DE102005049582A1

DE102005049582A1 - Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe

Info

Publication number: DE102005049582A1
Application number: DE102005049582A
Authority: DE
Inventors: Martin BRÜCKEL; Simon Dr. Lankes; Andre Nauen; Bernhard Reiter
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2005-10-17
Filing date: 2005-10-17
Publication date: 2007-04-19
Also published as: US20090256491A1; WO2007045599A1; TW200740302A; US8456099B2; CA2625059A1; EP1938669A1; KR20080067349A; KR101358175B1; CA2625059C; CN101288344B; EP1938669B1; JP2009512170A; ATE505064T1; CN101288344A; DE502006009277D1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe, bei dem eine Formgebung zumindest einer Elektrode der Gasentladungslampe verändert wird, wobei durch Verändern des Lampenstroms für eine vorgebbare Zeitdauer zumindest ein Strompuls derart erzeugt wird, dass auf der zumindest einen Elektrode aufgewachsene Strukturen zumindest teilweise entfernt werden, wobei der Strompuls für die Zeitdauer zumindest einer gesamten Halbwelle der Wechselspannung oder des Wechselstroms erzeugt wird, wenn die Gasentladungslampe mit Wechselspannung oder Wechselstrom gespeist wird, und der Strompuls mit einer Pulsdauer zwischen etwa 0,1 s bis etwa 5 s erzeugt wird, wenn die Gasentladungslampe mit Gleichspannung oder Gleichstrom gespeist wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe, bei dem zum Erzeugen optimaler Betriebsbedingungen die Formgebung zumindest einer Elektrode der Gasentladungslampe verändert wird, wobei die Gasentladungslampe durch eine Wechselspannung oder einen Wechselstrom oder durch eine Gleichspannung oder Gleichstrom gespeist wird.
Ein generelles Problem, das sich beim Betrieb von elektrischen Lampen, insbesondere Gasentladungslampen wie HID (High Intensity Discharge)-Lampen, welche beispielsweise für Videoprojektionen eingesetzt werden, ist, dass auf den zwei Elektroden dieser Lampen im Laufe der Betriebsdauer Strukturen aufwachsen. Dadurch ändert sich die Brennspannung einer derartigen HID-Lampe im Laufe der Lampenlebensdauer. Ein Zurückbrennen der Elektroden vergrößert den Elektrodenabstand und damit auch die Brennspannung dieser HID-Lampe. Die Vergrößerung der Brennspannung kann dabei etwa 0,05 V pro Stunde bis etwa 1 V pro Stunde sein. Das Aufwachsen derartiger Strukturen bzw. ein derartiges Spitzenwachstum verringert den Elektrodenabstand und damit wird auch die Brennspannung der HID-Lampe verringert. Typische Werte hierbei sind etwa 1 V bis etwa 20 V innerhalb einer Zeitdauer von etwa 15 Minuten bis hin zu einigen Stunden. Ein typischer Verlauf der Brennspannung ergibt sich durch die Überlagerung dieser beiden Effekte, welche einerseits durch das Aufwachsen dieser Strukturen und andererseits durch das Zurückbrennen der Elektroden gegeben sind.
Die Brennspannung kann in üblicher Weise für eine HID-Lampe bei etwa 70 V liegen, wenn diese HID-Lampe neu ist und noch keine Betriebsstunden aufweist. Durch das oben erwähn te Aufwachsen derartiger Strukturen auf die Elektroden kann ein Absinken der Brennspannung auf etwa 40 V bis etwa 60 V erfolgen. Durch den Elektrodenrückbrand kann im Laufe der Lebensdauer der elektrischen Lampe ein Anstieg der Brennspannung bis auf etwa 130 V erfolgen. Wie dieses Beispiel zeigt, kann es dabei insbesondere dazu kommen, dass die Brennspannung in den ersten etwa 300 Betriebsstunden durch ein derartiges Spitzenwachstum bzw. durch derartige aufgewachsene Strukturen unter den Wert absinkt, den die elektrische Lampe im neuwertigen Zustand aufweist.
