SISTEMA. DE ILUMINACION PROVISTO CON FILTRADO DE COLOR SECÜENCIAL Y UNA LAMPARA DE DESCARGA A ALTA PRESION
CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se refiere a sistemas de iluminación, que presentan una lámpara de descarga a alta presión que trabaja con corriente alterna y un sistema de filtrado del color. El concepto lámpara de descarga a alta presión se utiliza para diferenciar de las lámparas de descarga baja presión. Pero la invención se refiere en especial a lámparas de descarga a presiones internas especialmente altas, en el rango de los 200 kg/cm2, las cuales van a ser utilizadas para aplicaciones de proyección. ANTECEDENTES DE LA INVENCION El sistema de filtrado del color conocido del sistema de iluminación está construido de una forma que filtra secuencialmente la luz de la lámpara, para lo cual se utilizan varios filtros de color, esto es cuando menos tres filtros de color. El filtrado del color secuencial es por lo tanto periódico con la misma secuencia de los diferentes colores. Estos sistemas de filtrado del color se utilizan en especial para aplicaciones de proyección conjuntamente con sistemas de espejos digitales (DMD ^digital mirror device") , para por medio del control electrónico del espejo poder producir imágenes en diferentes fases del color a partir de colores conformados a partir de los colores del sistema de filtrado. Aqui se hace uso de que con una secuencia suficientemente rápida de los diferentes colores, en el ojo humano se forma la impresión de una mezcla de colores. Esos sistemas de iluminación son en si conocidos y en especial en el caso de los aparatos con pantallas de retroproyección y en los llamados "Beamers" que son aparatos de proyección frontal ampliamente utilizados (DLP digital light processing") . La invención sin embargo se refiere de manera muy general a un sistema de iluminación con una lámpara de descarga a alta presión y un sistema de filtrado de color secuencial . Los sistemas de filtrado del color en los sistemas de proyección tienen por lo regular una construcción mecánica en forma de una rueda que rota alrededor de un eje, el cual consiste de segmentos de filtro, filtrándose asi la luz de la lámpara a través de la rueda rotatoria y se obtiene una secuencia temporal por medio de la rotación de los diferentes segmentos a través del rayo de luz . Por lo tanto en este campo de la técnica se habla frecuentemente de ruedas de color. La invención sin embargo no está limitada a esas soluciones mecánicas sino que puede llevarse a cabo con otros sistemas de filtrado del color secuenciales . El funcionamiento del sistema de filtrado de color y el funcionamiento con corriente alterna de la lámpara en los sistemas de acuerdo con la invención, deben sincronizarse entre si o accionarse por pulsos o disparos conjuntos. SUMARIO DE IA INVENCION La invención se basa en el problema técnico de presentar un procedimiento mejorado para hacer funcionar un sistema de iluminación de ese tipo. Se refiere a un procedimiento para el funcionamiento de una lámpara de descarga a alta presión que funcione con corriente alterna y un sistema de filtrado del color, que filtra secuencialmente en el tiempo la luz de la lámpara con una pluralidad de filtros de color, procedimiento en el cual la alimentación de corriente alterna para la lámpara se conmuta cuando menos tres veces en el transcurso de una secuencia completa de filtrado del color . Además la invención se refiere a una fuente de alimentación electrónica realizada de manera correspondientes, un sistema de iluminación correspondiente, el cual además de la fuente de alimentación también presente un sistema de filtrado de color, asi como para casos de aplicación preferidos un aparato de pantalla para la retroproyección y un aparato de proyección frontal. Modalidades preferidas se muestran en las reivindicaciones dependientes. Las características de las reivindicaciones asi como las características presentadas en la siguiente descripción deben entenderse tanto en consideración del carácter del procedimiento como también del carácter del dispositivo de la invención, sin que se hagan diferencias expresas particulares . La invención se caracteriza porque la alimentación con consiente alterna para la lámpara sufre cuando menos tres conmutaciones en el transcurso de una secuencia completa, esto es en el caso del filtrado de color periódico habitual, en el