專利名稱：冷卻燈的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明描述了一種冷卻在投影儀中的燈的方法、一種用于冷卻在投影儀中的燈的定向獨(dú)立的冷卻裝置、一種冷卻模塊控制器和一種投影儀。
背景技術(shù)：
諸如大功率金屬鹵化物燈的燈有利于其中需要穩(wěn)定非常亮的點(diǎn)狀光源的應(yīng)用。例如，許多投影系統(tǒng)使用高壓汞蒸汽金屬鹵化物弧光燈，包括在能夠承受高溫的石英玻璃封套中的放電室或“燈頭”。燈頭包含由一種或多種稀有氣體組成的填料，并且在汞蒸汽放電燈的情況下，填料主要由汞組成。通過跨越伸入到燈頭中的兩個電極(一般是鎢)施加高電壓，光弧在電極的末端之間產(chǎn)生，然后所述光弧能夠在較低的電壓下被保持。諸如自然光譜成分和高發(fā)光強(qiáng)度的光學(xué)性質(zhì)能夠利用高強(qiáng)度放電(HID)燈以及特別地超高性能(UHP)燈最佳地實現(xiàn)。 具有這種燈的燈頭中的溫度容易達(dá)到幾百攝氏度，并且高工作溫度是鹵素循環(huán)正常運(yùn)行所必須的。在這些高溫下，鎢從電極蒸發(fā)并且由電極再吸收(鎢運(yùn)輸)。燈頭中的對流氣流導(dǎo)致燈頭頂部比底部更熱(在此處并且在下文中，術(shù)語‘頂部’應(yīng)被理解為在燈頭中的最上部的區(qū)域，而術(shù)語‘基部’被用來表示在燈頭中的下部或底部區(qū)域)。然而，由于燈頭壁的石英當(dāng)經(jīng)受非常高熱量持續(xù)較長的時長時將會結(jié)晶，所以將不允許燈中的溫度的升高太多。由于這個原因，一般例如通過在燈處引導(dǎo)冷卻氣流使在諸如投影儀的設(shè)備中的燈在工作期間冷卻，并且冷卻氣流主要地在燈的頂部或上部區(qū)域被引導(dǎo)，使得該較熱的區(qū)域比下部區(qū)域的冷卻程度更大。該類型的冷卻被稱為’不對稱冷卻’。冷卻一般受到控制，使得大功率鹵素?zé)舻捻敳亢偷撞繜纛^溫度之間的差或增量(delta)位于某一范圍內(nèi)，例如對于UHP燈類型50° K至100° K。然而，能夠在不同的豎直定向上而不是僅單個、固定的位置操作投影儀可能是有利的。在天花板位置中使用的(例如用于放映電影)便攜式投影儀也可以在桌面位置(例如用于呈現(xiàn))中使用，或反之亦然。被設(shè)計用于僅在某一位置(天花板或桌面)中使用的上述類型的固定的不對稱冷卻在這些情況下是不適用的，因為當(dāng)投影儀在‘錯誤’的位置中時，冷卻氣流主要朝燈頭的基部被引導(dǎo)，使得使基部冷卻過度而使關(guān)鍵的上部區(qū)域冷卻不足。由于基部中的低溫度，水銀蒸汽在此處冷凝。這對鹵素循環(huán)的功能具有有害的影響。當(dāng)過量的汞由于使基部過度冷卻而凝固時，鹵素將溶解在該液態(tài)汞中。因此，在燈頭的其余部分中沒有足夠的可用的揮發(fā)性鹵素(例如溴)來防止已蒸發(fā)的鎢作為黑色物質(zhì)沉積在燈頭壁的內(nèi)側(cè)上，被稱為‘變黑’的過程。雖然這些黑色沉積物能夠沉淀在燈頭的內(nèi)側(cè)壁上的任何位置，但是大部分由對流氣流帶入到燈頭的頂部。然而，這也是在燈中的最熱的區(qū)域，使得生成的變黑區(qū)域?qū)⑽諢崃坎⑶易兊酶鼰?，最終導(dǎo)致在該區(qū)域中的石英的結(jié)晶，因石英玻璃的白色變色(white discoloration)而可見。結(jié)晶或‘變白’是相對慢但不可逆的過程，該過程會導(dǎo)致令人不滿意的性能并且甚至有可能導(dǎo)致燈故障或爆炸。為了避免這樣的嚴(yán)重的問題，一些現(xiàn)有技術(shù)解決方案根據(jù)投影儀的位置(桌面或天花板)使用允許將冷卻氣流朝燈頭的頂部再定向的復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)。其它系統(tǒng)具有兩個風(fēng)扇，燈頭的每一 ‘端’ 一個；以及控制器，其用以根據(jù)投影儀的位置選擇風(fēng)扇速度。從某種角度來說，這一點(diǎn)必須被知曉，例如通過依賴于用戶來選擇某一輸入配置，或通過在投影儀中合并能夠區(qū)別‘向上’(桌面)和’向下’(天花板)豎直定向之間的運(yùn)動傳感器。然而，這樣的解決方案增加總體復(fù)雜性并且因此增加投影儀的費(fèi)用，并且依賴于用戶輸入的解決方案有錯誤的傾向。因此，本發(fā)明的一個目的是提供替代的、更有效的且更經(jīng)濟(jì)的冷卻燈的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的通過如下方面實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求I所述的冷卻在投影儀中的燈的方法；根據(jù)權(quán)利要求10所述的冷卻模塊控制器；根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于冷卻在投影儀中的燈的定向獨(dú)立的冷卻裝置；以及根據(jù)權(quán)利要求12所述的投影儀。