HID-Lampen sind näherungsweise temperaturabhängige Spannungsquellen, d.h. die Temperaturverteilung im sogenannten Brenner der Lampe bestimmt die Brennspannung. Die Lampenleistung wird dabei dadurch eingestellt, dass bei gegebener Lampenspannung soviel Strom von einem mit der Lampe verbundenen elektronischen Vorschaltgerät geliefert wird, dass die Lampenleistung einem Sollwert entspricht. Bei Lichtquellen für Videoprojektionen wird die Lampenleistung sehr genau geregelt und weist nur einen im wenigen Prozent-Bereich liegenden Toleranzbereich auf. Dies erfolgt deshalb, um die Lichtleistung des Projektionssystems kontrollieren zu können.
Elektronische Vorschaltgeräte für HID-Lampen haben in der Regel einen maximal möglichen Ausgangsstrom. Der maximal mögliche RMS (Root mean square)-Wert des Ausgangsstroms I_{RMS_max} hängt unter anderem von der maximal zulässigen ohmschen Erwärmung der Bauteile des elektronischen Vorschaltgeräts selbst und von der Umgebung, in der sich das elektronische Vorschaltgerät befindet, ab. Insbesondere ist diese maximal zulässige ohmsche Erwärmung von einer gegebenenfalls vorhandenen Kühlung des elektronischen Vorschaltgeräts abhängig.
Bis sich bei einer Änderung des Ausgangsstroms I_RMS ein neues thermisches Gleichgewicht in den Bauteilen eingestellt hat, vergehen typischerweise Zeiträume von einigen Minuten. Wenn sich der Ausgangsstrom für eine kurze Zeit, welche kleiner als die Zeit bis zum Einstellen eines neuen thermischen Gleichgewichts ist, ändert, ist die Erwärmung der Bauteile in diesem Zeitraum geringer als bei dauerhafter Erhöhung des Stromes um denselben Wert. Der kurzzeitig mögliche Maximalstrom (für Zeiten kleiner denen bis zum Einstellen des thermischen Gleichgewichts) ist in der Regel höher als der mögliche Maximalstrom I_{RMS_max}. Der kurzzeitig mögliche Maximalstrom hängt in der Regel von anderen Bauteileigenschaften als der dauerhaft mögliche Maximalstrom I_{RMS_max} ab. Beispielsweise hängt der kurzzeitig mögliche Maximalstrom von der maximal möglichen Aussteuerung von Induktivitäten ab, ohne dass diese in die Sättigung gehen. Darüber hinaus kann dieser kurzzeitig mögliche Ma ximalstrom vom zulässig Maximalspitzenstrom von Halbleiterschaltern und Dioden abhängen.
Bei einer gegebenen Lampenspannung ist die maximal mögliche Lampenleistung abhängig vom maximal möglichen Ausgangsstrom I_{RMS_max} des elektronischen Vorschaltgeräts. Bei einem gegebenen System aus einer HID-Lampe und einem elektronischen Vorschaltgerät kann die maximal mögliche Lampenleistung in den ersten etwa 300 Betriebsstunden dadurch absinken, dass sich die Brennspannung der HID-Lampe durch Aufwachsen von Strukturen auf den Elektroden erniedrigt. Durch den gegebenen maximalen Ausgangsstrom I_{RMS_max} des elektronischen Vorschaltgeräts sinkt dadurch die maximal mögliche Lampenleistung des Systems. Dadurch kann es in machen Fällen dazu kommen, dass die HID-Lampe nicht mehr bei ihrer nominalen Leistung betrieben werden kann. Insbesondere kann es passieren, dass die HID-Lampe durch den Betrieb unterhalb ihrer Nominalleistung ihre nominale Betriebstemperatur nicht erreicht. Die Lampenspannung wiederum ist temperaturabhängig. Im üblichen Temperaturbereich steigt sie mit steigender Brennertemperatur. Der Effekt des Aufwachsens von Strukturen auf die Elektroden und des dadurch erzwungenen Betriebs bei zu niedriger Lampenleistung kann sich daher auch noch durch die sich dadurch einstellende zu niedrige Temperatur im Lampeninnenraum verstärken. Insgesamt kann das Aufwachsen von Strukturen auf den Elektroden demnach dazu führen, dass die HID-Lampe mit unerwünschten Betriebsparametern, insbesondere zu niedriger Lampenspannung (abhängig von Brennertemperatur und Abstand der auf den Elektroden aufgewachsenen Strukturen) und daher aufgrund des begrenzten maximalen Ausgangsstroms I_{RMS_max} des elektronischen Vorschaltgeräts mit zu niedriger Lampenleistung läuft.