transcurso de un periodo de filtrado del color. Con el concepto "conmutar" se implica el cambio de la corriente de la lámpara o el paso por cero entre dos fases secuenciales de la corriente de la lámpara con signo contrario. En el estado de la técnica se ha utilizado hasta ahora una lámpara con una alimentación con corriente alterna periódica, cuyo periodo es el doble que el periodo del filtrado secuencial. Esto, como se muestra por ejemplo en el documento perteneciente al estado de la técnica DE 100 23 342 A!, tenia su fundamento en que con los sistemas de proyección preferentemente considerados se ha extendido el introducir una fase comparativamente corta con una elevada corriente para la lámpara, al final de cada fase de la corriente de la lámpara, que se encuentra entre dos conmutaciones . Por medio de esa corriente de lámpara con fase elevada pueden (re) configurarse los electrodos de la lámpara o estabilizarse el funcionamiento de la lámpara. Sobre las particularidades de los fenómenos básicos de la incandescencia de los electrodos, que son conocidos en la técnica, además del documento citado, puede hacerse referencia al documento DE 100 21 537 Al. A este respecto se considera como ventajoso el coordinar a la corriente de lámpara con fase elevada siempre un filtro de color, ver por ejemplo DE 100 23 342, párrafo 13. Desviándose de lo anterior los inventores han observado que por un lado la frecuencia de funcionamiento del sistema de filtrado del color frecuentemente no puede elevarse sin producir graves desventajas- Esas desventajas pueden ser un desgaste mayor de la rueda de color o una mayor producción de ruido. Por otro lado se ha determinado que la frecuencia de funcionamiento de las lámparas, o expresado de mejor manera la frecuencia de conmutación media de la frecuencia de la corriente de la lámpara, no debe ser demasiado aja. En caso contrario existe el peligro de distorsiones en el arco al producir la luz. Este conflicto básico entre la baja frecuencia de funcionamiento del sistema de filtrado de la luz por un lado y la mayor frecuencia de conmutación de la corriente de la lámpara por otro lado, se resuelve por medio de la invención con una cuando menos triple conmutación de la corriente de la lámpara durante un periodo o una secuencia completa de filtrado del color. Como se desprende más detalladamente de la siguiente descripción, durante la representación de la invención no debe solo considerarse que en principio es posible el filtrado del color no periódico ( ? secuencial") sino que en el marco de esta invención no tienen que ser simétricas las fases de la corriente para la lámpara, las cuales están separadas por medio de conmutaciones. En el sentido puramente matemático el periodo de una corriente para la lámpara puede contener claramente más de dos conmutaciones . Para el funcionamiento de la lámpara es importante sin embargo las conmutaciones y no la periodicidad regular, por lo tanto la invención logra un mejor funcionamiento de las lámparas por medio de una frecuencia de conmutación media elevada. Un aspecto preferido de la invención presenta que fases de corriente secuenciales que están separadas por una conmutación cuando menos son parcialmente diferentes entre si. De esta manera pueden adaptarse de una manera especialmente ventajosa al esquema de funcionamiento del sistema de filtrado del color y eventualmente a las condiciones técnicas del control electrónico de todo el sistema de proyección. En especial el llamado pulso de corriente para la lámpara mencionado ya con referencia al estado de la técnica, que es la corriente para la lámpara con una fase temporalmente elevada, que se encuentra preferentemente al final de una fase de corriente limitada por dos conmutaciones, y que también se encuentra directamente antes de una conmutación, puede utilizarse y/o variarse de manera ventajosa gracias a ese grado de libertad. Asi ese pulso elevado de la corriente de la lámpara, en sistemas de filtrado del color generalizados, que además de los filtros de color propios presentan zonas blancas o .libres de filtrado, puede utilizarse al inicio de a fase blanca del filtrado de los colores. En el sentido de esta descripción la fase banca es también una fase del filtrado de color. Se utiliza habitualmente para intensificar la claridad, siendo responsables las otras fases del filtrado de color de la propia producción del color y