根據(jù)本發(fā)明，獨(dú)立于投影儀的豎直定向的冷卻在投影儀中的燈方法包括在燈的工作期間在燈的燈頭處對稱地引導(dǎo)冷卻氣流，以及將冷卻氣流交替地控制在至少第一冷卻 級和第二冷卻級之間，使得在第一冷卻級下的冷卻期間，燈頭的基部區(qū)域中的溫度下降到預(yù)定的最低工作溫度以下以允許燈頭的內(nèi)側(cè)壁的變黑，以及在第二冷卻級下的冷卻期間，燈頭的上部區(qū)域中的溫度增加到預(yù)定的最高工作溫度以上并且燈頭的基部區(qū)域中的溫度增加到預(yù)定的最低工作溫度以上以有利于燈頭壁的清潔。正如已經(jīng)在導(dǎo)言中指出的，由于鎢運(yùn)輸而變黑是可逆過程。根據(jù)本發(fā)明的方法利用該事實，通過故意地‘過度冷卻’燈(第一冷卻級)以允許變黑形成(build up)并且然后通過允許燈中的溫度增加到使冷凝的汞蒸發(fā)的程度來發(fā)起(promoting) ‘恢復(fù)’期(第二冷卻級)，鹵化物被釋放，化學(xué)循環(huán)恢復(fù)，并且燈頭壁被清潔。通過利用這樣的‘加熱器’冷卻級來穿插(interspersing)過度冷卻，因極端冷卻所引起的變黑能夠再一次被清理。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在燈的過度冷卻期間，不僅底部溫度在預(yù)定的最低工作溫度以下，而燈頭的頂部溫度也在預(yù)定的最高工作溫度以下。因為冷卻氣流在根據(jù)本發(fā)明的方法中以對稱或基本上均勻的方式被引導(dǎo)至燈的燈頭處，所以投影儀的豎直定向不再是在冷卻燈中要考慮的因數(shù)。不像現(xiàn)有技術(shù)冷卻方法，根據(jù)本發(fā)明的方法沒有特別地冷卻頂部(即燈頭的最熱區(qū)域)的任何約束。相反地，根據(jù)本發(fā)明的方法僅在過度冷卻的類型(其中，燈頭基部被極端冷卻，而燈頭頂部溫度正常)和‘恢復(fù)’(其中在燈頭頂部處的溫度被允許上升到所介紹的最大值以上，而燈頭基部溫度正常)之間交替，充分地利用如下既定的知識變黑慢慢地形成但容易且迅速地被清除(在此處，術(shù)語‘正常’在溫度的背景下意味著溫度位于該燈類型的所介紹的規(guī)格內(nèi))。例如，觀察結(jié)果已經(jīng)表明，當(dāng)燈在大功率下被驅(qū)動時，使得燈中的溫度增加，鹵素循環(huán)再次有效工作，并且沉積的鎢被重新取回。本發(fā)明通過僅操縱燈中的溫度來使用該知識。通過使在第一冷卻級下‘過度’冷卻燈，變黑被故意地促進(jìn)或‘允許’，并且可能因此形成的任何變黑然后通過隨后允許燈中的溫度顯著增加(例如通過故意不使燈冷卻足夠)而除去。通過以這種方式在過度冷卻和恢復(fù)之間不斷地切換，永久變黑沉積物被有效地阻止，而無論投影儀定向，使得潛在有害的‘變白’無法發(fā)展。獨(dú)立地考慮，‘過度冷卻’或‘恢復(fù)’冷卻級都不是最佳的。事實上，如果過度冷卻或恢復(fù)持續(xù)太久，燈可能遭受在引言中所描述的損壞類型。采取根據(jù)本發(fā)明的方法的新途徑是結(jié)合這些冷卻級，使得針對投影儀的任何豎直定向，在防止燈受到損壞的同時能夠滿意地使燈冷卻。由于關(guān)于投影儀的定向或燈中的實際溫度的具體知識不是必須的，所以根據(jù)本發(fā)明的方法實現(xiàn)起來特別簡單且廉價。在投影儀的定向獨(dú)立的冷卻裝置中使用的根據(jù)本發(fā)明的冷卻模塊控制器被實現(xiàn)成產(chǎn)生冷卻模塊控制信號用于在第一冷卻級和第二冷卻級下交替地驅(qū)動投影儀的冷卻模塊，使得在第一冷卻級下的冷卻期間，投影儀的燈的燈頭的基部區(qū)域中的溫度下降到預(yù)定的最低工作溫度以下以允許燈頭的內(nèi)側(cè)壁的變黑，并且在第二冷卻級下的冷卻期間，燈頭的上部區(qū)域中的溫度增加到預(yù)定的最高工作溫度以上并且燈頭的基部區(qū)域中的溫度增加到預(yù)定的最低工作溫度以上以有利于燈頭壁的清潔。根據(jù)本發(fā)明，用于獨(dú)立于投影儀的定向地冷卻在投影儀中的燈的定向獨(dú)立的冷卻
裝置包括這樣的冷卻模塊控制器和冷卻模塊，該冷卻模塊被實現(xiàn)為響應(yīng)于冷卻模塊控制器的冷卻模塊控制信號產(chǎn)生冷卻氣流并且在燈的工作期間在燈的燈頭處對稱地引導(dǎo)冷卻氣流。根據(jù)本發(fā)明的投影儀包括高強(qiáng)度放電燈和這樣的使用根據(jù)本發(fā)明的方法用于冷卻燈的冷卻裝置。從屬權(quán)利要求和下列描述公開了本發(fā)明的特別有利的實施例和特征?？梢砸暻闆r合并實施例的特征。通過控制燈電壓和電流，以常用方式使用燈驅(qū)動器以在期望的功率下驅(qū)動燈，如將為技術(shù)人員所熟知的。在下文中，‘溫度’將被用來表示燈的燈頭中的溫度，并且假定溫度在極大程度上受到被引導(dǎo)至燈頭處的冷卻氣流的控制，并且假定由于以變化的功率級驅(qū)動燈而產(chǎn)生的任何微小溫度波動不起相關(guān)作用，除另有指示之外。