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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinheit, die auf
geeignete Weise als eine Lichtquelle für eine optische Vorrichtung,
wie z. B. eine Projektionsanzeigevorrichtung wirkt, die in der Lage
ist, verschiedene Lichtquellentypen zu verwenden. Die vorliegende
Erfindung betrifft auch eine Lichtquellenvorrichtung, die solch
eine Beleuchtungseinheit aufweist, und eine Projektionsanzeigevorrichtung,
die solch eine Lichtquellenvorrichtung aufweist.
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Projektionsanzeigevorrichtungen,
die in der Lage sind, ein vergrößertes Bild
aus einem Personal-Computer zu projizieren, sind auf aktive Weise erforscht
und entwickelt worden. Solch eine Projektionsanzeigevorrichtung
moduliert ein Ausgabelicht von einer Beleuchtungslampe mit einem
Lichtventil, wie z. B. einer Flüssigkristallplatte,
auf der Basis eines Bildsignals und vergrößert und projiziert das modulierte
Lichtbild durch eine Projektionslinse auf eine Projektionsleinwand.
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Als
Beleuchtungslampe für
die Projektionsanzeigevorrichtung wird eine Metall-Haloid-Lampe, eine
Xenon-Lampe und eine Hochdruckquecksilberdampflampe benutzt. Diese
Beleuchtungslampen emittieren einige tausend Stunden lang ein relativ stabiles
Licht, doch wenn sie länger
benutzt werden, läuft
die Lampenlebensdauer ab, die Lichtmenge nimmt ab und die Lichtstärke ändert sich
wellenlängenabhängig, wodurch
das Farbgleichgewicht möglicherweise
beeinträchtigt
wird. Wenn die Lebensdauer der Lampe tatsächlich abgelaufen ist, wird
ein projiziertes Bild verdunkelt, und das Farbgleichgewicht lässt nach,
wodurch sich die Bildqualität
verschlechtert. Um solche Probleme auszuschließen, ist es notwendig, die
Lampe auszu tauschen, bevor ihre Lebensdauer abläuft.
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Um
zu vermeiden, dass eine Lampe nach Ablauf ihrer Lebensdauer weiterverwendet
wird, wurde ein Mechanismus vorgeschlagen, um automatisch zu warnen,
dass die Lampe sich dem Ablauf ihrer Lebensdauer nähert, oder
ein Mechanismus, um die Verwendung der abgelaufenen Lampe auf erzwungene
Weise zu sperren. Zum Beispiel offenbaren die ungeprüften japanischen
Patentschriften Nr. 4-5622, 4-163584, 4-250437 und 4-323531 solche
Mechanismen.
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In
diesen Mechanismen muss der Betriebszeit-Zählerstand der Lampe gemessen
werden, und wenn die Lampe durch eine neue ersetzt wird, muss der
Austausch automatisch erkannt werden, damit der Betriebszeit-Zählerwert
gelöscht
wird. Es wurden einige Mechanismen vorgeschlagen, um automatisch
zu messen, dass ein Verbrauchsteil, wie z. B. eine Lampe, durch
ein neues ersetzt wurde, wobei eine Sicherung, die am Verbrauchsteil,
wie z. B. einer Lampe, angebracht ist, so genutzt wird, dass sie beim
Austausch des Teils durchschmilzt und die aufgrund des Durchschmelzens
offene Sicherung elektrisch erkannt wird, um zu bestimmen, ob das
Verbrauchsteil ein neues ist. Mechanismen, die solch eine Sicherung
verwenden, werden zum Beispiel in den ungeprüften japanischen Patentschriften
Nr. 4-144754 und 6-89287 vorgeschlagen.
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Die
Technik, die in den obigen Offenbarungen vorgeschlagen wird, geht
davon aus, dass gewöhnlich
der gleiche Lampentyp als Lichtquelle benutzt wird. In zahlreichen
optischen Geräten
kann es aber vorkommen, dass je nach Betriebsumgebung auf selektive
Weise Lampen unterschiedlichen Typs und mit verschiedenen Ausgangsleistungen
verwendet werden müssen.
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In
der Projektionsanzeigevorrichtung zum Beispiel ist die Helligkeit
eines projizierten Bildes ihrer Obergrenze unterworfen, wenn die
gleiche Beleuchtungslampe verwendet wird. Je nach Betriebsumgebung
mangelt es dem projizierten Bild an Helligkeit. Wenn beispielsweise
eine Metall-Haloid-Lampe als Beleuchtungslampe verwendet wird, ist die
Anzeigevorrichtung ausgelegt, auf selektive Weise Lampen mit 100
W und 180 W zu verwenden, und wenn ein helleres projiziertes Bild
benötigt
wird, kann eine Lampe mit 180 W benutzt werden.
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Bei
Lampen mit verschiedenen Eigenschaften, zum Beispiel mit verschiedener
Ausgangsleistung, muss jede Lampe in einem Betriebszustand betrieben
werden, der für
die Eigenschaften der Lampe geeignet ist, und zu diesem Zweck müssen die
Betriebs- und Steuerschaltungen ausgetauscht werden, um an jeden
Lampentyp angepasst zu sein. Solch ein Verfahren ist nicht nur beschwerlich,
sondern auch kostspielig in der Durchführung.
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Die
180W-Metall-Haloid-Lampe hat eine Betriebslebensdauer von etwa 1000
Stunden, während eine
100W-Metall-Haloid-Lampe mit niedrigerer Leistung eine längere Betriebslebensdauer
von 6000 Stunden hat. Wenn die in den obigen Offenbarungen beschriebenen
Techniken in der Projektionsanzeigevorrichtung, die Lampen mit verschiedenen
Eigenschaften zulässt,
unverändert
angewandt werden, kann die Betriebslebensdauer jeder Lampe nicht
korrekt bestimmt werden, und eine Anzeige, die einen Lampenaustausch
empfiehlt, kann nicht rechtzeitig erfolgen, da die Betriebslebensdauer
je nach Lampentyp unterschiedlich ist. Wenn zum Beispiel nach einer
feststehenden Nutzungsdauer eine 180W-Metall-Haloid-Lampe durch
eine 100W-Metall-Haloid-Lampe
ersetzt wird, wird der Betriebszeit-Zählerstand für die aktuelle Lampe zum Betriebszeit-Zählerstand
für die
erste Lampe addiert, und dann wird die 100W-Metall-Haloid-Lampe
fälschlicherweise
als eine mit abgelaufener Lebensdauer bestimmt, obwohl sie es nicht
ist. Ferner, wenn die 180W-Metall-Haloid-Lampe durch eine 100W-Metall-Haloid-Lampe
ersetzt wird, wird die 100W-Metall-Haloid-Lampe als eine neue erkannt,
und der Betriebszeit-Zählerstand
der bisherigen 180W-Metall-Haloid-Lampe wird gelöscht, und der Betriebszeit-Zählerstand
wird selbst dann nicht bei der Zählung
berücksichtigt,
wenn dieselbe 180W-Metall-Haloid-Lampe wieder verwendet wird, und
das Durchbrennen der Lampe kann plötzlich erfolgen, bevor der
Ablauf der Lebensdauer bestimmt wurde.
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Die
Lampen weisen ein Farbgleichgewicht auf, das je nach Typ verschieden
ist, und ein von der Projektionsanzeigevorrichtung projiziertes
Bild wird in einem geeigneten Zustand gespeichert, indem eine Lampe
mit einem Farbgleichgewicht benutzt wird, das auf die Art des projizierten
Bildes und die Umgebungsbedingungen abgestimmt ist. Zu diesem Zweck
wird bevor zugt eine Anordnung vorgesehen, die die selektive Verwendung
von Lampen verschiedenen Typs erlaubt. Doch selbst in solch einer
Anordnung können
sich die Lampen verschiedenen Typs hinsichtlich der Lebensdauer
und der Ausgabeleistung unterscheiden, und es ist erforderlich,
jede Lampe den Betriebsbedingungen entsprechend zu betreiben, die
für die
Lampe geeignet sind, und die Lebensdauer der Lampe ihrem Typ entsprechend
zu bestimmen. Die Techniken, die in den obigen Offenbarungen vorgeschlagen
werden, sind nicht in der Lage, diese Funktionen durchzuführen.
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Eine
Lampe, die sich dem Ende ihrer Lebensdauer nähert, erleidet einen Abfall
in der Luminanz, und die Luminanz der Lichtquelle wird plötzlich erhöht, wenn
die Lampe durch eine neue ersetzt wird. Folglich weist die Projektionsanzeigevorrichtung
einen plötzliche
Erhöhung
in der Helligkeit des projizierten Bildes auf, und ein Benutzer
muss die Luminanz bei jedem Lampenaustausch manuell anpassen. Die
manuelle Anpassung der Luminanz der Lichtquelle bei jedem Lampenaustausch
ist lästig und
unpraktisch.