en especial de la saturación del color. La colocación del pulso elevado cuando menos parcialmente al inicio de la fase blanca tiene la ventaja de que no hace notable la producción de luz brevemente elevada por medio de perturbaciones en la producción del color, en notorias en especial por medio de perturbaciones de color en la imagen proyectada, como por ejemplo bandas de colores. Para el sistema electrónico de control es habitualmente más sencillo el procesar una producción elevada de luz en la fase blanca. Otra alternativa o posibilidad adicional consiste en colocar entre las fases de filtrado del color, pulsos elevados en fases intermedias llamadas como rayos ("spokes") . Esas fases intermedias pueden utilizarse para atenuar o tratar de manera especial a la luz en los tiempos en los cuales esta luz de la lámpara no es filtrada por uno sino por dos filtros de color. Habitualmente se realiza esto por medio del uso de un espejo controlado electrónicamente, un DMD o por medio de técnicas de mezclado de la luz especiales. Para la producción de colores solo se utilizan los rangos de tiempo en los cuales la luz de la lámpara incide exactamente a través de un filtro de color (incluyendo la zona blanca) . Cuando ahora se utiliza cuando menos parcialmente el pulso elevado en una fase intermedia, entonces ese pulso no perturba o perturba menos con la producción elevada de luz a las propias fases de filtrado del color. Un uso especialmente preferido de la invención es la combinación de ambas posibilidades, esto es pulsos elevados al inicio de la fase blanca y cuando menos una fase intermedia. Concretamente el ejemplo de realización muestra un pulso elevado en la fase intermedia antes de la fase blanca que se extiende hasta la fase blanca, asi como un pulso elevado en otras dos fases intermedias. En el caso del ejemplo de realización esas otras dos fases intermedias están enfrente de la fase blanca (en el sentido de una rueda) . Además preferentemente se provee un pulso elevado antes de cada conmutación en la corriente de la lámpara.
De la forma descrita también ajustarse la posición y también la longitud del pulso elevado de la corriente de la lámpara al funcionamiento del sistema de filtrado de color, seleccionándose las fases intermedias y el inicio de la fase blanca para la posición, y el pulso elevado por su lado dentro de las fases intermedias, a las cuales le sigue una fase de filtrado de color, y por otro lado el pulso elevado empieza antes de la fase blanca, se extiende a través de esta y aun dentro de esa fase se pude modificar durante el funcionamiento. La invención en particular además de estabilizar el funcionamiento de la lámpara y la formación de los electrodos, permite también el control de la claridad y la saturación del color. Se ha determinado que las zonas ventajosas para el funcionamiento de la lámpara y la formación de los electrodos, están libres del pulso elevado de longitud media o de la longitud del pulso elevado variable en el tiempo antes de la fase blanca. En esta zona ventajosa puede por lo tanto por medio de un alargamiento del pulso elevado al inicio de la fase blanca puede reducirse la fracción blanca y con esto la claridad para mejorar la saturación o contrariamente al acortarlo reducir la saturación del color y mejorar la claridad. En otra modalidad preferida de la invención no solo alterna la polaridad de la corriente de las lámparas a través de una conmutación sino que se asocian fases de corriente para la lámpara simétricas entre si con la polaridad alternante. Estas fases de corriente para la lámpara contienen dos o más fases de corriente cortas con una polaridad constante o en otras palabras presentan cuando menos una conmutación de la corriente de la lámpara. Esta conformación periódica en una escala temporal más larga de la corriente de la lámpara es una posibilidad sencilla y conveniente de ajusfar las fases individuales entre las conmutaciones al sistema de filtrado o a las condiciones del control, evitando la combinación de un componente de corriente directa neta con la corriente de la lámpara. Aquí está asignado cuando menos un semi-periodo a un periodo del sistema de filtrado de color. En otras palabras: el periodo de la corriente para la lámpara que está conformado por semi-periodos simétricos entre si, que también corresponde a seis conmutaciones, corresponde a dos periodos de filtrado de color.