術(shù)語“基部溫度”或“底部溫度”應(yīng)被理解為意指在燈頭的基部或底部處的溫度，而術(shù)語“頂部溫度”應(yīng)被理解為在燈頭的頂部即由于在燈的工作期間的向上對流而變得最熱的區(qū)域處的溫度。顯然，燈頭的針對一個豎直定向‘在上部’(比如，桌面位置)的實際物理區(qū)域針對其他相反的豎直定向?qū)ⅰ诘撞俊?天花板位置)。某一燈類型的燈頭在低溫下工作持續(xù)某一時間，其中所沉積的變黑的數(shù)量(amount of blackening)可以在實驗中例如通過使用適當(dāng)?shù)膫鞲衅鱽頊y量燈的光輸出而很好地確定。類似地，當(dāng)在較高的溫度下驅(qū)動燈時清理變黑所需的時間也能夠以相對直接的方式確定。因此，在本發(fā)明的特別優(yōu)選的實施例中，使燈頭在第一冷卻級下冷卻持續(xù)第一預(yù)定的持續(xù)時間并且在第二冷卻級下冷卻持續(xù)第二預(yù)定的持續(xù)時間，其中第一持續(xù)時間優(yōu)選地至多僅長到允許低程度的變黑發(fā)生，并且第二持續(xù)時間足夠長以便使變黑又被清理干凈，但是不能長到允許結(jié)晶起作用。第一持續(xù)時間和第二持續(xù)時間能夠使用定時器來控制。因此，第一持續(xù)時間和第二持續(xù)時間的相對長度能夠視情況挑選。例如，對于特別簡單的實現(xiàn)方式，第一持續(xù)時間和第二持續(xù)時間可包括相等的時長，在這種情況下，單個定時器將夠用。由于黑色沉積物在燈頭內(nèi)側(cè)壁相對緩慢地形成但是可以通過允許燈溫度增加足夠量而非常迅速地除去，所以在本發(fā)明的一優(yōu)選實施例中，第一預(yù)定的持續(xù)時間超過第二預(yù)定的持續(xù)時間，即，第二冷卻級比第一冷卻級短。例如，取決于燈和其中使用它的系統(tǒng)，第一持續(xù)時間比第二持續(xù)時間的比率可以包括在3:2和20:1之間的范圍內(nèi)的值。優(yōu)選地，第一持續(xù)時間與第二持續(xù)時間的比率包括約7:3的值，使得，例如，使在第一冷卻級下過冷卻(意味著允許燈頭基部溫度下降到介紹的最小值以下)持續(xù)約14分鐘并且隨后在第二冷卻級下恢復(fù)(意味著使燈頭基部溫度上升到介紹的最小值以上，并且燈頭頂部溫度因此上升到介紹的最大值以上)持續(xù)約6分鐘。明顯地，第一持續(xù)時間和第二持續(xù)時間也可以根據(jù)被驅(qū)動的燈的類型來挑選。因此，在一些實現(xiàn)方式中，可能甚至優(yōu)選控制冷卻使得第一持續(xù)時間比第二持續(xù)時間短。冷卻氣流能夠以任何適當(dāng)?shù)姆绞疆a(chǎn)生。然而，在特別簡單的解決方案中，風(fēng)扇被用來產(chǎn)生冷卻氣流，因為用于投影系統(tǒng)中的這樣的風(fēng)扇或通風(fēng)裝置是廣泛可用的。一般來說，風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)的速度與所產(chǎn)生的氣流的冷卻效應(yīng)成正比。因此，在本發(fā)明的一特別優(yōu)選實施例中，冷卻級通過以預(yù)定的風(fēng)扇速度在燈的燈頭處引導(dǎo)冷卻氣流而獲得。風(fēng)扇速度通常通過調(diào)節(jié)施加到風(fēng)扇的電壓來控制。例如，風(fēng)扇電壓的增加常常與風(fēng)扇速度的增加相關(guān)聯(lián)。如以上已經(jīng)指出的，在固定持續(xù)時間的‘過度冷卻’期和恢復(fù)期之間交替可以產(chǎn)生 非常令人滿意的冷卻效果。然而，在某些情況下，例如由于某些視頻渲染要求，燈驅(qū)動器可以利用產(chǎn)生的燈溫度的增加或減小而使得燈功率臨時地增加或降低。燈溫度上的這樣的附加影響可能導(dǎo)致例如在第一冷卻級期間過度低溫(由于低燈功率導(dǎo)致的溫度的下降與在第一冷卻級下的溫度的下降結(jié)合)和較高程度的變黑，或在第二冷卻級期間的過度高溫(由于高燈功率導(dǎo)致的溫度的上升與在第二冷卻級下的溫度的上升結(jié)合)。因此，在本發(fā)明的一優(yōu)選實施例中，冷卻級的持續(xù)時間和/或冷卻級的程度基于燈功率值來挑選。燈功率值可以由燈驅(qū)動器來提供，并且被用來影響第一和/或第二冷卻級的持續(xù)時間、或冷卻強(qiáng)度。例如，如果在小功率下驅(qū)動燈一會兒，則燈中的溫度將因此下降，并且冷卻模塊控制器可以相應(yīng)地減少在第一冷卻級下所花的持續(xù)時間。同樣地，冷卻模塊控制器可以調(diào)節(jié)風(fēng)扇速度以減小冷卻的程度。明顯地，冷卻模塊控制器可以結(jié)合兩種方法，即，通過調(diào)節(jié)在冷卻模式中所花的時間以及調(diào)節(jié)實際冷卻的程度。 由于燈功率中的小波動隨時間可能例如導(dǎo)致燈中累積的變黑，該變黑可能在第二冷卻級下在工作期間無法令人滿意地除去，在本發(fā)明的進(jìn)一步的優(yōu)選實施例中，冷卻級的持續(xù)時間和/或程度基于燈功率的歷史來挑選。