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EP 0646828 offenbart eine
Projektionstyp-Anzeigevorrichtung, die ein optisches Beleuchtungssystem
umfasst, das aus einer Lichtquelle und ersten und zweiten Linsenplatten
besteht, die jeweils mehrere Linsen aufweisen. Die Vorrichtung des Standes
der Technik umfasst ferner drei Lichtventile zum Modulieren von
Lichtstrahlen, die aus Licht abgeleitet werden, das von der zweiten
Linsenplatte ausgegeben wird. Die Lichtquelle enthält eine
Lampe und einen gekrümmten
Reflexionsspiegel.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer
Beleuchtungseinheit, die die obigen konventionellen Probleme lindert.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer
Lichtquellenvorrichtung mit der Beleuchtungseinheit, die die obigen
konventionellen Probleme lindert.
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Eine
Aufgabe der vorliegende Erfindung ist die Bereitstellung einer Projektionsanzeigevorrichtung
mit der Lichtquellenvorrichtung, die die obigen konventionellen
Probleme lindert.
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Um
die obigen Aufgaben zu lösen,
wird in einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Projektionstyp-Anzeigevorrichtung
geschaffen, die eine Lichtquellenvorrichtung, erste und zweite Linsenplatten,
die jeweils eine Struktur mit mehreren Linsen aufweisen, und ein
Lichtventil zum Modulieren eines Ausgangslichtstrahls aus der zweiten
Linsenplatte umfasst,
wobei die Lichtquellenvorrichtung eine
Lichtquellenlampe, einen Reflexionsspiegel zum Reflektieren eines
divergenten Lichtstrahls von der Lichtquellenlampe, um einen Lichtstrahl
auszugeben, ein Lampengehäuse
zum Unterstützen
des Reflexionsspiegels, sowie einen Elektrodenleiter umfasst, der
aus dem Ende eines aus einer reflektierenden Oberfläche des
Reflexionsspiegels nach vorne hervorstehenden Emissionsrohres der
Lichtquellenlampe herausgeführt
ist und mit einer externen Anschlussplatte verbunden ist, die an
der Rückseite
der reflektierenden Oberfläche
des Reflexionsspiegels angeordnet ist, wobei der Elektrodenleiter über den
Abschnitt des Reflexionsspiegels geführt ist, der nicht der reflektierende
Bereich des Reflexionsspiegels ist, dadurch gekennzeichnet, dass
der
Abschnitt des Elektrodenleiters, der auf der Seite der reflektierenden
Oberfläche
des Reflexionsspiegels angeordnet ist, entlang einer Nut der Linsenstruktur
der mehreren Linsen der ersten Linsenplatte angeordnet ist.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1(A) ist eine perspektivische Rückansicht
einer Beleuchtungseinheit, in welcher die vorliegende Erfindung
implementiert ist, von einer Position schräg oben über der Einheit aus gesehen,
und I(B) ist eine perspektivische
Vorderansicht der Beleuchtungseinheit, von einer Position schräg oben über der
Einheit aus gesehen.
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2(A) ist eine Längsschnittansicht der Beleuchtungseinheit
von 1, und 2(B) ist eine
Querschnittsansicht der Beleuchtungseinheit.
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3(A) ist ein Diagramm, das den Aufbau eines
Lampeninformationsspeicherblocks in der Beleuchtungseinheit von 1 zeigt, und 3(B) ist eine
Tabelle, die den Inhalt der Information veranschaulicht, die im
Lampeninformationsspeicherblock getragen wird.
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4(A) ist eine Blockdiagramm eines Steuersystems
für eine
Lichtquellenvorrichtung, in welcher die Beleuchtungseinheit von 1 eingebaut ist, und 4(B) ist
ein schematisches Diagramm eines Stromkreises zum Durchschmelzen
der Sicherung, die zum Steuersystem gehört.
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5 ist
eine Tabelle, die die Beziehung der Lampentypen, der Zustände des
Lampeninformationsspeicherblocks und des Speicherinhalts eines Speichers
in der Lichtquellenvorrichtung zeigt.
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6 ist
ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise der Lichtquellenvorrichtung
zeigt.
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7 ist
ein Flussdiagramm, das den Vorgang zum Bestimmen einer neuen Lampe
im Flussdiagramm von 6 zeigt.
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8 ist
ein Flussdiagramm, das den Vorgang zum Bestimmen der Lampenzeit
im Flussdiagramm von 6 zeigt.
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9 ist
ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise eines Beleuchtungslampen-Betriebszeitzählers im
Flussdiagramm von 6 zeigt.
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10(A) ist ein Blockdiagramm, das eine Modifikation
des Steuersystems für
die Lichtquellenvorrichtung von 4 zeigt,
und 10(B) ist ein veranschaulichendes
Diagramm, das den Aufbau des Lampeninformationsspeicherblocks und
seiner Sensoreinheit zeigt.
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11 ist
eine Außenansicht
einer Projektionsanzeigevorrichtung, in der die vorliegende Erfindung
implementiert ist.
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12(A) ist ein Grundriss, der den inneren Aufbau
der Projektionsanzeigevorrichtung zeigt, und 12(B) ist
eine Schnittansicht der Projektionsanzeigevorrichtung.
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13 ist
ein Grundriss, der eine optische Einheit und eine Projektionslinseneinheit
im ausgebauten Zustand zeigt.
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14(A) ist ein Diagramm, das das optische
System zeigt, das in der optischen Einheit integriert ist, und 14(B) ist ein erläuterndes Diagramm, das den
Integrator in einem optischen System zur einheitlichen Beleuchtung
der optischen Einheit zeigt.
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15 ist
eine Querschnittansicht der Beleuchtungseinheit entlang der Linie
B-B in 12.
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Mit
Bezug auf die Zeichnungen werden lediglich beispielhaft eine Lichtquellenlampeneinheit,
eine Lichtquellenvorrichtung und eine Projektionstyp-Anzeigevorrichtung
gemäß den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die 3 bis 13 und
die zugeordneten Abschnitte der Beschreibung sind für die vorliegende
Erfindung, wie in den Ansprüchen
definiert ist, nicht relevant, und sind nur als Hintergrundinformation
enthalten.
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(Beleuchtungseinheit)
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I(A) und I(B) sind
jeweils Rück-
und Vorderansichten der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit. 2(A) und 2(B) sind
jeweils Längs-
und Querschnittansichten der Beleuchtungseinheit.
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Bezugnehmend
auf diese Zeichnungen, umfasst die Beleuchtungseinheit 1 eine
Beleuchtungslampe 2, einen Reflexionsspiegel 3,
an dem die Beleuchtungslampe 2 befestigt ist, ein Gehäuse 4 zur Aufnahme
der Beleuchtungslampe 2 und des Reflexionsspiegels 3,
und einen Lampeninformationsspeicherblock 5, der am Gehäuse 4 angebracht
ist.
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Die
Beleuchtungslampe 2 ist zum Beispiel eine Metall-Haloid-Lampe,
und eine Emissionsröhre 21 ist
aus Quarzglas hergestellt. Ein Emitterabschnitt 22, der
im Zentrum der Emissionsröhre 21 geformt ist,
weist die Form eines nahezu kreisrunden Ellipsoids auf, und Elektrodenumhüllungen 23, 24 sind
jeweils auf beiden Seiten aus einem Stück mit dem Emitterabschnitt 22 geformt,
und Elektrodenkernstäbe 22a, 22b sind
kollinear innerhalb des Emitterabschnitts 22 angeordnet.
Die Enden der Elektrodenkernstäbe 22a, 22b liegen
einander in einem bestimmten Abstand gegenüber. Die anderen Enden der
Elektrodenkernstäbe 22a, 22b sind
jeweils in den Elektrodenum hüllungen 23, 24 eingeschlossen.
Eine (nicht gezeigte) Spule, die aus einem dicht gewickelten Wolframdraht
geformt ist, ist übrigens
auf dem Ende jedes der Elektrodenkernstäbe 22a, 22b angeordnet.
Die tragenden Enden der Elektrodenkernstäbe 22a, 22b sind
jeweils über
Molybdänfilme
mit einem Sockel 25 und einer Nickelleitung 26 verbunden.
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Der
Reflexionsspiegel 3 ist mit einer Reflexionsfläche 31 versehen,
die im Querschnitt eine parabolische Form aufweist, und im tiefsten
inneren Abschnitt der Reflexionsfläche 31 ist ein Lampenmontageloch 32 geformt.
Der Sockel 25 der Beleuchtungslampe 2 wird in
das Lampenmontageloch 32 eingeführt und dort mit einem wärmebeständigen Klebstoff angeklebt.
Die Beleuchtungslampe 2 ist so ausgelegt, dass die Achsen
der Elektrodenkernstäbe 22a, 22b mit
der Mittellinie der Reflexionsfläche 31 nahezu
in einer Linie liegen. Die Umhüllung 24 an
einem Ende der Emissionsröhre 21 der
Beleuchtungslampe springt daher aus der Reflexionsfläche 31 entlang
ihrer Mittellinie nach vorne vor.