Además para evitar las limitaciones de la variabilidad de los pulsos elevados, se prefiere que el número de conmutación por semi-periodo sea non, preferentemente tres . Para observar claramente las particularidades se presenta un ejemplo de realización . El estado de la técnica ya citado DE 100 21 537 Al prevé que el variar la frecuencia de funcionamiento de la lámpara para formar electrodos o para estabilizar el funcionamiento de la lámpara. Por el contrario en el marco de esta invención se propone utilizar para este fin la longitud y/o la altura del pulso elevado ya mencionado, pero no su frecuencia. Ciertamente en el marco de la invención podría pensarse en principio variar la frecuencia, y esto es ya sea por medio del control correspondiente de la frecuencia de funcionamiento o por medio del retiro y la introducción de pulsos elevados en el esquema de tiempo de la corriente para la lámpara que por general permanece constante. Sin embargo se prefiere dejar sin variaciones al esquema de tiempo de la corriente para la lámpara (y también el del filtrado de color) y principalmente variar la fracción del pulso elevado de la fase de la corriente que se encuentra entre las conmutaciones correspondientes de la corriente para la lámpara o la magnitud de la elevación de la corriente para la lámpara. Esto ha demostrado ser técnicamente sencillo y permite además la introducción de un pulso elevado antes de cada conmutación y no solo antes de algunas conmutaciones. En concreto se prefiere (solo) variar la longitud del pulso (solo) del pulso elevado que se encuentra antes y al inicio de la fase blanca, y dejar los otros pulsos elevados sin modificaciones. Con esto puede garantizarse que los otros pulsos elevados que se encuentran preferentemente en las fases intermedias, permanezcan dentro de esas fases intermedias, en las cuales no hay mucho tiempo disponible. Por otro lado el pulso elevado que se extiende al inicio de la fase blanca puede alargarse o acortarse sin efectos graves, porque no influye sobre la mezcla de colores como tal. Este aspecto también se menciona en la descripción anterior. Las frecuencias de funcionamiento habituales de los sistemas de filtrado de color se encuentran entre 100Hz-150Hz de tal forma que las frecuencias de corriente para lámparas convencionales se encuentran entre 50Hz y 75 Hz . La invención considera aquí cuando menos una frecuencia de conmutación de 300 Hz en el sentido del número de conmutaciones en la corriente de las lámparas por unidad de tiempo (esto es el doble frente a una frecuencia efectiva en la corriente para la lámpara) . Sin embargo la invención permitirá en principio también un acortamiento de la frecuencia del sistema de filtrado de color. A este respecto ha demostrado ser preferido no reducir la frecuencia de conmutación de la corriente para la lámpara por debajo de 180 Hz, preferentemente no por debajo de los 200 Hz . A partir de estos valores mencionados se obtienen condiciones de uncionamiento especialmente ventajosas de la lámpara, de tal forma que puede ser atractivo el uso de la invención con frecuencias del sistema de filtrado de color asi reducidas . La fuente de alimentación electrónica que produce la corriente para la lámpara debe poderse ajusfar de acuerdo con la invención al funcionamiento del sistema de filtrado de color. Para esto en principio puede utilizarse una señal de pulso externa para controlar el sistema de filtrado de color y de la fuente de alimentación o también una señal que penetre al sistema de filtrado de color (por ejemplo con una marca en la rueda de color) o finalmente también una señal de pulso producida por la fuente de alimentación para controlar el sistema de filtrado del color. Sin embargo preferente la fuente de alimentación de acuerdo con la invención presenta una entrada de señal para una señal de pulso digital correspondiente, que por su lado se produce en el control electrónico de un sistema de iluminación correspondiente, en especia en un aparato de pantalla para la retroproyección o en una proyector f ontal. En especial puede tratarse de una señal llamada SCI, cuyo flanco de pulso digital en especial el ascendente, determina la posición temporal de un pulso elevado para la corriente de una lámpara y esto es preferentemente de una manera prácticamente instantánea. Además la longitud temporal del pulso digital SCI indica la longitud del pulso elevado. Aquí puede proveerse que la longitud temporal de un pulso digital SCI determine la longitud temporal no del pulso elevado de corriente esencialmente simultáneo sino del que le sigue. Con esto se evita que el pulso SCI no pueda durar más que el pulso elevado de corriente. Otra vez se hace referencia al ejemplo de realización. Como ya se hizo notar con anterioridad, la invención no se dirige a un procedimiento para el funcionamiento sino también a una fuente de alimentación electrónica correspondiente, que responde a una señal de pulso para el funcionamiento del sistema de filtro de color y preferentemente dada externamente, que puede alimentar a la lámpara de alta presión con corriente alterna con una conmutación por lo menos triple de la corriente alterna dentro de una secuencia completa de filtrado. Se refiere en especial a una fuente de alimentación de forma comercial, la cual se combina con la lámpara de alta presión y con su reflector. Además la invención se refiere a un sistema de iluminación · que además de la fuente de alimentación mencionada, con o sin lámpara y reflector, además presenta el sistema de filtrado de color, y esto es especialmente en la forma de un aparato de pantalla para la retroproyeccion, como por ejemplo un aparato televisor, o en forma de un proyector frontal. BREVE DESCRIPCION DE LA FIGURA ? continuación se explicará la invención con la ayuda de un ejemplo concreto, en el cual as características mencionadas sirven tanto para el carácter de dispositivo como para el carácter de procedimiento de la invención y además pueden utilizarse en otras combinaciones de la invención.
