３１、及び２つのチョーク３３、３４を用いて高電圧を生成しガス放電ランプ１を点火する点火変圧器を有する。]
[0039] バック・コンバータ２４は、例えば３８０ＶのＤＣ電圧を分配する外部電源８により電力を供給される。バック・コンバータ２４は、スイッチ２０、ダイオード２１、インダクタンス２２及びキャパシタ２３を有する。制御回路１０は、レベル・コンバータ３５を介してスイッチ２０を制御し、従ってガス放電ランプ１内の電流のレベルも制御する。レベル・コンバータ３５を調整することにより、制御部１０は、ランプ１に供給される電気出力を調整する。通信部２５は、４個のスイッチ２７、２８、２９、３０を制御するスイッチ制御部２６を有する。ランプ電流の波形は、制御部１０からスイッチ制御部２６への、ランプ電流が整流されるべき瞬間を指示する適切なドライバ制御信号５２により制御される。このように、例えばランプ電流の周波数は、適用されている駆動方式の要件に従って調整されうる。]
[0040] ランプ電圧を測定する電圧測定部１４は、キャパシタ２３と並列に接続され、制御部１０に適切な信号５１を供給する２個の抵抗器１６、１７を有する分圧器の形式で実現される。分圧器は実際のランプ電圧値を供給しないが、代わりに低減された電圧値を供給する。この低減された電圧値は、制御部１０の後段で容易に補正され、実際のランプ電圧値を反映することができる。キャパシタ１５は、抵抗器１７と並列に接続され、測定された信号５１の高周波数歪みを低減するよう機能する。]
[0041] ランプ１内の電流を表す入力信号５０は、電流測定部１２により制御部１０に供給される。電流測定部１２は、例えば誘導の原則に基づき動作してよい。]
[0042] 上述の方法に従って駆動方式の切り替え及び電力制御方法の切り替えを行うために、制御部１０の実施は、イベント管理部４０、駆動方式管理部４１及び電力制御方法管理部４２を有する。これらの部分４０、４１、４２は、１又は複数の被監視ランプ値５０、５１をそれぞれ評価してよい。明確性のため、信号５０、５１とブロック４０、４１、４２との間の接続は図に示されない。例である本実施形態では、イベント管理部４０は、信号５１により提供されるランプ電圧の測定値を観察し、それに応じて駆動方式の切り替えを特定の時点で行うことを計画する。イベント管理部４０は、これらの段階を実行し、ランプ内のアーク長を安定化させるか、例えばランプ電圧が望ましくない低いレベルまで降下してしまう状況を回避する。イベント管理部４０は、適切な制御情報４１０を駆動方式管理部４１へ供給する。駆動方式管理部４１は、指定された時点で駆動方式の切り替えを行う。駆動方式管理部４１は、駆動方式ＤＳ１、ＤＳ２に関連する制御値にアクセスし、信号４１０に従って適切な値が選択される。イベント管理部４０は、電力制御方法の切り替えが駆動方式の切り替えと同調して生じるべきか、又は電力制御方法の切り替えが駆動方式の切り替えより先行すべきか、を決定してよい。イベント管理部４０が決定を行うよう設定されるか、又は該決定が被監視ランプ・パラメータ５０、５１に基づいてもよい。電力制御方法の切り替えが駆動方式の切り替えより先行する場合、イベント管理部４０は、メモリ４３から情報、例えば時間オフセットｔｐに関する値を読み出す。次に、制御情報４１０を駆動方式管理部４１へ供給する前の時間ｔｐで、イベント管理部４０は、電力制御方式管理部４２へ適切なコマンド４２０を発行する。コマンド４２０は、電力制御方式の切り替えを生じさせる。電力制御方法管理部４２は、駆動方式ＰＣｓ、ＰＣｆに関連する制御値にアクセスし、信号４２０に従って適切な値が選択される。]
[0043] 例えば、ランプ１の「通常の」動作中、イベント管理部４０は、第１の駆動方式ＤＳ１から第２の駆動方式ＤＳ２への切り替えが近い将来に特定の時間ｔＳＷで生じる必要があること、及び遅い電力制御方法ＰＣｓから速い電力制御方法ＰＣｆへの切り替えが駆動方式の切り替えよりも時間ｔｐだけ先行すべきであること、を観察されたランプ値５０、５１に基づき決定できる。これに応じて、イベント管理部４０は電力制御方法管理部４２へ適切なコマンド４２０を発行する。これにより、駆動方式の切り替えの前に時が来れば電力管理方法の切り替えが行われる。また、イベント管理部４０による、駆動方式管理部４１への適切なコマンド４２０によって開始される。]