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Die
Nickelleitung 26, die am Ende 24a der Umhüllung 24 mit
dem Elektrodenkernstab 22b verbunden ist, ist am Ende 21a nahezu
in einem rechten Winkel nach unten gebogen und weist einen Abschnitt 26a auf,
der zum unteren Randabschnitt 33 des Reflexionsspiegels 3 hinab
verläuft,
und ein Abschnitt 26b, der vom unteren Ende des Abschnitts 26a aus
weiterverläuft,
ist unter dem unteren Randabschnitt 33 des Reflexionsspiegels 3 nach
hinten geführt.
Das Ende des Abschnitts 26b ist mit dem Klemmenbrett 6 für den Außenanschluss
verbunden, das am hinteren Ende des Gehäuses 4 befestigt ist. Der
Sockel 25 ist mit einem Klemmenbrett 7 für den Außenanschluss
versehen. Die Klemmenbretter 6, 7 sind jeweils
mit Leitungen 8, 9 verbunden. Die Leitungen 8, 9 sind
jeweils mit Steckverbindern c1, C2 für den Außenanschluss verbunden.
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Das
Gehäuse 4 umfasst
eine Bodenplatte 41, einen vorderen Rahmen 42 und
eine Seitenplatte 43, und die Bodenplatte 41 ist
mit Flanschen 41a, 41b zur lösbaren Befestigung der Beleuchtungseinheit 1 versehen,
wie weiter unten beschrieben. Diese Flansche 41a, 41b erlauben
eine lösbare
Befestigung der Beleuchtungseinheit an einem Befestigungsabschnitt
der optischen Vorrichtung mit (nicht gezeigten) Befestigungsschrauben.
Auch der Lampen informationsspeicherblock 5 ist auf der
Oberfläche
des Flansches 41a auf der Vorderseite des Gehäuses 4 befestigt.
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3(A) zeigt den Aufbau des Lampeninformationsspeicherblocks 5 dieser
Ausführungsform. Wie
gezeigt, umfasst der Lampeninformationsspeicherblock 5 eine
Leiterplatte 50, ein Sicherungsklemmenpaar 51,
das auf der Leiterplatte angeordnet ist, und vier Schaltdrahtklemmenpaare 52–55 auf
der Leiterplatte 50. Eine Schmelzsicherung F1 ist zwischen
den Sicherungsklemmen 51 verbunden, die jeweils mit Ausgangsklemmen
C8, C9 verbunden sind. Schaltdrähte
B1–B4
(wovon in 3(A) nur B1 und B3 gezeigt
werden) sind zwischen jeweiligen Schaltdrahtklemmenpaaren 52–55 verbunden.
Die Klemmen der Schaltdrahtklemmenpaare 52–55 sind
jeweils auf einer Seite mit Ausgangsklemmen C4–C7 verbunden, und die andere
Seite der Klemmen 52–55 ist
mit einer gemeinsamen Erdklemme C3 verbunden.
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Die
Schmelzsicherung F1 ist ein Abschnitt zum Speichern der Information,
die angibt, ob die Beleuchtungseinheit 1 eine neue ist.
Die Beleuchtungseinheit wird mit den Sicherungsklemmen 51 geliefert, die
mit der dazwischenliegenden Sicherung F1 verbunden sind. Wenn die
optische Vorrichtung, die die Beleuchtungseinheit 1 verwendet,
mit einem Messkreis versehen ist, um zu messen, ob ein durchgehender
Stromleitweg zwischen dem Ausgangsklemmenpaar C8, C9 vorhanden ist,
zeigt das Vorhandensein oder Fehlen des durchgehenden Stromleitwegs
zwischen diesen Klemmen an, ob die Beleuchtungseinheit 1 eine
neue ist oder nicht. Wenn die optische Vorrichtung mit einem Stromkreis
versehen ist, der in der Lage ist, einen übermäßigen Strom zwischen diese
Klemmen anzulegen, und wenn die Sicherung F1 durch den übermäßigen Strom
durchgeschmolzen wird, wenn die Beleuchtungseinheit 1 erstmalig
benutzt wird, bleiben die Klemmen danach in einem nichtleitenden
Zustand, der anzeigt, dass die Beleuchtungseinheit 1 keine
neue Einheit ist.
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Die
Schaltdrähte
B1–B4
sind ein Abschnitt zum Speichern der Typinformation über jede
Beleuchtungseinheit 1. Je nachdem, welche Schaltdrähte 52–55 verbunden
sind, können
mehrere Einzelinformationen erhalten werden.
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3(B) zeigt ein Beispiel. In der Tabelle von 3(B) wird je nachdem, ob ein Schaltdraht
B1 verbunden (jeweils AN oder AUS) ist oder nicht, zwischen zwei
Typen von Beleuchtungslampen unterschieden, nämlich eine Lampe mit 150 W
Leistung und eine Lampe mit 180 W Leistung. AN/AUS-Zustände der übrigen Schaltdrähte B2–B4 geben
an, welche Lampenlebensdauer, 1000 Stunden, 3000 Stunden oder 6000
Stunden, die Beleuchtungseinheit 1 aufweist.
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Welche
Schaltdrähte
B1–B4
zwischen den jeweiligen Schaltdrahtklemmenpaaren 52–55 zu
verbinden sind, wird abhängig
vom Typ und den Eigenschaften der montierten Beleuchtungslampe 2 entschieden,
und ein Hersteller stellt die EIN/AUS-Zustände der Klemmenpaare vor dem
Versand der Beleuchtungseinheit 1 ein. Wenn die optische
Vorrichtung mit der Beleuchtungseinheit 1 die offenen oder geschlossenen
Zustände
der Schaltdrahtklemmen 52–55 an den Ausgangsklemmen
C4–C7
misst, wird auf diese Weise der Typ und die Lebensdauer der Beleuchtungseinheit 1 gemessen.
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In
der Beleuchtungseinheit 1 ist die Leitung 26,
die aus dem Elektrodenkernstab 22b der Beleuchtungslampe 2 geführt ist,
wie bereits beschrieben, um den Reflexionsspiegel 3 herumgeführt und erreicht
die Rückseite
des Reflexionsspiegels 3, statt durch den Reflexionsspiegel 3 hindurchgeführt zu sein.
Der Reflexionsspiegel 3 benötigt daher kein Durchgangsloch
zum Durchführen
der Leitung 26. Im Unterschied zum Stand der Technik ist
die Reflexionsfläche
frei von einer Verformung, um ein Durchgangsloch herum, bei der
Formung des Reflexionsspiegels 3, oder bei der Führung der
Leitung 26 nach hinten durch das Durchgangsloch, das in
die Reflexionsfläche
gebohrt wurde. Obwohl kein Durchgangsloch für die Leitung 26 im
zentralen Abschnitt des Reflexionsspiegels 3 geformt ist,
kann ein Durchgangsloch im Abschnitt einer Reflexionsfläche 31 des
Reflexionsspiegels 3 gebohrt sein, der außerhalb
seiner effektiven Reflexionsfläche
liegt, zum Beispiel im Randabschnitt der Reflexionsfläche 31.
In diesem Fall ist solch ein Durchgangsloch völlig akzeptabel, solange die
Wirkung des gebohrten Durchgangslochs die effektive Reflexionsfläche des
Reflexionsspiegels nicht nachteilig beeinflusst. Die vorliegende Erfindung
schließt
daher die Anordnung nicht aus, in der das Durchgangsloch für die Leitung
im Abschnitt des Reflexionsspiegels gebohrt ist, der außerhalb der
effektiven Reflexionsfläche
des Reflexionsspiegels liegt. Wenn die Leitung 26 wie oben
beschrieben geführt
ist, ist die Länge
der Leitung lang, und sie ist bevorzugt auf ihrem Weg geklammert,
damit die Leitung nicht lose beweglich ist. Zum Beispiel kann am unteren
Randabschnitt 33 des Reflexionsspiegels 3 ein
Leitungsklammerabschnitt befestigt sein. Die Leitung kann an einer
anderen Stelle als am unteren Randabschnitt 33 geklammert
sein.
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Die
Leitung 26, die zur Rückseite
des Reflexionsspiegels 3 hin geführt ist, ist mit dem Klemmenbrett 6 für den Außenanschluss
verbunden, das am Gehäuse 4 befestigt
ist. Wenn das Klemmenbrett 6 dem Stand der Technik entsprechend
auf der Rückseite
des Reflexionsspiegels 3 befestigt ist, wird der Befestigungsabschnitt
für das
Klemmenbrett 6 einer hohen Temperatur von der leuchtenden
Lampe ausgesetzt, Wärmespannung
tritt dort aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen
dem Glas, aus dem der Reflexionsspiegel besteht, und dem Metallmaterial
des Klemmenbretts auf, und ein Riss kann sich dort bilden, der möglicherweise
zu einem Bruch führt.