以這種方式，可以通過調(diào)整第一和/或第二冷卻級的持續(xù)時間和/或這些冷卻級的強(qiáng)度來補(bǔ)償燈功率中的小波動。燈功率歷史可以例如是以離散間隔獲得的一系列燈功率值、在某時間段內(nèi)確定的平均燈功率值、或任何其它可被用作調(diào)節(jié)第一和/或第二冷卻級的持續(xù)時間的依據(jù)的適當(dāng)?shù)闹怠？梢允褂脽舻墓ぷ鳉v史中的燈功率的知識來推斷或推論變黑的程度，如上所述。然而，變黑還能夠例如通過使用傳感器直接測量。因此，在本發(fā)明的一優(yōu)選實施例中，冷卻級的持續(xù)時間和/或程度基于例如通過測量燈的光輸出中的下降所獲得的燈變黑的值來挑選。這樣的傳感器可以是放置在適當(dāng)?shù)奈恢糜糜跈z測燈的發(fā)光輸出中的改變的任何適當(dāng)?shù)膫鞲衅?。也可以挑選諸如持續(xù)時間和/或風(fēng)扇速度的冷卻參數(shù)使得長期的溫度條件得到滿足。因此，在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，風(fēng)扇速度和/或冷卻級的持續(xù)時間被挑選，使得在燈的燈頭的基部區(qū)域處的‘平均’溫度高于預(yù)定的最低溫度，其中術(shù)語“平均溫度”可以是在某一時長內(nèi)測量的燈頭基部溫度的移動平均(running average)0針對燈類型的冷卻級持續(xù)時間和/或風(fēng)扇速度的預(yù)定的值能夠在測試階段中通過例如監(jiān)測燈溫度以及應(yīng)用風(fēng)扇速度和冷卻級持續(xù)時間的各種組合來確定有利的設(shè)置而確定。投影儀系統(tǒng)的冷卻模塊能夠以任何適當(dāng)?shù)姆绞津?qū)動。在根據(jù)本發(fā)明的投影儀系統(tǒng)的一個實施例中，冷卻模塊控制器優(yōu)選被實現(xiàn)為燈驅(qū)動器的一部分。用于控制諸如用于控制風(fēng)扇速度的風(fēng)扇電壓的冷卻模塊的信號能夠直接由在燈驅(qū)動器中并且連接到冷卻模塊的冷卻模塊控制器產(chǎn)生。這樣的解決方案對于其中第一冷卻級和第二冷卻級以固定的持續(xù)時間交替的簡單冷卻算法來說將是有利的。如果燈驅(qū)動器被實現(xiàn)以監(jiān)測諸如燈功率、燈工作歷史等的燈參數(shù)值，該信息能夠被用來控制冷卻模塊。更復(fù)雜的投影儀系統(tǒng)可以包括用于管理系統(tǒng)的工作方面以及用于控制冷卻模塊的設(shè)置控制器。因此，在根據(jù)本發(fā)明的投影儀系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選實施例中，冷卻模塊控制器被實現(xiàn)為設(shè)置控制器的一部分。在這樣的解決方案中，冷卻裝置和燈驅(qū)動器是投影儀系統(tǒng)的獨(dú)立模塊。無論冷卻模塊控制器被如何合并到投影系統(tǒng)，冷卻模塊能夠受到控制使得冷卻級的改變保持難以覺察。例如，在本發(fā)明的一優(yōu)選實施例中，當(dāng)增加(降低)風(fēng)扇電壓時風(fēng) 扇速度能夠增加(下降)，以便最小化噪聲的任何顯著的增加(下降)。這可以通過慢加速(ramping)適當(dāng)?shù)目刂菩盘柪顼L(fēng)扇電壓信號來實現(xiàn)。


圖I是在不同豎直定向中的投影儀系統(tǒng)的燈的現(xiàn)有技術(shù)冷卻裝置的簡化 圖2是示出了歸因于現(xiàn)有技術(shù)冷卻裝置的不正確冷卻的燈頭變黑的燈的示意表示；
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的帶有冷卻裝置的投影儀的框 圖4是在用于各種工作情況的燈的燈頭中得到的溫度的表示；
圖5是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的冷卻方案和對應(yīng)的燈的燈頭溫度曲線的示意表示；
圖6是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的燈和冷卻裝置的框 圖7是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的投影儀系統(tǒng)的框 圖8是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的投影儀系統(tǒng)的框 圖9示出了針對根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的實驗結(jié)果的圖形。在附圖中，相似的標(biāo)記自始至終表示相似的對象。附圖中的對象不一定按比例繪制。