[0044] 従って、イベント管理部４０は、１又は複数のランプ・パラメータ５０、５１を評価でき、ランプ・パラメータが所定の閾に安定したとき、遅い電力制御方法ＰＣｓの状態へ戻すことを決定できる。このような閾の情報は、イベント管理部４０のメモリ４３に格納されてもよい。遅い電力制御方法ＰＣＳへ戻すという決定は、電力制御方法管理部４２への適切なコマンド４２０として与えられる。]
[0045] 或いは、イベント管理部４０は、電力制御方法管理部４２へ適切なコマンド４２０を発行する前に、メモリ４３に格納された値により与えられる所定の時間ｔｆが経過するのを単に待ってもよい。]
[0046] 同様に、イベント管理部４０は、駆動方式が第１の駆動方式ＤＳ１に戻されるべき時又は戻されるべきか否かを決定し、駆動方式管理部４１へ適切なコマンド４２０を発行する。]
[0047] 図示されたユニット４０、４１、４２を有する制御部１０は単なる例として理解されるべきであり、ユニット４０、４１、４２の如何なる適切な実施も適用可能である。例えば、電力制御方法管理部４２は、「遅い」又は間接的な電力制御方法で用いられる平均又は中間電圧を計算するために必要なユニット又はモジュールを有してもよい。このような平均電圧値は、例えば二乗平均平方根（ＲＭＳ）アルゴリズムを用いて決定されてもよい。ユニット４０、４１、４２の機能は、必要に応じて分散されてもよい。例えば、制御部１０は、適切なソフトウェア・アルゴリズムを用いる方法の特定の機能を実行するプロセッサ、及び該方法の適用中に所定の値又は計算された値を格納するメモリを有してもよい。ユニット４０、４１、４２の他の機能は、１又は複数のプリント基板に内蔵又は実装された適切なハードウェア要素を用いて実現されてもよい。]
[0048] 図６は、数時間に亘って測定された、集められた光束［ルーメン（ｌｍ）］を時間（ｔ）の関数として表したグラフである。該測定は、ガス放電ランプをＰＣＴ／ＩＢ２００７／０５２９６８で開示されたランプ駆動方法を用いて駆動して行った。該ランプ駆動方法では、閉周期電力補償ループが用いられ、所要のランプ電力レベルでランプを駆動した。所要のランプ電力は、ランプ電圧、ランプ内の圧力等の測定値を用いて計算されてもよい。例えば、所要のランプ電力値ＰＲの数学的近似法は、次式で表されるようなランプ電圧ＵＬのｎ次の多項式関数であってよい。] 図６
[0049] ここで、ｎは正の整数であり、ｃｎ，ｃｎ−１，．．．，ｃ２，ｃ１，ｃ０は収集効率（ｅｔｅｎｄｕｅ）、電極電圧降下、収集光学系の反射率、固有活性及び目標光束のようなパラメータに依存する多項式係数である。これらのパラメータは、当業者に知られるように、従来技術を用いて測定又は予測されてもよい。電力補償の精度は、多項式関数の項の数に依存する。]
[0050] 図６の実験値は、４時間の動作期間で得られた。この時間中、ランプ・ドライバは、必要が生じたときにはいつでも駆動方式を複数の異なる駆動方式（ＤＳ１、ＤＳ２）の間で断続的に切り替え、電極が大きく焼き戻されるのを回避するか又はランプ電圧が非常に低く降下してしまうのを回避した。示された最初の動作期間と３番目の動作期間のグラフ中の白い四角は、知られている「遅い」制御技術を用いて、つまり平均電圧値又は導関数から得られた電圧値を用いることによってのみランプ電力が制御されたランプの動作中に測定された光束の値を示す。示された動作期間の２番目の時間と第３の時間の間のグラフ中の黒い四角は、ランプが本発明の方法を用いて駆動されていた間、つまり電力制御方法が「遅い」方法から、より直接的な又は「速い」方法に短い時間の間、変更され、駆動方式の切り替え中の変化を迅速に調整したときに測定された光束の値を示す。ランプが本発明の方法を用いて駆動されているとき、グラフから明らかなように、ランプの収集されたフラックスは、ランプが遅い電力制御方法を用いて駆動されていたときと同程度しか変動しなかった。] 図６