Da das Klemmenbrett 6 am Gehäuse 4 befestigt ist,
statt am Reflexionsspiegel 3, tritt solch ein Schaden nicht
auf. Das Klemmenbrett 6 kann an einer Seitenfläche des
Gehäuses 4 befestigt
sein, statt auf der Bodenfläche
des Gehäuses 4.
Es ist sehr zu bevorzugen, dass das Klemmenbrett 6 an einer
anderen Stelle als auf der Reflexionsfläche des Reflexionsspiegels 3 befestigt
ist.
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(Lichtquellenvorrichtung)
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Nun
wird die erfindungsgemäße Lichtquellenvorrichtung
beschrieben, die mit der so aufgebauten Beleuchtungseinheit 1 versehen
ist. 4 ist ein Blockdiagramm der Lichtquellenvorrichtung 100.
Wie gezeigt, umfasst die Lichtquellenvorrichtung 100 eine CPU 101,
einen ROM 102 zum Speichern verschiedener Steuerprogramme,
einen RAM 103, der als Arbeitsbereich bei der Ausführung eines
Programms dient, einen Lampenregler 104 zum Betreiben der Beleuchtungseinheit 1,
um sie unter der Steuerung der CPU 101 einzuschalten, ein
Lampengestell 105, an welchem die Beleuchtungseinheit 1 auf
abnehmbare Weise befestigt ist, und einen Stromkreis 106 zum
Durchschmelzen der Sicherung. Auch ein Speicher 107 ist
vorgesehen, der nicht flüchtig
ist oder von einer Sicherungsbatterie versorgt wird und Informationen
wie z. B. einen Betriebszeit-Zählerstand speichert,
wie weiter unten beschrieben. Ein Schalter S1 wird zum Einschalten/Ausschalten
einer Lampe 2 der Beleuchtungseinheit 1 auf EIN/AUS
gestellt.
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Das
Lampengestell 105 ist mit entsprechenden Anschlussklemmen
(nicht gezeigt) versehen, die jeweils mit Klemmen C1–C9 der
Beleuchtungseinheit 1 verbunden sind, wenn die Beleuchtungseinheit 1 darauf
befestigt ist. Klemmen C4–C7
der Beleuchtungseinheit 1 sind über jeweilige Signalleitungen L1–L4, die über jeweilige
Endwiderstände
R1–R4
mit einer Stromversorgung Vcc verbunden sind, mit jeweiligen Eingabeanschlüssen P1–P4 der
CPU 101 verbunden, und C3 ist geerdet. Klemmen C8 und C9 sind
mit dem Stromkreis 106 zum Durchschmelzen der Sicherung
verbunden, und Lampenstromversorgungsklemmen C1 und C2 sind mit
dem Lampenregler 104 verbunden. Der Stromkreis 106 zum
Durchschmelzen der Sicherung ist seinerseits mit den Eingabe/Ausgabe-Anschlüssen PS–P7 der
CPU 101 verbunden.
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4(B) ist ein schematisches Diagramm des
Stromkreises 106 zum Durchschmelzen der Sicherung. Wie
gezeigt, ist die Klemme C8 der Sicherung F1 der Beleuchtungseinheit 1 mit
der Stromversorgung Vcc verbunden, und die andere Klemme C9 ist
mit einem Transistor Q1 verbunden. Wenn die Stromversorgung Vcc
eingeschaltet wird, während die
Sicherung F1 stromleitend ist, wird der Transistor Q1 eingeschaltet,
wodurch der Spannungspegel am Eingabeanschluss P8 auf "0" herabgesetzt wird. Wenn der Ausgabeanschluss
P9 an der CPU 101 auf "V' hochgesetzt wird,
wird ein Transistor Q2 eingeschaltet, was bewirkt, dass ein Strom
durch die Sicherung F1 fließt,
und die Sicherung F1 dadurch durchschmilzt. R11–R16 bezeichnen Widerstände.
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Nun
wird die Beleuchtungssteuervorgang der Lichtquellenvorrichtung 100 beschrieben.
Es wird angenommen, dass drei Typen (A, B und C) von Beleuchtungseinheiten 1 verfügbar sind,
wie in einer Tabelle in 5 gezeigt. Eine Einheit A ist
eine Lampe mit 150 W Leistung, die eine Lampenlebensdauer von 3000
Stunden aufweist und eine ganz neue Einheit ist, die niemals zuvor
benutzt wurde. Eine Einheit B ist ein Lampe mit 150 W Leistung,
die eine Lampenlebensdauer von 6000 Stunden aufweist und bereits
benutzt wurde. Eine Einheit C ist eine Lampe mit 180 W Leistung,
die eine Lampenlebensdauer von 1000 Stunden aufweist und bereits
benutzt wurde. In diesem Fall werden diese Informationen im nichtflüchtigen
Spei cher 107 gespeichert, und auch die letzten Betriebszeit-Zählerstände für die Einheiten
B und C werden gespeichert.
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Bezug
nehmend auf 6 wird nun der Beleuchtungssteuervorgang
der Lichtquellenvorrichtung 100 beschrieben, wenn von den
drei Einheiten A–C
die neue Einheit A ausgewählt
wird. Wenn der Netzschalter der Beleuchtungseinheit A eingeschaltet
wird, wird der Schalter S1 eingeschaltet, und die Zustände an den
Eingabeanschlüssen
P1–P4
und P8 werden gelesen (Schritte ST1, ST2).
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Auf
der Basis der Bestimmung, ob der Zustand am Eingabeanschluss P8 "0" ist, wird eine Bestimmung durchgeführt, ob
die Beleuchtungseinheit A eine neue ist (Schritt ST3). Bezugnehmend
auf das in 7 gezeigte Flussdiagramm, ist
die Einheit A eine ganz neue Einheit, die Sicherung F1 ist in ihrem stromleitenden
Zustand, und wenn der Schalter Si eingeschaltet wird, wird der Spannungspegel
am Eingabeanschluss P8 auf "1" hochgesetzt (Schritt ST31).
Der Betriebszeit-Zählerstand,
der von einer Zählerfunktion
der CPU 101 zum Zählen
der Lampenbetriebszeit gegeben wird, wird auf Null zurückgesetzt
(Schritt ST32). Das heißt,
der Betriebszeit-Zählerstand,
der bis dahin im Speicher 107 gespeichert wurde, wird gelöscht. Der
Ausgabeanschluss P9 wird auf "1" hochgesetzt, wodurch
der Transistor Q2 eingeschaltet wird, was zur Folge hat, dass ein übermäßiger Strom
durch die Sicherung F1 fließt
und die Sicherung F1 durchschmilzt (Schritt ST33, siehe 4(B)). Wenn die Sicherung F1 durchgeschmolzen
ist, wird der Pegel am Eingabeanschluss P8 auf "0" herabgesetzt.
Wenn der Eingabeanschluss P8 auf "0" ist,
wird bestimmt, dass die Beleuchtungseinheit gebraucht ist, und wenn
der Eingabeanschluss P8 auf "1" ist, wird bestimmt,
dass die Beleuchtungseinheit neu ist.
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Um
wieder auf das Flussdiagramm in 6 zurückzukommen,
nach der Bestimmung, ob die Einheit neu oder alt ist, wird die Lampenleistung
auf der Basis des Zustands am Eingabeanschluss P1 bestimmt, nämlich auf
der Basis der Bestimmung, ob der Schaltdraht B1 auf dem Lampeninformationsspeicherblock 5 in
der Beleuchtungseinheit A verbunden ist, und die CPU 101 steuert
einen Leistungssteuerstromkreis CT1 im Lampenregler 104 über ihren
Ausgabeanschluss P6 so, dass die Beleuchtungseinheit A mit der gemessenen
Lampenleistung aufleuchtet (Schritte ST4, STS und ST6). Eine Lampennennleistung
von 150 W wird gewählt,
weil die Beleuchtungseinheit 1 mit dem Schaltdraht B1 in
seinem verbundenen Zustand auf eine Lampenleistung von 150 W eingestellt
ist.
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Die
Lampenlebensdauer wird dann den Zuständen an den Ausgabeanschlüssen P3,
P4 entsprechend gemessen. Das heißt, die Lampenlebensdauer wird
abhängig
davon bestimmt, ob die Schaltdrähte
B3, B4 verbunden sind (Schritte ST7–ST11). Auch wenn die Messung
der Lampenlebensdauer auf der Basis der Zustände der Ausgabeanschlüsse P2–P4 völlig akzeptabel
ist, kann die Lampenlebensdauer auf der Basis von nur zwei von den
drei Anschlüssen
in dieser Ausführungsform
bestimmt werden, wie in 5 gezeigt.
-
Auf
diese Weise wird durch Messen der Zustände der Eingabeanschlüsse bestimmt,
welcher Typ von Einheit, A bis C, als Beleuchtungseinheit 1 eingebaut
ist. In diesem Fall wird bestimmt, dass eine neue Beleuchtungseinheit
A eingebaut ist.