具體實施例方式圖I示出在不同豎直定向Pdesk, Peeiling中的投影儀系統(tǒng)20中的燈I的現(xiàn)有技術(shù)冷卻裝置的簡化圖。通過將投影儀20放置在諸如桌子8的適當(dāng)?shù)谋砻嫔?，該投影儀系統(tǒng)20能夠以如在圖的上部分中所示的桌面位置Pdesk被操作。風(fēng)扇3布置在投影儀20中以引導(dǎo)在燈I處特別地在燈I的頂部或上部區(qū)域處的冷卻氣流4。以這種方式，由于燈I的變得的最熱的部分也被最大程度地冷卻，所以燈I被最佳地冷卻。當(dāng)該投影儀20從諸如天花板的表面被懸吊并且在天花板位置Preiling中被使用時，如在圖的下部中所示，風(fēng)扇3現(xiàn)在在燈I的底部處吹空氣4。由于燈I的底部現(xiàn)在被冷卻過度，黑色材料可以沉積在燈頭的頂部的內(nèi)表面上。這些沉積物會吸收更多的熱量，導(dǎo)致在燈I的頂部處不可逆轉(zhuǎn)的結(jié)晶。借助于圖2示出這種情況，圖2在左手邊示出了在投影儀中使用的類型的燈頭I的示意表示，在該例子中是汞鹵化物HID燈。石英玻璃封套包圍燈頭10或放電室10。兩個電極11伸入到燈頭10中。電極11借助于鑰箔條12連接到外引線13。在燈I的工作期間，放電弧在電極11的末端之間產(chǎn)生。對流氣流導(dǎo)致燈頭10的上部區(qū)域102處的溫度高于下部區(qū)域101中的溫度。如果燈I的基部中的溫度因為冷卻氣流4被引導(dǎo)至燈頭10的下部101處而過低，則汞能夠冷凝并且過量的鹵化物能夠溶解在液態(tài)汞中。因此，已蒸發(fā)的可以不再被重吸收的諸如鎢的電極成分由對流氣流向上攜帶并且在燈I的上部區(qū)域102中的燈頭壁100上沉積為材料103。這種情況以在該圖的右手邊上的截面B-B’示意性地示出。當(dāng)然，這樣的沉積物103能夠沉淀在燈頭100的內(nèi)側(cè)壁101的任何區(qū)域上，并且該圖僅強(qiáng)調(diào)臨界區(qū)域102。圖3是帶有包括冷卻裝置控制器31、冷 卻模塊驅(qū)動器33和冷卻模塊3的冷卻裝置的投影儀2，2’的框圖，在該例子中風(fēng)扇3被布置成引導(dǎo)燈I的燈頭10的對稱周圍的冷卻氣流4。冷卻裝置控制器31對冷卻模塊驅(qū)動器33提供用于調(diào)節(jié)諸如風(fēng)扇速度的參數(shù)的信號,冷卻模塊驅(qū)動器33進(jìn)而將這些信號轉(zhuǎn)換為用于控制風(fēng)扇3的風(fēng)扇電壓。由于氣流4在燈頭10處基本上沿著水平軸線X被對稱地引導(dǎo)，所以投影儀2，2’的豎直定向是無關(guān)的，并且根據(jù)需要，這能夠在桌面定向Pdesk或在天花板定向Preiling中工作。由氣流4實現(xiàn)的冷卻程度受到冷卻裝置30的控制，如將在下文中被解釋的。圖4是在用于各種工作情況的燈的燈頭中實現(xiàn)的溫度的表示。每種情況的燈頭的頂部中的溫度由黑點(diǎn)指示，并且燈頭的底部中對應(yīng)的溫度由白點(diǎn)指示。在最佳情況SO下，頂部溫度小于最高期望溫度Tmax(以使結(jié)晶最小化)，并且底部溫度高于最低期望溫度Tmin(以防止汞冷凝)。對于諸如UHP燈的燈，這些溫度之間的差或增量Λ —般為約50至100° K，因而介紹的最高溫度Tmax、最低溫度Tmin和增量Δ依賴于燈類型。在第一個次佳(suboptimal)情況SI下，底部溫度比在最佳情況SO下的最低期望溫度Tmin低很多，并且頂部溫度也可以比最高期望溫度Tmax低。對于這種情況SI，頂部溫度和底部溫度之間的差Λ I大于介紹的或理想的增量Λ。該次佳情況SI與飽和狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，其中鹵化物溶解在汞中，導(dǎo)致燈頭的內(nèi)側(cè)壁的變黑。在第二個次佳情況S2下，底部溫度高于最低期望溫度Tmin,并且頂部溫度也相應(yīng)地高于最高期望溫度!1.。再一次，頂部溫度和底部溫度之間的差Λ2大于介紹的或理想的增量△。該情況S2與在不飽和狀態(tài)下的工作相關(guān)聯(lián)，雖然在高于將被認(rèn)為從長遠(yuǎn)來看期望的溫度下，但是從短期來看這對于清潔燈頭的內(nèi)側(cè)壁以除去任何可能在燈頭的壁上的黑色沉積物是有用的。圖5是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的冷卻方案的示意表示，該冷卻方案利用圖5的次佳情況SI和S2來產(chǎn)生有利的冷卻技術(shù)。在此處，燈在第一冷卻級下C-I和第二冷卻級C- II下交替地被冷卻。第一冷卻級C-I能夠?qū)?yīng)于圖5的‘情況SI’，其中燈被冷卻的‘太多’并且被促使在飽和狀態(tài)下工作。變黑很可能出現(xiàn)在第一冷卻級C-I期間。到第二冷卻級C-II的及時轉(zhuǎn)換和持續(xù)短時間的燈的對應(yīng)的‘過熱’允許任何變黑在結(jié)晶能夠發(fā)生之前又被清除掉。之后，燈根據(jù)第一冷卻級C-I再次被冷卻，依此類推。圖的下部分別示出燈頭的頂部和底部區(qū)域的溫度曲線T_、Tbase。再一次，燈頭頂部溫度由黑點(diǎn)指示，并且燈頭基部溫度由白點(diǎn)指示。