La figura 1 muestra un diagrama de flujo temporal esquemático de una señal de pulso SCI que controla a la fuente de alimentación electrónica de acuerdo con la invención asi como de una corriente de lámpara IL a través de una lámpara de descarga a alta presión . DESCRIPCION DE LA INVENCION En la figura 1 la linea superior designada como SCI representa una señal de pulso emitida concretamente por el control electrónico e introducida a la entrada de una fuente de alimentación de acuerdo con la invención. Esa señal de pulso consiste de secuencias de pulsos digitales de la misma altura, pero de diferentes longitudes. La figura muestra cuatro pulsos 1,2,3 y 4, teniendo el pulso 1 y el pulso 4 una magnitud mayor a 900 \is y los pulsos 2 y 3 presentan magnitudes menores a 150 US . Por debajo se encuentra una curva designada con II, que representa la corriente de la lámpara a través de una lámpara de descarga a alta presión. Esa lámpara es alimentada por la fuente de alimentación, siendo la fuente y la lámpara componentes de un proyector frontal de acuerdo con la invención.
El proyector frontal presenta además un sistema de filtrado de color en forma de una rueda de color convencional que contiene cuatro segmentos con los colores azul, rojo asi como blanco (libre de filtro) . Los tres filtros de color y la zona blanca forman 'cada uno segmentos de 90° de la rueda filtrante de color y con la rotación de la rueda de filtro y al rotar la rueda filtrante de color y salida de un haz luminoso de la lámpara, producen una secuencia periódica de los tres colores y de la luz blanca. Esa secuencia se representa en la figura 1 por medio de superficies G, W, B y R de izquierda a derecha (en el sentido del eje del tiempo pensado de izquierda a derecha, en la cual se pensó que antes de la superficie izquierda G hasta una superficie R y detrás de la superficie derecha R otra vez haya una superficie G. La duración del periodo designada con P del sistema de filtrado de color, que abarca todas las superficies G, W, B, R en este ejemplo corresponde a 8.3 ms que es una frecuencia de 120 Hz . Puede reconocerse que la corriente de la lámpara II a lo largo de las fases de color G presenta un plano designado con 5 con signo negativo y de este sigue una zona igualmente negativa relativamente más corta 6. En la superficie 6 se presenta un cambio de signo, o sea una conmutación de la corriente de la lámpara IL que se designa con 7. A esto sigue una superficie 8 con signo positivo siinilar a la superficie 5 y que presenta una longitud claramente mayor que esta superficie 5. Después sigue una placa 9 comparable con la superficie 6 pero claramente más corta sin embargo con signo positivo. Después sigue otro punto de conmutación 10, una superficie 11 correspondiente a la superficie 5 y después sigue una superficie 9 que corresponde en longitud a la superficie 6 y a la superficie 12 de la corriente de la lámpara IL. A esto sigue un punto de conmutación 13. En este ejemplo las longitudes de las superficies cortas 8 y 12 son de 220 ]is y la longitud de la superficie 6 es de 660 is . Las otras longitudes de tiempo se obtienen de la duración total del periodo P. Las superficies 5 y 6 corresponden a una fase de funcionamiento de la lámpara entre una conmutación que se presenta en el tiempo antes de la superficie 5 y la conmutación ?, las superficies 8 y 9 representan otra fase de funcionamiento de signo invertido entre las conmutaciones 7 y 10 y las superficies 11 y 23 son fases de funcionamiento con signo invertido entre las conmutaciones 10 y 13. Asi las superficies 6, 9 y 12 corresponde a las fases hasta ahora designadas como pulsos elevados de la corriente elevada para la lámpara, que son idénticas entre si en lo que corresponde al consumo de corriente. El uso del pulso elevado 6 se temporiza por medio del flanco creciente del segundo pulso SCI 2 y su longitud comparablemente grande se determina por la