-
Dann
wird ein Lampenzeitbestimmungsvorgang durchgeführt, um zu bestimmen, ob die
Lampenlebensdauer abläuft
(Schritt ST12). Wie in 8 gezeigt, wird in diesem Schritt
ein Betriebszeit-Zählerstand
t1 der Einheit A aus dem Speicher 107 gelesen und in ein
vorgegebenes Register im RAM 103 geschrieben (Schritt ST121).
Dann wird die Lampenlebensdauer t2 der Einheit A gelesen und in
ein Register im RAM 103 geschrieben (Schritt ST122). Es wird
eine Bestimmung durchgeführt,
ob der Betriebszeit-Zählerstand
t1 kürzer
ist als die Lampenlebensdauer t2 (Schritt ST123). Da die Einheit
A hier neu ist, ist der Betriebszeit-Zählerstand t1 null, und die
Steuerungsfolge geht von Schritt ST123 zu "JA" über.
-
Um
auf das Flussdiagramm in 6 zurückzukommen, nach der Bestimmung,
ob die Lampenlebensdauer abläuft
oder nicht, geht die Steuerungsfolge zu Schritt ST13 über, um
die Lampe einzuschalten, es sei denn, die Lampenlebensdauer läuft ab. Die
Schritte ST14–ST16
werden danach wiederholt, bis der Schalter S1 ausgeschaltet wird.
Das heißt,
die Lampenbetriebszeit wird von der Zählerfunktion der CPU 101 gezählt und
wird benutzt, um den Betriebszeit-Zählerstand zu aktualisieren,
der im Register zur Speicherung des Betriebszeit-Zählerstands
im RAM 103 gespeichert wird. Gleichzeitig wird bei Ablauf
der Lebensdauer ein Warnanzeige-Steuervorgang durchgeführt, wie
in 9 gezeigt.
-
Im
Warnanzeige-Steuervorgang, der in 9 gezeigt
wird, werden die Betriebszeitkonstante t3 und die Lampenlebensdauer
t4 beide aus dem RAM 103 gelesen (Schritt ST151 und ST152),
um zu bestimmen, ob die Lampenbetriebszeit t3 um 100 Stunden kürzer als
die Lampenlebensdauer t4 ist (Schritt ST153). Wenn die Zeit t3 kürzer als
die Zeit t4 minus 100 Stunden ist, geht die Steuerungsfolge zu Schritt
ST155 über,
wo die Betriebszeitzählung durchgeführt wird,
und springt dann zum Steuerfluss in 6 zurück. Wenn
der Betriebszeit-Zählerstand die
Lampenlebensdauer minus 100 Stunden übersteigt, wird ein Warnanzeigevorgang
eingeleitet, um den Benutzer zu warnen, dass die Lampenlebensdauer
bald abläuft
(Schritt ST154). Da hier die neue Einheit A eingebaut ist, erfolgt
keine Warnanzeige. Nach den Schritten ST155 und ST156 springt die Steuerungsfolge
zum Steuerfluss in 6 zurück.
-
Wenn
in Schritt ST16 von 6 der Schalter SI aus ist, geht
die Steuerungsfolge in Schritt ST16 zu Schritt ST17 und dann zu
Schritt ST18 über,
wo der Betriebszeit-Zählerstand
t1 auf t3 im Speicher 107 aktualisiert wird, und die Steuerungsfolge
wird beendet.
-
Wenn
die Beleuchtungseinheit C, die im Lampengestell 105 benutzt
worden ist, eingebaut wird, ist die Steuerungsfolge wie folgt. Es
wird nun angenommen, dass die Beleuchtungseinheit C einen Betriebszeit-Zählerstand
t1 von 900 Stunden bei einer Lampenlebensdauer von 1000 Stunden
erreicht hat.
-
Bezug
nehmend auf das Flussdiagramm in 6, wird
in Schritt ST3 bestimmt, dass die Einheit keine neue Einheit ist,
da die Sicherung F1 in der Beleuchtungseinheit C schon durchgeschmolzen
ist. Deshalb wird der Betriebszeit-Zählerstand t1, der im Speicher 107 gespeichert
ist, weitergespeichert, ohne gelöscht
zu werden. In Schritt ST6 wird die Lampenleistung von 180 W gemessen,
und in Schritt ST9 wird die Lampenlebensdauer von 1000 Stunden gemessen.
Da in Schritt ST15 ermittelt wird, dass der Be triebszeit-Zählerstand
länger
ist als die Lampenlebensdauer minus 100 Stunden, wird die Warnanzeige
durchgeführt,
wie in 9 gezeigt.
-
In
einer Form der Warnanzeige kann die Luminanz der Lichtquelle reduziert
werden, indem der Lampenregler 104 so geregelt wird, dass
die Steuerleistung für
die Lampe gesenkt wird. In einer anderen Form der Warnanzeige kann
die Lichtquelle an und aus blinken. Die Lichtquellenvorrichtung
kann, wenn sie mit einem Display versehen ist, eine optische Anzeige
ausgeben, die anzeigt, dass der Ablauf der Lebensdauer bevorsteht.
Die Lichtquellenvorrichtung kann, wenn sie mit einer audiovisuellen
Anzeigefunktion versehen ist, eine audiovisuelle Meldung ausgeben,
die anzeigt, dass der Ablauf der Lebensdauer bevorsteht. Ferner
ist die optische Vorrichtung, an welcher die Lichtquellenvorrichtung 100 befestigt
ist, eine Projektionsanzeigevorrichtung, weshalb die Helligkeitsabnahme
der der Projektionsleinwand in einer Form der Warnung genutzt wird,
oder in einer anderen Form der Warnung das Vorhandensein einer Anzeige
in einer Ecke der Projektionsleinwand, dass der Ablauf der Lebensdauer
bevorsteht. Die Projektionsanzeigevorrichtung kann selbst eine Warnanzeige
an ihrem Gehäuse
aufweisen. Daher warnt diese Ausführungsform den Benutzer vor
Ablauf der Lebensdauer, dass der Ablauf der Lampenlebensdauer bevorsteht,
damit der Benutzer sich vorbereiten kann, indem er zum Beispiel
eine neue Lampe bereithält.
-
Wenn
trotz der ständigen
oder anhaltenden Warnanzeige kein Lampenaustausch durchgeführt wird,
erreicht der Betriebszeit-Zählerstand
t3 die Lampenlebensdauer t1. Wenn der Betriebszeit-Zählerstand
die Lampenlebensdauer erreicht, springt die Steuerungsfolge von
Schritt ST12 oder ST15 zu Schritt ST17, wo die Ausschaltung der
Beleuchtungseinheit 1 erzwungen wird, wie in 6 gezeigt.
Mit dieser Anordnung wird verhindert, dass die Beleuchtungseinheit
nach Ablauf ihrer Lebensdauer verwendet wird.
-
Neben
den obigen Funktionen ist die Lichtquellenvorrichtung 100 bevorzugt
mit einer Funktion versehen, die beim Austausch der Lampe 2 die
automatische Luminanzanpassung einer neuen Lampe 2 erlaubt.
Wenn zum Beispiel die Warnung vor dem Ablauf der Lebensdauer erfolgt,
wird die Luminanz der Lampe 2 gespeichert. Wenn eine neue
an Stelle der alten eingeschaltet wird, wird die Luminanz der Lampe
unter der Steuerung der CPU 101 automatisch so geregelt,
dass keine wesentliche Luminanzänderung vor
und nach dem Austausch auftritt.
-
(Erste Modifikation der
Lichtquellenvorrichtung)
-
10 zeigt eine Modifikation der Lichtquellenvorrichtung 100.
Eine Lichtquellenvorrichtung 100A dieser Modifikation unterscheidet
sich im Aufbau eines Lampeninformationsspeicherblocks 5A in einer
Beleuchtungseinheit 1A und eines Lampengestells 105A zum
Abtasten der Information, die vom Lampeninformationsspeicherblock 5A erhalten
wird, und der Rest des Aufbaus der Lichtquellenvorrichtung 100A bleibt
der gleiche wie bei der Lichtquellenvorrichtung 100. Nur
auf die Unterschiede zwischen beiden Vorrichtungen wird hier eingegangen.
Die Beleuchtungseinheit 1A der vorliegenden Erfindung weist
als Lampeninformationsspeicherblock 5A Flächen 52A–55A auf,
die auf selektive Weise so eingestellt werden können, dass sie reflektierend
oder nichtreflektierend sind, statt Schaltdrähte B1–B4 zu verwenden. Das Lampengestell 105A weist
einen Abtastblock 109 auf, der aus vier Photokopplerpaaren 109-1 bis 109-4 besteht,
die den Flächen 52A–55A jeweils
kontaktlos gegenüberliegen.