如這些曲線指示的，燈不在‘理想’情況下被驅(qū)動持續(xù)任何時長，而是故意地在次佳的‘過冷’和‘過熱’情況下交替地被驅(qū)動。在利用220W 1.0 E20.6 UHP燈的實驗中，在第一持續(xù)時間D-I期間觀察到740°C的底部溫度Tbase (即在燈頭的基座處的溫度)，在該第一持續(xù)時間中，燈在第一冷卻級C-I下受到‘極端’冷卻。對于該燈類型，該溫度完全于介紹的最低溫度Tmin，使得能夠預(yù)期一定量的變黑在此時間發(fā)展。在第二冷卻級C-II下的隨后恢復(fù)期D-II，允許溫度上升，并且觀察到840°C的底部溫度Tbase。這對于補(bǔ)救或消除可能在前一個冷卻級中已經(jīng)發(fā)展的任何變黑是足夠的。圖6是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的被實現(xiàn)成在燈I周圍對稱地引導(dǎo)冷卻氣流的冷卻裝置30的框圖(至虛線的右側(cè))。冷卻裝置30包括冷卻模塊3，在該例子中為風(fēng)扇3、以及冷卻模塊控制器31。冷卻模塊控制器31能夠接收一個或多個輸入信號。在該實例中，冷卻模塊控制器31接收燈功率值51、燈工作歷史值52、和傳感器測量值53。這些被轉(zhuǎn)發(fā)到分析模塊32，該分析模塊32解釋收到的信息。基于收到的數(shù)據(jù)，分析模塊能夠計算持續(xù)時間和對應(yīng)的風(fēng)扇速度，或其能夠使用從存儲器35獲取的預(yù)定的持續(xù)時間D-I、D-II和對應(yīng)的風(fēng)扇速度F-I、F-II，并且將這些作為持續(xù)時間信號320和對應(yīng)的風(fēng)扇速度信號321輸出到冷卻模塊驅(qū)動器33，該冷卻模塊驅(qū)動器33將風(fēng)扇速度信號321轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)睦鋮s模塊控制信號34例如風(fēng)扇電壓34并且維持該冷卻模塊控制信號34持續(xù)已確定的持續(xù)時間。分析模塊32根據(jù)存儲在存儲器35內(nèi)的預(yù)定的值或根據(jù)在工作期間收到的輸入51、52、53不斷地 提供適當(dāng)?shù)某掷m(xù)時間信號320和風(fēng)扇速度信號321。例如，分析模塊32可以根據(jù)預(yù)定的值簡單地驅(qū)動冷卻模塊，針對主要部分在兩個冷卻方案之間切換。然而，附加的輸入51、52、53能夠影響冷卻策略。例如，傳感器測量值53可以指示燈變黑的程度太高。然后，分析模塊32可以決定驅(qū)動冷卻模塊3，使得冷卻嚴(yán)重地減少一會兒，例如通過降低風(fēng)扇速度和風(fēng)扇電壓來允許燈中的溫度達(dá)到相對高的值，從而使汞蒸發(fā)并清潔燈頭壁。同樣地，對于特定圖像渲染目的，燈功率值或燈歷史值能夠指示燈在某一功率值下被驅(qū)動一會兒。例如，燈可以在較低功率下被驅(qū)動以渲染暗淡的場景，并且因此更冷。為了抵消這一點(diǎn)，通過計算適當(dāng)久的持續(xù)時間和/或低的風(fēng)扇速度，分析模塊能夠增加‘過度冷卻’冷卻級的持續(xù)時間。其后，分析模塊32能夠恢復(fù)到使用從存儲器35獲取的預(yù)定的持續(xù)時間D-I、D- II和對應(yīng)的風(fēng)扇速度F-I、F-II。圖7是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的投影儀系統(tǒng)2的框圖。在此處，投影儀2包括用于根據(jù)視頻輸入信號(未示出)以常用方式驅(qū)動燈I的驅(qū)動器22。驅(qū)動器22包括冷卻模塊控制器31，該冷卻模塊控制器31對冷卻模塊驅(qū)動器33提供適當(dāng)?shù)男盘柍掷m(xù)特定持續(xù)時間，該冷卻模塊驅(qū)動器33產(chǎn)生冷卻風(fēng)扇3的對應(yīng)的風(fēng)扇電壓34。冷卻風(fēng)扇3被布置成在燈I的燈頭周圍對稱地吹冷卻氣流，即，使得氣流在它經(jīng)過燈時射幾乎均勻地環(huán)繞燈頭被分開。在這種簡單的實現(xiàn)中，風(fēng)扇電壓34及其對應(yīng)的持續(xù)時間能夠由使用如上所述從存儲器獲取的預(yù)定的值對D-I、F-I ;D-II、F-II的冷卻模塊控制器31容易地確定。因此，投影儀系統(tǒng)2的燈I能夠在桌面或天花板位置安全地冷卻。圖8是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的投影儀系統(tǒng)2’的框圖。在該實例中，投影儀系統(tǒng)2’包括用于驅(qū)動燈I和附加的設(shè)置控制器24的驅(qū)動器22’。冷卻模塊3在此處包括被布置成在燈I的燈頭周圍對稱地引導(dǎo)合并的冷卻氣流的兩個可獨(dú)立控制的風(fēng)扇36、37。風(fēng)扇36、37能夠由單個控制信號34驅(qū)動，或控制信號34可以包括獨(dú)立的控制信號以獨(dú)立地驅(qū)動風(fēng)扇36、37中的每一個。