longitud también comparablemente grande del primer pulso SCI 1. Correspondientemente el uso del pulso elevado 9 se determina por el flanco creciente del pulso SCI 3 y la longitud relativamente corta del segundo pulso SCI 1. Análogamente el pulso de elevación 12 se determina durante el uso por medio del flanco creciente del pulso SCI 4, cuya longitud sin embargo es determinada por la menor longitud del pulso SCI 3. En la conmutación 13 se une al semi-periodo mostrado en la figura otro semi-periodo simétrico y con signo invertido. La superficie de corriente para la lámpara que se muestra a la izquierda en el borde la figura, pero que no recibe ninguna cifra de identificación, corresponde a la superficie de corriente para la lámpara 5 pero con el signo invertido, el pulso elevado no designado con una cifra mostrado en la figura 1 a la derecha, corresponde al .pulso de elevación invertido 12. Un periodo completo de la corriente para la lámpara es asi de 16.6 ms y tiene un valor medio de 0. La corriente para la lámpara es asi corriente alterna pura. Consecuentemente la lámpara funciona con una frecuencia de conmutación de 60 Hz x 3 = 180 Hz, mientras que en el estado de la técnica en este ejemplo se utilizaría una frecuencia de f ncionamiento para la lámpara de 60 Hz . Así las fases de corriente de lámpara individuales 5, 6 así 8, 9 e incluyendo las 11, y 12 consisten de manera conocida de superficies de corriente más largas 5, 8 o 11 y subsecuentemente las superficies de corriente 6, 9 y 12 más cortas pero de mayor consumo. Los pulsos elevados 6, 9 y 12 se encuentran en la figura representados como los espacios intermedios entre las fases de filtrado de color G y W, B y R así como R y G, y el pulso elevado 6 entre G y W se extiende hasta el inicio de la fase W. Las propias fases de filtrado de colores G, B y R no son afectadas por el pulso de elevación. El pulso de elevación 6 puede variar individualmente, ya que la extensión temporal en la fase W puede extenderse de diferente manera. Por el contrario los pulsos elevados 9 y 12 permanecen con una longitud "temporal constante. En especial puede combinarse de manera ventajosa la colocación de los pulsos elevados en las fases intermedias con un tiempo total del pulso elevado que no es limitado por la longitud conjunta de las fases intermedias, porque se utiliza una parte de la fase blanca W. Esto mejora en primer lugar la claridad del proyector frontal y por lo tanto se considera ventajoso. El alargamiento en el tiempo de la superficie de corriente de lámpara 8 en comparación con las superficies 5 y 11 es consecuencia del hecho de que en la fase intermedia entre W y B no hay ningún pulso de elevación y al inicio de la fase B tampoco se ha provisto una conmutación. Esto otra vez tiene la ventaja de que a pesar del número total par de segmentos de la rueda de color puede obtenerse un número impar de bases de funcionamiento de la corriente de lámpara y con esto obtenerse durante todo el periodo una corriente alterna pura. En el caso de una rueda de color de 3 segmentos sin segmento blanco por ejemplo pueden utilizarse todas las fases intermedias para los pulsos de elevación y las subsecuentes conmutaciones. Un control variable de la duración total del pulso de elevación seria entonces posible porque una parte temporalmente constante del pulso de elevación se extiende hasta las fases del filtrado de color y la fracción se varia dentro de las fases intermedias. Otras ventajas y características de la invención sin que en general se limiten a la descripción concreta del ejemplo de realización, pueden concluirse a partir del ejemplo de realización sin que se tengan que repetir. La invención puede aplicarse de la misma forma a un sistema de proyección en forma de una pantalla de gran formato en cualquier otra aplicación de un sistema de iluminación con filtrado secuencial del color y lámparas que alimentadas con corriente alterna.