Die Ausgangsenden der Photokoppler sind jeweils mit den Eingabeanschlüssen P1–P4 an der
CPU 101 verbunden. In dieser Modifikation sind die Flächen 52A und 55A wie
gezeigt so eingestellt, dass sie lichtreflektierend sind, während die übrigen Flächen 53A und 55A so
eingestellt sind, dass sie nicht reflektierend sind. Die Ausgaben
der Photokoppler 109-2 und 109-4, die der reflektierenden
Fläche
gegenüberliegen,
weisen einen niedrigen Pegel auf, während die der übrigen Photokoppler
einen hohen Pegel aufweisen. Die Information über den Lampentyp und die Eigenschaften,
die von den vier Flächen
erhalten wird, wird den Ausgaben entsprechend gemessen.
-
Da
die Information, die vom Lampeninformationsspeicherblock SA erhalten
wird, in dieser Modifikation auf kontaktlose Weise optisch abgetastet
wird, ist der Störungseintritt
an den Eingabeanschlüssen P1–P4 weniger
wahrscheinlich, und die Zuverlässigkeit
der Vorrichtung wird im Vergleich zur Messtechnik der Beleuchtungslampe 1,
wo ein physikalischer Kontaktzustand vorliegt, erhöht. Die
Zuverlässigkeit der
Vorrichtung wird dadurch zusätzlich
erhöht,
das es nicht notwendig ist, Störungen
wie z. B. fehlerhafte Messungen zu berücksichtigen, die auf einen
physikalischen Kontaktfehler zurückzuführen sind.
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(Zweite Modifikation der
Lichtquellenvorrichtung)
-
In
den obigen Lichtquellenvorrichtungen 100, 100A sind
die Beleuchtungseinheiten 1, die darin eingebaut sind,
so aufgebaut, dass die Lampeninformationsspeicherblöcke 5, 5A den
Lampentyp (Nennleistung) und Lampeneigenschaften (neue Einheit oder
nicht, und Lampenlebensdauer) speichern. Ein Lampeninformationsspeicherblock
kann zum Beispiel aus einem nichtflüchtigen Speicher bestehen,
um mehr Lampeninformation zusammen mit diesen Informationen zu speichern,
oder um eine Aktualisierung der Lampeninformation zu erlauben.
-
In
den Lichtquellenvorrichtungen 100, 100A speichert
der Speicher 107 vorrichtungsseitig die Information über den
Typ der Beleuchtungseinheit, der an die Lampengestelle 105, 105A befestigt
werden kann, die Lampennennleistung und den Betriebszeit-Zählerstand.
Alternativ dazu kann der Lampeninformationsspeicherblock in der
Beleuchtungseinheit den Betriebszeit-Zählerstand auf eine aktualisierbare Weise
speichern. Die Restlebensdauer kann dort auf aktualisierbare Weise
gespeichert werden.
-
Wenn
eine Anordnung zum aktualisierbaren Speichern des Betriebszeit-Zählerstands
in das Design des Lampeninformationsspeichers aufgenommen wird,
ruft die Lichtquellenvorrichtung den letzten Betriebszeit-Zählerstand
aus der Beleuchtungseinheit ab und zählt die Betriebszeit fort,
solange die Beleuchtungslampe in Betrieb ist, und nach dem Gebrauch
wird der resultierende Betriebszeit-Zählerstand benutzt, um den in
der Beleuchtungseinheit gespeicherten Betriebszeit-Zählerstand
zu aktualisieren. Wenn dementsprechend eine Anordnung zum aktualisierbaren
Speichern der Restlebensdauer der Lampe in das Design des Lampeninformationsspeichers
aufgenommen wird, ruft die Lichtquellenvorrichtung die Restlebensdauer
aus der Beleuchtungseinheit ab und zählt die Betriebszeit fort,
solange die Beleuchtungslampe in Betrieb ist, und nach dem Gebrauch
wird eine aktuelle Restlebensdauer, die erhalten wird, indem der
resultierende Betriebszeit-Zählerstand
von der letzten Restlebensdauer subtrahiert wird, benutzt, um die
in der Beleuchtungseinheit gespeicherte Restlebensdauer zu aktualisieren.
-
Wenn
die Beleuchtungseinheit auf diese Weise mit dem Lampeninformationsspeicher
versehen ist, um den Betriebszeit-Zählerstand oder die Restlebensdauer
auf aktualisierbare Weise zu speichern, wird die Speicherkapazität der Lichtquellenvorrichtung
entsprechend reduziert, und wenn mehrere Beleuchtungseinheiten des
gleichen Typs gleichzeitig benutzt werden, bestimmt die Lichtquellenvorrichturig
stets die Lampenlebensdauer V um eine korrekte Warnanzeige auszugeben,
und die Bestimmung der Lebensdauer wird korrekt durchgeführt. Wenn
eine Beleuchtungseinheit des gleichen Typs, die in einer anderen
Lichtquellenvorrichtung benutzt wurde, in die obenbeschriebenen
Lichtquellenvorrichtungen 100, 100A eingebaut
wird, gilt der Betriebszeit-Zählerstand,
der im Speicher 107 gespeichert ist, nicht für die gerade
eingebaute, was eine falsche Abtastung der Lampenlebensdauer zur Folge
haben kann. Da die Beleuchtungseinheit in dieser Modifikation den
Betriebszeit-Zählerstand
und die Restlebensdauer der Beleuchtungseinheit selbst speichert,
bestimmt die Lichtquellenvorrichtung die Lampenlebensdauer stets
und auf genaue Weise.
-
(Projektionsanzeigevorrichtung)
-
Nun
wird eine Projektionsanzeigevorrichtung beschrieben, in welcher
die vorliegende Erfindung implementiert ist. Die Projektionsanzeigevorrichtung trennt
einen weißen
Lichtstrahl aus der Lichtquellenvorrichtung 100, die der
vorliegenden Erfindung entsprechend aufgebaut ist, in rote, blaue
und grüne Lichtstrahlen,
führt jeden
Farblichtstrahl durch ein jeweiliges Lichtventil, das aus einer
Flüssigkristallplatte besteht,
um jeden Lichtstrahl der Bildinformation entsprechend zu modulieren,
führt die
modulierten Farblichtstrahlen zusammen und vergrößert und projiziert sie durch
eine Projektionslinse auf eine Leinwand.
-
(Allgemeiner Aufbau)
-
11 ist
eine Außenansicht
der Projektionsanzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Die Projektionsanzeigevorrich tung 200 weist
ein rechteckiges parallelopipedes Außengehäuse 202 auf. Das Außengehäuse 202 ist im
Wesentlichen aus einem oberen Kasten 203, einem unteren
Kasten 204 und einem vorderen Kasten 205 aufgebaut,
der die Vorderseite der Vorrichtung definiert. Der vordere Abschnitt
der Projektionslinseneinheit 206 springt vom Zentrum des
vorderen Kastens 205 vor.
-
12 zeigt die Lagebeziehung der Komponenten
im Inneren des Außengehäuses 202 der
Projektionsanzeigevorrichtung 200. Wie gezeigt, ist eine Stromversorgungseinheit 207,
die den Lampenregler 104 umfasst, im hinteren Abschnitt
innerhalb des Außengehäuses 202 untergebracht.
Vor der Stromversorgungseinheit 207 ist eine Beleuchtungseinheit 1 der
erfindungsgemäßen Lichtquellenvorrichtung 100 angeordnet.
Eine optische Einheit 209 ist ebenfalls davor angeordnet.
Die Projektionslinseneinheit 206 ist so eingebaut, dass
ihr Basisendabschnitt in der Mitte der Vorderseite der optischen
Einheit 209 angeordnet ist. Auf einer Seite der optischen
Einheit 209 ist eine Schnittstellenplatine 211 mit
einer Eingabe/Ausgabe-Schnittstellenschaltung angeordnet, die im
Gehäuse
von vorne nach hinten verläuft,
und eine Videoplatine 212 mit einer Videosignalverarbeitungsschaltung
verläuft
parallel zur Schnittstellenplatine 211. Eine Steuerungsplatine 213 zum
Betreiben und Steuern der Vorrichtung ist über der Beleuchtungseinheit 1 und
der optischen Einheit 209 angeordnet. Die Steuerungsplatine 213 weist
eine Steuerschaltung (siehe 4) auf,
um die Lampe zu betrieben. Lautsprecher 214R, 214L sind
jeweils in den linken vorderen und rechten vorderen Ecken der Vorrichtung
eingebaut.
-
Ein
Saugventilator 215A zur Kühlung ist in der Mitte, der
Oberseite der optischen Einheit 209 installiert, und ein
Umwälzventilator 215B zum
Erzeugen eines Kühlluftstroms
ist in der Mitte der Unterseite der optischen Einheit 209 angebracht.
Ferner ist ein Abluftventilator 216 auf der Rückseite
der Beleuchtungseinheit 208 angebracht, der von Innen einer
Seite der Vorrichtung zugewandt ist. Auf einer Seite der Stromversorgungseinheit 207,
die nahe an den hinteren Enden der Platinen 211, 212 liegt,
ist ein Hilfskühlgebläse 217 angeordnet,
um einen Kühlluftstrom
vom Sauglüfter 215A in
die Stromversorgungseinheit 207 zu saugen.