Zur Kontrolle der Elektrodenform ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 21 537 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Gasentladungslampe bekannt, bei dem ein erwünschtes Aufwachsen von Strukturen auf die Elektroden einer Gasentladungslampe dadurch erreicht werden soll, das in bestimmten Zeitintervallen die Momentanleistung der Lampe erhöht wird, wobei die Werte wenigstens eines sich über die Zeit ändernden Betriebsdatums der Lampe kontinuierlich oder diskontinuierlich gemessen werden, und die Frequenz der Wechselspannung oder des Wechselstrom in Abhängigkeit von dem gemessenen Werten gewählt wird. Die beim Betrieb einer Gasentladungslampe stattfindenden Transportprozesse sollen bei dem bekannten Verfahren dazu verwendet werden, Strukturen in gezielter Weise auf die Elektroden aufzuwachsen. Dies erfolgt bei dem bekannten Verfahren durch Variation der Lampenfrequenz. Durch das kontrollierte Verändern der Be triebsfrequenz werden die Transportphänomene zum Anlagern von Material auf den Elektroden genutzt. Neben dem Unterschied, dass bei der vorliegenden Erfindung gerade das Aufwachsen derartiger Strukturen verhindert werden soll bzw. bereits aufgewachsene Strukturen entfernt werden sollen, ist ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens darin zu sehen, dass bei einigen Projektionsanwendungen (z.B. DLP) die Lampenfrequenz nicht frei wählbar ist und somit eine derartige Elektrodenformung nicht durchgeführt werden kann.

Des Weiteren ist es bekannt, eine Selektion von Brennern nach der Herstellung gemäß dem Kriterium durchzuführen, dass die Brennspannung höher als eine bestimmte Untergrenze ist. Die Untergrenze ist dabei jedoch so hoch gewählt, dass das hier vorliegende Problem der aufwachsenden Strukturen nicht auftritt. Ein wesentlicher Nachteil dabei ist jedoch ein höherer Ausschuss bei der Brennerfertigung.

Ein weitere Möglichkeit besteht darin, die mittlere Brennspannung eines Lampentyps durch einen höheren Gasdruck der Füllung anzuheben. Nachteilig dabei ist jedoch, dass das Brennergefäß einem höheren Druck standhalten muss und daher entweder ein besseres Gefäß erforderlich ist oder eine höhere Ausschussrate von geplatzten Brennergefäßen bei diesem Lampentyp akzeptiert werden muss.

Darüber hinaus wäre es auch möglich, und ist bereits bekannt, eine Erhöhung des maximal möglichen Ausgangsstroms I_{RMS_max} des elektronischen Vorschaltgeräts durch Verwendung anderer Bauteile zu erhöhen. Beispielsweise werden dabei Transistoren mit niedrigem Drain-Source-Widerstand oder Induktivitäten mit größerem Kupferquerschnitt oder Induktivitäten mit höherer Aussteuerbarkeit oder Bauteile mit besserer Wärmeabfuhr oder größere Kühlkörper verwendet. Ein wesentlicher Nachteil hierbei sind jedoch die erheblichen Kosten und die sehr großen elektronischen Vorschaltgeräte.

Darüber hinaus ist es dabei auch erforderlich, eine stärkere Kühlung des Vorschaltgeräts durchzuführen, wodurch größere und teurere Lüfter erforderlich sind, welche ein lauteres Lüftergeräusch erzeugen.

Darstellung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe zu schaffen, mit dem die Veränderung der Formgebung der Elektroden der Gasentladungslampe in sicherer und aufwandsarmer Weise durchgeführt werden kann. Insbesondere soll ein optimaler Betrieb der Gasentladungslampe mit verbesserten Lebensdauereigenschaften ermöglicht werden.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren, welches die Merkmale von Patentanspruch 1 aufweist, gelöst.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe wird eine Formgebung zumindest einer Elektrode der Gasentladungslampe während der Betriebsdauer der Gasentladungslampe verändert. Die Gasentladungslampe kann mit Wechselspannung oder mit Wechselstrom betrieben. Sie kann jedoch auch mit Gleichspannung oder Gleichstrom betrieben werden. Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass die Formgebung zumindest einer Elektrode dadurch beeinflusst wird, dass durch Verändern des Lampenstroms für eine vorgebare Zeitdauer zumindest ein Strompuls erzeugt wird. Der Strompuls wird dabei derart generiert, dass auf der zumindest einen Elektrode der Gasentladungslampe aufgewachsenen Strukturen zumindest teilweise entfernt werden, wobei der Strompuls für die Zeitdauer von zumindest einer gesamten Halbwelle der Wechselspannung oder des Wechselstroms erzeugt wird, wenn die Gasentladungslampe mit Wechselspannung oder Wechselstrom gespeist wird. Die Erhöhung des Stroms und somit die Erzeugung des Strompulses wird dabei über die Zeitdauer einer gesamten Halbwelle, insbesondere über die Zeitdauer von mehreren Halbwellen durchgeführt. Wird die Gasentladungslampe mit Gleichspannung oder Gleichstrom gespeist, so wird der Strompuls für eine Zeitdauer von etwa 0,1 s bis etwa 5 s erzeugt. Der Mittelwert des Stroms wird dabei für die genannte Zeitdauer erhöht.