設(shè)置控制器24包括冷卻模塊控制器31,該冷卻模塊控制器31被提供來自紅外變黑傳感器23的傳感器測量信號53、來自驅(qū)動器22’的燈功率信號51、和來自設(shè)置控制器24的監(jiān)控單元25的燈功率歷史信號52。使用除從存儲器(未示出)獲取的預(yù)定的值之外的這些與燈相關(guān)的信息源51、52、53，對于投影儀系統(tǒng)2’的任何豎直定向，冷卻模塊控制器31能夠智能地控制冷卻模塊3的風(fēng)扇以非常有效地冷卻燈I。根據(jù)本發(fā)明的方法的有利的冷卻效應(yīng)通過圖9的圖形闡明，圖9示出在次佳S2模式下工作的投影儀的參考燈的結(jié)晶曲線(虛線)，以及使用根據(jù)本發(fā)明的方法冷卻的在投影儀系統(tǒng)中的燈的結(jié)晶曲線(實線)。使每盞燈(類型UHP 220 W 1.0 E20. 6)工作持續(xù)2，000小時，并且在此期間內(nèi)每隔一段時間就直觀地測量燈封套中的結(jié)晶的程度。如圖形清楚地示出，參考燈示出顯著更多的結(jié)晶(達(dá)到20%，即燈頭壁表面的五分之一在此期間變成乳白色)，而使用根據(jù)本發(fā)明的方法冷卻的燈示出可比較地非常有利的5%結(jié)晶。此外，結(jié)晶僅在250小時的工作后在參考燈中出現(xiàn)。使用根據(jù)本發(fā)明的方法冷卻的燈在第一個500小時的工作內(nèi)保持無任何結(jié)晶。雖然已經(jīng)以優(yōu)選實施例以及關(guān)于其變型的形式公開了本發(fā)明，但是，應(yīng)理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對本發(fā)明作出許多附加修改和變型。例如，在冷卻裝置控制器中的分析模塊可以使用任何其它適當(dāng)?shù)墓ぷ髦祷騾?shù)來確定諸如風(fēng)扇速度的適當(dāng)?shù)某掷m(xù)時間和冷卻模塊工作參數(shù)。為清楚起見，應(yīng)理解的是，在本申請中對“一”或“一個”的使用自始至終不排除多 個，并且對詞語“包括”的使用不排除其它步驟或元素?！皢卧被颉澳K”分別可以包括多個單元或模塊。
權(quán)利要求
1.一種用于獨(dú)立于投影儀(2，2’)的定向(Pdesk，Pceiling)冷卻在所述投影儀(2，2’)中的燈(I)的方法，所述方法包括 -在所述燈(I)的工作期間在所述燈(I)的燈頭(10)處對稱地引導(dǎo)冷卻氣流(4);以及 -將所述冷卻氣流(4)交替地控制在至少第一冷卻級(C-I)和第二冷卻級(C-II)之間，使得在所述第一冷卻級(C-I)下的冷卻期間，所述燈頭(10)的基部區(qū)域中的溫度(Tbase)下降到預(yù)定的最低工作溫度(Tmin)以下以允許所述燈頭(10)的內(nèi)側(cè)壁(100)的變黑，并且在所述第二冷卻級(C-II)下的冷卻期間，所述燈頭(10)的上部區(qū)域中的溫度(Tttjp)増加到預(yù)定的最高工作溫度(Tmax)以上并且所述燈頭(10)的基部區(qū)域中的溫度(Tbase)増加到所述預(yù)定的最低工作溫度(Tmin)以上以有利于所述燈頭的壁(100)的清潔。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述燈的燈頭(10)在所述第一冷卻級(C-I)下被冷卻持續(xù)第一預(yù)定的持續(xù)時間(D-I)，并且所述燈的燈頭(10)在所述第二冷卻級(C-II)下被冷卻持續(xù)第二預(yù)定的持續(xù)時間(D-II)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述第一預(yù)定的持續(xù)時間(D-I)超過所述第二預(yù)定的持續(xù)時間(D-II)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第一預(yù)定的持續(xù)時間(D-I)與所述第二預(yù)定的持續(xù)時間(D-II)的比率包括在3:2和20:1之間的值，更優(yōu)選地7:3的值。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任意項所述的方法，其中冷卻級(C-I，C-II)通過在所述燈的燈頭(10)處以重新定義的風(fēng)扇速度(S-I，S-II)引導(dǎo)所述冷卻氣流(4)來獲得。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任意項所述的方法，其中冷卻級(C-I，C-II)的持續(xù)時間(D-I1D-II)和/或冷卻級(C-I，C-II)的程度基于燈功率值(51)來挑選。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任意項所述的方法，其中冷卻級(C-I，C-II)的持續(xù)時間(D-I1D-II)和/或冷卻級(C-IjC-II)的程度基于燈功率歷史(52)來挑選。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中任意項所述的方法，其中冷卻級(C-I，C-II)的持續(xù)時間(D-I1D-II)和/或冷卻級(C-IjC-II)的程度基于燈變黑的值(53)來挑選。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至8中任意項所述的方法，其中冷卻級(C-I，C-II)的持續(xù)時間(DIjDII)和/或風(fēng)扇速度被挑選使得所述燈的燈頭(10)的基部區(qū)域(101)處的平均溫度高于預(yù)定的最低溫度。