[0051] 図７ａは、図６に示されたのと同様の実験の過程で得られた値を用いたが、ＰＣＴ／ＩＢ２００７／０５２９６８に記載された電力補償技術を用いずに、本発明によるランプ駆動方法を用いて断続的に動作されるランプについて、集められた光束［ルーメン（ｌｍ）］を電圧（Ｖ）の関数として表したグラフを示す。再び、ランプが本発明の方法を用いて動作された間に得られた全体的に安定した光束の値（黒い点）と、ランプが単一の遅い電力制御方法のみを用いて動作された間に観察された散在している値（白い四角）との間に明らかな違いが分かる。黒い点は、グラフ中のはっきりと識別できる領域に集まっており、電圧が増大したときでも、ランプの光出力が著しく変動しないことを示している。これらの値と対照的に、白い四角は、グラフ内のもっと広い領域に分散しており、「遅い」電力制御方法のみが用いられた場合に、ランプの光出力がもっと大きな変動を受けていることを示している。] 図６ 図７ａ
[0052] 図７ｂに同様のグラフを示す。図７ｂでは、ランプが本発明のランプ駆動方法を用いて断続的に動作された実験中に、ＰＣＴ／ＩＢ２００７／０５２９６８に記載された電力補償技術が適用された。図７ｂの値は、図６のグラフで得られた値と同様である。図７ａと比較すると、図７ｂのグラフは、本発明による電力制御方法の切り替えに加えて上記の補助的な電力補償を用い、更なる改善が得られることを示している。本発明の方法を用いたランプの動作中に得られた光束の測定値（黒い点）は、はっきりと識別できる線に沿っているとさえ見えるからである。動作電圧の変化は、ランプの光出力の目立った揺らぎとは関係さえしない。] 図６ 図７ａ 図７ｂ
[0053] 図８は、図７ａ及び７ｂで観察される異なる動作モードについて、集められた光束の広がり［ルーメン］の箱ひげ図を示す。第１の動作モードＭ１では、ランプ電力は、ランプ電圧の平均値に基づく、「遅い」状態の従来の方法のみを用いて制御された。第２の動作モードＭ２では、「遅い」電力制御は、ＰＣＴ／ＩＢ２００７／０５２９６８に開示されたような電力補償により補強された。第３の動作モードＭ３では、ランプは、本発明の方法を用いて駆動された。最後に、第４の動作モードＭ４では、ランプは本発明の方法を用いて駆動され、追加の電力補償がＰＣＴ／ＩＢ２００７／０５２９６８に従って実行された。光束の変動又は広がりの平均値からの偏差の比率が、各モードＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４について示されている。グラフから分かるように、最良の結果、つまり最少の偏差を示す結果は、第３のモードＭ３及び第４のモードＭ４で得られた。従って、本発明の方法は、ガス放電ランプを駆動する従来の方法（モードＭ１、Ｍ２）の状態と比較して、光束の安定における有意な改善を提供する。] 図７ａ 図８
[0054] 本発明は、好適な実施例及びそれに関する変形の形式で開示されたが、多数の追加の変更及び変形が、本発明の範囲から逸脱することなく、これら好適な実施例及びそれに関する変形になされ得ることが理解されるだろう。例えば、記載された制御部は、以上に概要を説明した及びＰＣＴ／ＩＢ２００７／０５２９６８に開示された電力補償を実行するために必要なユニット又はモジュールを有してもよい。別の可能な実施では、各ランプ駆動方式は、それ自体の電力制御方法に関連付けられ、異なるランプ駆動方式が異なる程度で及び異なる時間規模で揺らぎを生じることで知られているときに有利である。例えば、ランプ駆動方式が非常に短い期間だけ適用されるとき、初期設定で速い電力制御方法を伴ってよい。更に別の例では、駆動方式管理部は、例えばランプ電圧の揺らぎが一時的なものであると分かっているとき、ランプが一定電流で駆動される駆動方式を選択し、適切な信号を切り替え制御部へ発行し、平均ランプ電流が該一時的な揺らぎの間に変化しないようにしてもよい。]
[0055] 明瞭さのため、本願明細書を通じ単数表記は複数を排除しないこと、及び「有する」の語は他の段階又は要素を排除しないことが、理解されるべきである。「ユニット（部）」又は「モジュール」の語は、特に示されない限り多数のユニット（部）又はモジュールを有してもよい。]
[0056] １ガス放電ランプ
２電極
３アーク管
４ 駆動部
８外部電源
９コネクタ