Durch die Erzeugung zumindest eines Strompulses über die entsprechende Zeitdauer einer gesamten Halbwelle durch Verändern des Lampenstroms kann das Abtragen von aufgewachsenen Strukturen auf zumindest einer Elektrode zuverlässig und stetig erfolgen. Die Betriebsbedingungen der Gasentladungslampe und somit auch des gesamten Systems in dem die Gasentladungslampe angeordnet ist, kann dadurch deutlich verbessert werden und die Lebensdauer verlängert werden. In der Erfindung wird somit ein eigenständiger Strompuls durch Erhöhung des Lampenstroms erzeugt und nicht wie im Stand der Technik der DE 100 21 537 A1 am zeitlichen Ende einer Halbwelle eine auf den Wechselstrom quasi aufgesetzte kurzzeitige Stromerhöhung durchgeführt.

Darüber hinaus kann durch das erfindungsgemäße Verfahren ein gleichmäßiger Betrieb über eine lange Zeitdauer ermöglicht werden. Dies ist insbesondere bei HID-Lampen für Projek tionssysteme ein wesentlicher Vorteil, da ein übermäßiges Aufwachsen von Strukturen quasi kontinuierlich verhindert werden kann und dadurch der Abstand zwischen den Elektroden im Wesentlichen unverändert beibehalten werden kann. Dies wirkt sich wiederum vorteilhaft auf die Kontinuierlichkeit der Brennspannung aus und somit auf den gesamten Betrieb der Gasentladungslampe.

In vorteilhafter Weise wird die Amplitude des Strompulses und/oder der Verlauf des Strompulses und/oder die Zeitdauer des Strompulses und/oder der Zeitpunkt des Erzeugens des Strompulses abhängig von zumindest einem Betriebsparameter der Gasentladungslampe generiert. In bevorzugter Weise werden als Betriebsparameter eine detektierte Lampenspannung der Gasentladungslampe und/oder ein detektierter Verlauf dieser Lampenspannung herangezogen. Darüber hinaus kann in bevorzugter Weise die Amplitude des Strompulses und/oder der Verlauf des Strompulses und/oder die Zeitdauer des Strompulses und/oder der Zeitpunkt des Erzeugens des Strompulses abhängig von einem Überschreiten oder einem Unterschreiten des Lampenspannungsschwellwertes erfolgen.

Die Amplitude des Strompulses und/oder der Verlauf des Strompulses und/oder die Zeitdauer des Strompulses und/oder der Zeitpunkt des Erzeugens des Strompulses können vorteilhafterweise auch derart generiert werden, dass die auf zumindest einer Elektrode aufgewachsenen Strukturen entfernt werden und gleichzeitig die Strombelastung eines mit der Gasentladungslampe verbundenen elektronischen Vorschaltgeräts gering gehalten werden kann und im Wesentlichen unverändert bleibt. Der Strompuls wird somit in vorteilhafter Weise derart erzeugt, dass die aufgewachsenen Strukturen zumindest teilweise entfernt werden bzw. aufgewachsene Spitzen geschmolzen werden und die Strombelastung oder die thermische Belastung des elektronischen Vorschaltgeräts oder dessen Bauteile gering ist. Darüber hinaus kann die Erzeugung des Strompulses auch derart erfolgen, dass die sichtbare Auswirkung der Strompulse auf das emittierte Licht der Gasentladungslampe oder das Bild einer Projektionseinheit klein ist und insbesondere durch einen Beobachter nicht wahrnehmbar ist.