10.一種用于在投影儀(2，2’)的定向獨(dú)立的冷卻裝置(30)中使用的冷卻模塊控制器(31)，所述冷卻模塊控制器(31)被實現(xiàn)成產(chǎn)生冷卻模塊控制信號(34)用于在第一冷卻級(C-I)和第二冷卻級(C-II)下交替地驅(qū)動所述投影儀(2，2’)的冷卻模塊(3)，使得在所述第一冷卻級(C-I)下的冷卻期間，所述投影儀(2，2’)的燈⑴的燈頭(10)的基部區(qū)域中的溫度(Tbase)下降到預(yù)定的最低工作溫度(Tmin)以下以允許所述燈頭(10)的內(nèi)側(cè)壁(100)的變黑，并且在所述第二冷卻級(C-II)下的冷卻期間，所述燈頭(10)的上部區(qū)域中的溫度(Tttjp)増加到預(yù)定的最高工作溫度(Tmax)以上并且所述燈頭(10)的基部區(qū)域中的溫度(Tbase)増加到所述預(yù)定的最低工作溫度(Tmin)以上以有利于所述燈頭的壁(100)的清潔。
11.一種用于獨(dú)立于投影儀(2，2’)的定向(Pdesk，Pceiling)冷卻在所述投影儀(2，2’)中的燈(I)的定向獨(dú)立的冷卻裝置(30)，所述冷卻裝置(30)包括 -根據(jù)權(quán)利要求10所述的冷卻模塊控制器(31)，以及-冷卻模塊(3)，其被實現(xiàn)成響應(yīng)于所述冷卻模塊控制器(31)的冷卻模塊控制信號(34)產(chǎn)生冷卻氣流(4)，并且被實現(xiàn)成在所述燈(I)的工作期間在所述燈(I)的燈頭(10)處對稱地引導(dǎo)所述冷卻氣流(4)。
12.ー種投影儀(2，2’)，包括高強(qiáng)度放電燈(I)和如權(quán)利要求11所述的冷卻裝置(30)，所述冷卻裝置(30)用于根據(jù)權(quán)利要求I至9所述的方法冷卻所述燈(I)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的投影儀(2)，包括燈驅(qū)動器(22)并且其中所述冷卻模塊控制器(31)被實現(xiàn)為所述燈驅(qū)動器(22)的一部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的投影儀(2’)，包括燈驅(qū)動器(22’)和設(shè)置控制器(24)，其中所述冷卻模塊控制器(31)被實現(xiàn)為所述設(shè)置控制器(24)的一部分。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種用于獨(dú)立于投影儀(2,2')的定向(Pdesk,Pceiling)冷卻在該投影儀(2,2')中的燈(1)的方法，該方法包括在燈(1)的工作期間在該燈(1)的燈頭(10)處對稱地引導(dǎo)冷卻氣流(4)；以及將該冷卻氣流(4)交替地控制在至少第一冷卻級(C-I)和第二冷卻級(C-II)之間，使得在該第一冷卻級(C-I)下的冷卻期間，該燈頭(10)的基部區(qū)域中的溫度(Tbase)下降到預(yù)定的最低工作溫度(Tmin)以下以允許該燈頭(10)的內(nèi)側(cè)壁(100)的變黑，并且在該第二冷卻級(C-II)下的冷卻期間，該燈頭(10)的上部區(qū)域中的溫度(Ttop)增加到預(yù)定的最高工作溫度(Tmax)以上并且該燈頭(10)的基部區(qū)域中的溫度(Tbase)增加到預(yù)定的最低工作溫度(Tmin)以上以有利于燈頭的壁(100)的清潔。本發(fā)明進(jìn)一步描述了一種用于在投影儀(2,2')的定向獨(dú)立的冷卻裝置(30)中使用的冷卻模塊控制器(31)；一種用于獨(dú)立于投影儀(2,2')的定向(Pdesk,Pceiling)冷卻在該投影儀(2,2')中的燈(1)的定向獨(dú)立的冷卻裝置(30)；以及一種投影儀(2,2')。
文檔編號H01J61/52GK102763033SQ201180011177
公開日2012年10月31日 申請日期2011年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月25日
發(fā)明者J.庫維斯, J-J.P.J.范登伯格, K.A.D.格塞斯, L.V.M.施里爾, S.L.R.德維德 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司