-
Über der
Stromversorgungseinheit 207 ist auf der linken Seite der
Vorrich tung ein Diskettenlaufwerk (FDD) 218 angeordnet.
-
Optische Einheit
und optisches System
-
13 zeigt
die optische Einheit 209 und Projektionslinseneinheit 206,
die aus dem Gehäuse ausgebaut
sind. Wie gezeigt, weist die optische Einheit 209 optische
Elemente auf, die mit Ausnahme einer Prismeneinheit 910,
die ein Farbzusammenführungsmittel
darstellt, zwischen oberen und unteren Lichtleitern 901, 902 liegen.
Der obere Lichtleiter 901 und der untere Lichtleiter 902 sind
jeweils mit Befestigungsschrauben am oberen Kasten 203 und
unteren Kasten 204 befestigt. Der obere und der untere Lichtleiter 90101 902 sind
auch mit Befestigungsschrauben an den Seiten der Prismeneinheit 910 befestigt.
Die Prismeneinheit 910 ist mit Befestigungsschrauben an
der inneren Seite einer dicken Kopfplatte 903 aus Spritzguss
befestigt. Der Basisabschnitt der Projektionslinseneinheit 206 ist
durch Bolzen mit der Vorderseite der Kopfplatte 903 verbunden.
-
14(A) veranschaulicht ein optisches System,
das in der optischen Einheit 209 integriert ist. Das in
der optischen Einheit 209 integrierte optische System wird
Bezug nehmend auf 14(A) beschrieben.
Das optische System dieser Ausführungsform
umfasst eine Beleuchtungslampe 2, die ein Bestandteil der
Beleuchtungseinheit 1 ist, und ein optisches System zur
Beleuchtung 923, das eine Integrationslinse 921 (erste
Linsenplatte) und eine Integrationslinse 922 (zweite Linsenplatte)
als optische Elemente zur einheitlichen Beleuchtung umfasst. Das optische
System umfasst außerdem
ein optisches System zur Farbentrennung 924, um einen weißen Lichtstrahl
W, der vom optischen System zur Beleuchtung 923 emittiert
wird, in rote, grüne
und blaue Farblichtstrahlen R, G und B zu trennen, drei Flüssigkristall-Lichtventile 925R, 925G und 925B als
Lichtventile, um die Farblichtstrahlen jeweils zu modulieren, die
Prismeneinheit 910 als ein optisches System zur Farbzusammenführung, um
die modulierten Farblichtstrahlen zusammenzuführen, und die Projektionslinseneinheit 206,
um den zusammengeführten
Lichtstrahl zu vergrößern und
ihn auf die Fläche einer
Leinwand 210 zu projizieren. Auch ein Lichtleitsystem 927 ist
vorgesehen, um den blauen Farblichtstrahl B von den Farblichtstrahlen,
die vom optischen System zur Farbentrennung 924 getrennt
wurden, zu einem Flüssigkristall-Lichtventil 925B zu
leiten.
-
Als
Lampe 2 kann eine Halogenlampe, eine Metall-Haloid-Lampe
oder eine Xenon-Lampe verwendet werden. Das optische System zur
einheitlichen Beleuchtung 923 ist mit einem Reflexionsspiegel 931 versehen,
der die optische Mittelachse Ia des Ausgabelichts vom optischen
System zur Beleuchtung in einem rechten Winkel zur Vorderseite der
Vorrichtung hin krümmt.
Die Integrationslinsen 921, 922 sind so angeordnet,
dass sie rechtwinklig zueinander liegen, wobei der Spiegel 931 dazwischen
angeordnet ist.
-
Das
Ausgabelicht von der Lampe 2, das die Integrationslinse 921 durchläuft, wird
als ein Sekundärlichtquellenbild
auf die Einfallsfläche
jeder Linse, aus denen die Integrationslinse 922 aufgebaut
ist, gerichtet, und das Ausgabelicht von der Integrationslinse 922 beleuchtet
einen zu beleuchtenden Gegenstand.
-
Das
optische System zur Farbentrennung 924 umfasst einen blau/grün reflektierenden
dichroitischen Spiegel 941, einen grün reflektierenden dichroitischen
Spiegel 942 und einen Reflexionsspiegel 943. Der
blaue Lichtstrahl B und der grüne
Lichtstrahl G, die im weißen
Lichtstrahl W enthalten sind, werden zuerst vom blau/grün reflektierenden
dichroitischen Spiegel 941 in einem rechten Winkel zum grün reflektierenden
Spiegel 942 reflektiert.
-
Der
rote Lichtstrahl R wird durch den blau/grün reflektierenden dichroitischen
Spiegel 941 durchgelassen, wird vom dahinterliegenden Spiegel 943 in
einem rechten Winkel reflektiert, und wird der Prismeneinheit 910 über den
Austrittsabschnitt 944 für den roten Lichtstrahl zugeführt. Von
den blauen und grünen
Lichtstrahlen B und G, die vom Spiegel 941 reflektiert
werden, wird nur der grüne
Lichtstrahl G vom grün
reflektierenden Spiegel 942 in einem rechten Winkel reflektiert
und der Prismeneinheit 910 über den Austrittsabschnitt 945 für den grünen Lichtstrahl
zugeführt.
Der blaue Lichtstrahl B, der durch den Spiegel 942 durchgelassen
wird, wird über
den Austrittsabschnitt 946 für den blauen Lichtstrahl dem Lichtleitsystem
zugeführt.
In dieser Ausführungsform sind
die Entfernungen vom Austrittsab schnitt des weißen Lichtstrahls des optischen
Systems zur einheitlichen Beleuchtung bis zu den Austrittsabschnitten 944, 945 und 946 im
optischen System zur Farbentrennung so eingestellt, dass sie gleich
sind.
-
Sammellinsen 951, 952, 954 sind
jeweils an den Austrittsseiten der Austrittsabschnitte 944, 945 und 946 für die drei
Farben im optischen System zur Farbentrennung 924 angeordnet.
Die Farblichtstrahlen von den jeweiligen Austrittsabschnitten 944, 945 werden
durch die Sammellinsen 951, 952 parallel gemacht.
-
Der
rote und der grüne
Lichtstrahl R, G von den Farblichtstrahlen R, G und B, die auf diese
Weise parallel gemacht wurden, werden in die Flüssigkristall-Lichtventile 925R, 925G eingeleitet,
um dort moduliert zu werden, und Bildinformation wird jedem Farblichtstrahl
vermittelt. Das heißt,
diese Lichtventile werden der Bildinformation entsprechend durch nicht
dargestellte Betriebsmittel schaltgesteuert, und die dort durchlaufenden
Farblichtstrahlen werden auf diese Weise moduliert. Jedes bekannte
Mittel kann hierin als Betriebsmittel verwendet werden. Der blaue
Lichtstrahl B andererseits wird durch das Lichtleitsystem 927 zum
Flüssigkristall-Lichtventil 925B geleitet,
wo er ebenfalls der Bildinformation entsprechend moduliert wird.
Die Lichtventile in dieser Ausführungsform
können
solche sein, die einen Polysilicium-Dünnschichttransistor als Schaltelement
verwenden.
-
Das
Lichtleitsystem 927 umfasst einen Eingangsreflexionsspiegel 971,
einen Ausgangsreflexionsspiegel 972, eine Zwischenlinse 973,
die zwischen diesen Spiegeln angeordnet ist, und eine Sammellinse 953,
die vor der Flüssigkristallplatte 925B angeordnet
ist. Von den Längen
der optischen Wege der Farblichtstrahlen von der Beleuchtungslampe 2 bis
zu den jeweiligen Flüssigkristallplatten
ist die Länge
des optischen Wegs des blauen Lichtstrahls B die längste, weshalb
der blaue Lichtstrahl den größten Verlust
erleidet. Durch Anordnen des Lichtleitsystems 927 wird
der Lichtverlust, den der blaue Lichtstrahl erleidet, jedoch begrenzt.
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Die
durch die jeweiligen Flüssigkristall-Lichtventile 92SR, 925G und 925B modulierten
Farblichtstrahlen werden in das optische System zur Farbzusammenführung 910 eingeleitet,
um dort zusammengeführt
zu werden. In dieser Ausführungsform
besteht das optische System zur Farbzusammenführung aus der Prismeneinheit 910 mit
einem dichroitischen Prisma. Ein Farbbild, das hier zusammengeführt wird,
wird durch die Projektionslinseneinheit 6 auf die Leinwand 210 an
einer vorgegeben Position projiziert.
-
Lampengestell
-
15 ist
eine Querschnittsansicht der Beleuchtungseinheit 1 entlang
einer Linie B-B in 12. Wie aus 1, 2 und 15 zu
ersehen, besteht das Lampengestell, das auf der Seite der Projektionsanzeigevorrichtung
geformt ist, aus einem Lampenaußengehäuse 4A.