In bevorzugter Weise ist die Zeitdauer des Strompulses in einem Zeitintervall zwischen etwa 0,1 s und 10 s. Bevorzugt ist die Zeitdauer des Strompulses kleiner als zwei Sekunden, insbesondere kleiner als eine Sekunde. Derartige kurze Pulse mit erhöhtem Strom können bereits ein Aufschmelzen von aufgewachsenen Strukturen ermöglichen und dadurch einen Anstieg der Brennspannung um bis zu etwa 20 V bewirken.

Es kann vorgesehen sein, dass ein Spitzenwert des Strompulses zumindest für eine vorgebbare Zeitdauer größer als ein maximal zulässiger Stromwert eines elektronischen Vorschaltgeräts ist, welches mit der Gasentladungslampe elektrisch verbunden ist. Insbesondere können die Amplitude des Strompulses und/oder die Zeitdauer des Strompulses und/oder die Form des Strompulses so gewählt werden, dass sich das elektronische Vorschaltgerät nicht stärker als für die Applikation zulässig erwärmt. Dadurch kann verhindert werden, dass Bauteile des elektronischen Vorschaltgeräts überlastet oder in ihrer Funktion beeinträchtigt oder sogar zerstört werden.

In bevorzugter Weise kann vorgesehen sein, dass der Verlauf der Lampenspannung der Gasentladungslampe während der Zeitdauer des Strompulses detektiert wird, und die Amplitude des Strompulses und/oder der Verlauf des Strompulses und/oder die Zeitdauer des Strompulses abhängig von dem detektierten Verlauf der Lampenspannung erzeugt wird. Dadurch kann eine Minimierung der Belastung eines mit der Gasentladungslampe verbundenen elektronischen Vorschaltgeräts erreicht werden und eine sichtbare Änderung im emittierten Licht der Gasentladungslampe minimiert werden.

In vorteilhafter Weise werden die Amplitude des Strompulses und/oder der Verlauf des Strompulses und/oder die Zeitdauer des Strompulses und/oder der Zeitpunkt des Erzeugens des Strompulses derart generiert, dass die Anstiegsgeschwindigkeit der Lampenspannung und/oder der Wert der Lampenspannung nach Ablauf der Zeitdauer des Strompulses erwünschten und erforderlichen Werten entsprechen. Beispielsweise kann die Amplitude des Strompulses lediglich so hoch eingestellt werden, dass ein Aufschmelzen der Spitzen bzw. ein Entfernen der aufgewachsenen Strukturen gerade noch erreicht werden kann. Auch dadurch wird das elektronische Vorschaltgerät und die Gasentladungslampe geschont und das emittierte Licht der Gasentladungslampe ändert sich in minimaler Weise. Dadurch kann auch eine langsame und kontrollierbare Änderung der Lampenspannung erreicht werden. Dies wiederum ermöglicht ein gezielteres Steuern der Lampenspannung, welche sich nach dem Abschalten des Strompulses bzw. nach Ende der Zeitdauer des Strompulses einstellt.

In vorteilhafter Weise kann vorgesehen sein, dass der Strompuls während einer Hochlaufphase der Gasentladungslampe erzeugt wird. Dies ist besonders vorteilhaft, da hier Änderungen im emittierten Licht der Gasentladungslampe und damit im Bild des Videoprojektionsgeräts nicht als störend empfunden werden, wie dies beispielsweise während des eigentlichen Betriebs nach dem Hochlauf gegeben sein könnte.

Die Amplitude des Strompulses und/oder der Verlauf des Strompulses und/oder die Zeitdauer des Strompulses und/oder der Zeitpunkt des Erzeugens des Strompulses erfolgt in bevorzugter Weise abhängig von einer thermischen Belastung eines elektronischen Vorschaltgeräts, welches mit der Gasentladungslampe elektrisch verbunden ist.

Es kann vorgesehen sein, dass das elektronische Vorschaltgerät die Lampenspannung detektiert und den Verlauf der Lampenspannung in bevorzugter Weise abspeichert. Der Verlauf dieser Lampenspannung kann auch über das Abschalten des elektronischen Vorschaltgeräts hinaus in dem Speicher abgelegt bleiben. Ein Abspeichern des Verlaufs der Lampenspannung kann auch über mehrere Betriebeszyklen der Gasentladungslampe erfolgen. Als zeitlicher Verlauf der Lampenspannung kann einerseits der Verlauf während der Hochlaufphase detektiert werden. Es kann auch der zeitliche Verlauf der Brennspannung nach der Hochlaufphase detektiert werden. Ebenso kann der Verlauf der Lampenspannung während Brennphasen vor einer gegenwärtig durchgeführten Brennphase, wenn die Gasentladungslampe und das elektronische Vorschaltgerät zwischenzeitlich ausgeschaltet waren, detektiert werden.