１０ 制御部
１２電流測定部
１４電圧測定部
１５キャパシタ
１６抵抗器
１７ 抵抗器
２０ スイッチ
２１ダイオード
２２インダクタンス
２３ キャパシタ
２４バック・コンバータ
２５通信部
２６スイッチ制御部
２７ スイッチ
２８ スイッチ
２９ スイッチ
３０ スイッチ
３１点火制御部
３２点火装置
３３チョーク
３４ チョーク
３５ レベル・コンバータ
４０イベント管理部
４１駆動方式管理部
４２電力制御方法管理部
４３メモリ
５０ランプ電流信号
５１ランプ電圧信号
５２ドライバ制御信号
５３レベル制御信号
５４情報信号
４１０制御信号
４２０ 制御信号
ｔＳＷトリガ・イベント
ｔｍ時間間隔
ｔｆ 所定の時間間隔
ｔｐ 所定の時間間隔
ＤＳ１ 第１の駆動方式
ＤＳ２ 第２の駆動方式
ＰＣｓ 第１の電力制御方法
ＰＣｆ 第２の電力制御方法
Ｍ１ 第１の動作モード
Ｍ２ 第２の動作モード
Ｍ３ 第３の動作モード
Ｍ４ 第４の動作モード]

权利要求:

請求項1
ガス放電ランプを駆動する方法であって：常に、該ランプは複数の異なる駆動方式のうちの１つに従って駆動され、該ランプの電力は複数の異なる電力制御方法のうちの１つに従って制御され、前記ランプは、トリガ・イベントの前は第１の駆動方式に従って駆動され、該トリガ・イベントが生じると、駆動方式の切り替えが行われて前記ランプが次に第２の駆動方式に従って駆動され、前記トリガ・イベントに時間的に依存して、第１の電力制御方法から第２の電力制御方法へ電力制御方法の切り替えが行われ、前記ランプの電力は、次にある時間間隔の間、該第２の電力制御方法に従って制御される、ことを特徴とする方法。
請求項2
少なくとも１つの前記電力制御方法は、直接的な電力制御方法を有し、少なくとも１つの前記電力制御方法は、間接的な電力制御方法であり、前記ランプの電力が直接的な電力制御方法に従って制御されているとき、前記ランプの電力は、前記ランプの電力が間接的な電力制御方法に従って制御されているときよりもランプ電圧の変化に速く反応する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項3
前記トリガ・イベントに時間的に依存した電力制御方法の切り替えは、間接的な電力制御方法から直接的な電力制御方法への切り替えを有する、ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
請求項4
前記時間間隔の終了後、前記ランプの電力の制御は、前記間接的な電力制御方法へ戻る、ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
請求項5
前記電力制御方法の切り替えは、前記駆動方式の切り替えと同時に行われる、ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の方法。
請求項6
前記電力制御方法の切り替えは、前記駆動方式の切り替えより先に行われる、ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の方法。
請求項7
前記時間間隔は、所定の期間の間続く、ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の方法。
請求項8
１又は複数のランプ・パラメータが観察され、前記時間間隔は１つのランプ・パラメータが所定の条件を満たすまで続く、ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の方法。
請求項9
ガス放電ランプを駆動する駆動部であって、−トリガ・イベントを検出又は予想するイベント管理部；−該イベント管理部の出力に基づき、複数の異なる駆動方式のうち前記ランプが駆動されるべき１つの方式を選択する駆動方式管理部；及び−前記トリガ・イベントに時間的に依存して、複数の異なる電力制御方法のうち前記ランプの電力がある時間間隔の間に制御されるべき１つの方法を選択するようにする電力制御方法管理部；を有する駆動部。
請求項10
投影システムであって、ガス放電ランプ、及び該ガス放電ランプを駆動する請求項９に記載の駆動部、を有するシステム。