Das Lampengehäuse 4 der
Beleuchtungseinheit 1 ist auf abnehmbare Weise im Außengehäuse 4A eingebaut.
Der untere Kasten 204 weist eine Öffnung 204a auf, die
normalerweise durch einen Deckel 204b verschlossen ist.
Die Beleuchtungseinheit 1 wird bei geöffnetem Deckel 204b durch
die Öffnung 204a in
das Außengehäuse 4A eingebaut
und aus diesem ausgebaut.
-
In
der Projektionsanzeigevorrichtung 200 mit diesem Aufbau
zählt die
Lichtquellenvorrichtung 100 ständig die Betriebszeit der Beleuchtungseinheit 1, vergleicht
den Betriebszeit-Zählerstand
mit der Lampenlebensdauer, und schaltet die Lampe auf erzwungene
Weise aus, wenn ihre Lebensdauer abgelaufen ist. Wenn der Betriebszeit-Zählerstand
die Lampenlebensdauer abzüglich
einer vorgegebenen Zeit erreicht, zum Beispiel minus 100 Stunden,
führt die Lichtquellenvorrichtung 100 einen
Warnanzeige-Steuervorgang durch, um eine Aufforderung zum Lampenaustausch
auszugeben (siehe Diagramme in 6 bis 9).
Dadurch wird ein Nachlassen des Farbgleichgewichts und der Helligkeit
eines projizierten Bilds vermieden, das auf die Weiterverwendung der
Beleuchtungslampe nach dem Ablauf ihrer Lebensdauer zurückzuführen ist.
Da die Warnanzeige, die warnt, dass ein Lampenaustausch erforderlich
ist, erfolgt, bevor solche Probleme auf treten, kann der Benutzer
praktischerweise über
den bevorstehenden Ablauf der Lebensdauer informiert werden, bevor
die Lampenlebensdauer tatsächlich
abgelaufen ist.
-
In
einer Form der Warnanzeigesteuerung, um zu warnen, dass der Ablauf
der Lebensdauer einer Lampe bevorsteht, wird die Helligkeit des
projizierten Bilds geändert.
Das heißt,
von dem Zeitpunkt an, an dem der Betriebszeit-Zählerstand die Lebensdauer abzüglich einer
vorgegeben Zeit überschreitet, zum
Beispiel minus 100 Stunden, bis zum Ablauf der Lampenlebensdauer
wird der reduzierte Helligkeitszustand des projizierten Bilds erzwungen,
und solch eine Helligkeitsänderung
zeigt dem Benutzer an, dass der Ablauf der Lampenlebensdauer bevorsteht. Alternativ
dazu kann in einer Ecke des projizierten Bilds oder anderswo ein
Lampensymbol als Warnanzeige angezeigt werden.
-
Bezug
nehmend auf 1 und 2,
ist der vor dem Reflexionsspiegel 3 befindliche Abschnitt 26a der
Leitung 26, die aus dem Ende 24a der Emissionsröhre 21 der
Beleuchtungseinheit 1 geführt ist, allgemein vertikal
nach unten geführt.
Diese Anordnung bietet die folgenden Vorteile.
-
14(B) zeigt die Lagebeziehung zwischen
der Integrationslinse 921 und der Leitung 26. Die
Integrationslinse 921, die das optische System zur einheitlichen
Beleuchtung darstellt, besteht aus einer Anzahl von rechteckigen
Linsen 921a, die in einer vertikal und horizontal verlaufenden
Anordnung verspleißt
sind. Das Zentrum der Integrationslinse 921 ist typischerweise
mit dem Zentrum der Lampe 2 optisch ausgerichtet. Wenn
die Leitung 26 vertikal ausgerichtet ist, wird sie mit
einer Spleißlinie 921b (einer
Nut der Linsenstruktur) der rechteckigen Linsen 921a in
der Integrationslinse 921 ausgerichtet sein. Dadurch wird
der Schatten der Leitung 26 nicht auf die rechteckigen
Linsen 921a der Integrationslinse 921 geworfen.
Mit dieser Anordnung wird eine einheitliche Beleuchtung erreicht,
die frei vom Schatten der Leitung 26 ist.
-
Es
ist völlig
akzeptabel, wenn die Leitung 26 entlang der Spleißlinie 921b der
rechteckigen Linsen 921a nach unten geführt wird. Alternativ dazu kann die
Leitung 26 nach links oder nach rechts horizontal entlang
der Spleißlinie 921c der
rechteckigen Linsen 921a über die Integrationslinse 921 geführt werden. Wenn
die Spleißlinie
in einem gewissen Winkel zur Horizontalen oder Vertikalen geneigt
ist, kann die Leitung 26 entlang dieser geneigten Spleißlinie geführt werden.
Die Projektionsanzeigevorrichtung, in der die vorliegende Erfindung
implementiert werden kann, beschränkt sich nicht auf das obige
Beispiel und kann eine mit einem anderen optischen System sein.
-
Neben
der obenbeschriebenen Projektionsanzeigevorrichtung, in welcher
ein Bild von einer Betrachtungsseite der Leinwand auf die Leinwand
projiziert wird, ist auch ein Rückprojektionstyp
verfügbar, um
ein Bild von der Seite zu projizieren, die der Betrachtungsseite
der Leinwand gegenüberliegt.
Die erfindungsgemäße Lichtquellenvorrichtung
ist auf solch eine Rückprojektionsanzeigevorrichtung
anwendbar.
-
Wie
oben beschrieben, umfasst die erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit das
Lampeninformationsspeichermittel zum Speichern der Information über den
Typ und die Eigenschaften der Beleuchtungslampe. Die erfindungsgemäße Lichtquellenvorrichtung
umfasst das Abtastmittel zum Abtasten der Information, die vom Lampeninformationsspeichermittel
getragen wird, und das Betriebs- und Steuermittel, um die Beleuchtungslampe
auf der Basis der Information, die vom Abtastmittel abgetastet wurde,
zu betreiben und zu steuern. Erfindungsgemäß wird die Beleuchtungseinheit
auf der Basis der Lampennennleistung und der Lampenlebensdauer, die
vom Lampeninformationsspeichermittel getragen werden, in einem Betriebszustand
betrieben, der für die
eingebaute Beleuchtungseinheit geeignet ist. Der Ablauf der Lebensdauer
der Lampe in der eingebauten Beleuchtungseinheit wird genau bestimmt.
Es wird eine Lichtquellenvorrichtung bereitgestellt, die eine Kompatibilität mit Beleuchtungslampen
verschiedenen Typs aufweist.
-
Da
die erfindungsgemäße Projektionsanzeigevorrichtung
die Lichtquellenvorrichtung mit diesem Aufbau aufweist, kann sie
je nach Bedarf umgebungsabhängig
mit Beleuchtungslampen unterschiedlichen Typs und mit verschiedenen
Nennleistungen betrieben werden. Selbst, wenn eine Beleuchtungslampe
eines anderen Typs eingebaut wird, wird die Zeit des Ablaufs der
Lampenlebensdauer genau bestimmt, und Probleme wie das Nachlassen
des Farbgleichgewichts und der Helligkeit des projizierten Bilds,
die auf die Weiterverwendung der Beleuchtungslampe nach dem Ablauf
ihrer Lebensdauer zurückzuführen sind,
werden zuverlässig
ausgeschlossen.
-
Da
die Leitung, die aus dem einem Ende des Elektrodenkernstabs der
Beleuchtungslampe herausgeführt
ist, in der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit
um den Reflexionsspiegel herum nach hinten geführt wird, statt durch den Reflexionsspiegel hindurch,
ist im Reflexionsspiegel kein Durch gangsloch zum Durchführen der
Leitung erforderlich, und im Gegensatz zum Stand der Technik ist
die Reflexionsfläche
frei von einer Verformung, um ein Durchgangsloch herum, bei der
Formung des Reflexionsspiegels, oder bei der Führung der Leitung nach hinten
durch das Durchgangsloch, das in die Reflexionsfläche gebohrt
wurde. Die zur Rückseite
des Reflexionsspiegels geführte
Leitung ist mit einem Klemmenbrett für den Außenanschluss verbunden, das
am Gehäuse
befestigt ist. Wenn das Klemmenbrett dem Stand der Technik entsprechend
auf der Rückseite des
Reflexionsspiegels befestigt ist, wird der Befestigungsabschnitt
des Klemmenbretts einer hohen Temperatur von der leuchtenden Lampe
ausgesetzt, Wärmespannung
tritt dort aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten
zwischen dem Glas, aus dem der Reflexionsspiegel besteht, und dem
Metallmaterial des Klemmenbretts auf, und ein Riss kann sich dort
bilden, der möglicherweise
zu einem Bruch führt.
In der vorliegenden Erfindung ist das Klemmenbrett bevorzugt am
Gehäuse
statt am Reflexionsspiegel befestigt, wodurch kein solcher Schaden
auftritt.