Es kann vorgesehen sein, dass ein Strompuls nur dann generiert wird, wenn die gemessene Lampenspannung kleiner als ein vorgebbarer Grenzwert ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Strompuls nur dann generiert wird, wenn der gemessene Verlauf der Lampenspannung darauf hindeutet, dass die Lampenspannung durch aufgewachsene Strukturen in der Zukunft unter einen vorgebbaren Grenzwert absinken könnte. Der Grenzwert kann dabei so gewählt sein, dass die Wahrscheinlichkeit eines Abfalls der Lampenspannung unter einen Minimalwert, bei dem das elektronische Vorschaltgerät in die Strombegrenzung geht, kleiner gleich einem minimalen Wahrscheinlichkeitswert ist.

In vorteilhafter Weise kann auch vorgesehen sein, dass das mit der Gasentladungslampe verbundene elektronische Vorschaltgerät während des generierten Strompulses einen Sollwert für eine Belüftung des elektronischen Vorschaltgeräts erzeugt, wodurch ermöglicht wird, dass gegebenenfalls ein höherer oder längerer Strompuls bei gleichbleibender Belüftung erzeugt werden kann. Der Strompuls kann somit in Abhängigkeit von der Belüftung des elektronischen Vorschaltgeräts generiert werden. Die Temperatur des elektronischen Vorschaltgeräts oder einzelner Bauteile kann dabei beispielsweise über einen oder mehrere Temperatursensoren erfasst werden.

Wird die Gasentladungslampe mit Wechselspannung oder Wechselstrom gespeist, wird der Strompuls erzeugt und den Elektroden der Gasentladungslampe zugeführt. Jeweils diejenige Elektrode, welche dann den Betriebszustand einer Anode aufweist, erfährt die Einwirkung des Strompulses und die darauf aufgewachsenen Strukturen werden zumindest teilweise entfernt bzw. abgeschmolzen. Sozusagen liegt der Strompuls an derjenigen Elektrode an, welche zu diesem Zeitpunkt im Betriebszustand als Anode funktioniert bzw. betrieben wird. Der Strompuls liegt dann zumindest für eine Halbwelle immer an der ersten Elektrode an, wenn diese als Anode betrieben wird, und liegt für zumindest eine Halbwelle immer an der zweiten Elektrode der Gasentladungslampe an, wenn die zweite Elektrode als Anode betrieben wird. Dadurch kann erreicht werden, dass die Lichtleistung der elektrischen Lampe in den Zeitabschnitten, in denen keine Erzeugung eines Strompulses durchgeführt wird im Vergleich zu den Zeitabschnitten, in denen eine Strompuls erzeugt wird, im Wesentlichen konstant gehalten werden kann. Dadurch tritt im Wesentlichen keine Leistungseinbuße auf, wodurch auch der Lichstrom und somit das von der Gasentladungslampe erzeugte Licht keine Schwankung aufweist, welche durch das menschliche Auge eines Betrachters wahrgenommen werden könnte. Darüber hinaus kann auch eine geringere Strombelastung des elektronischen Vorschaltgeräts erreicht werden. Die Zeitdauer eines Strompulses kann zwischen etwa 100 ms und etwa 3 s liegen. Bevorzugt wird der Strompuls für etwa 10 bis etwa 500 Halbwellen an eine Elektrode angelegt, wobei die Betriebsfrequenz der elektrischen Lampe zwischen etwa 50 Hz und etwa 200 Hz liegen kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Nachfolgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 einen Verlauf einer Lampenspannung und eines Lampenstroms in Abhängigkeit von der Zeit;
2 einen zweiten Verlauf einer Lampenspannung und eines Lampenstroms in Abhängigkeit von der Zeit; und
3 einen dritten Verlauf einer Lampenspannung und eines Lampenstroms in Abhängigkeit von der Zeit.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
In dem in 1 gezeigten Diagramm ist der Verlauf einer Lampenspannung U_L einer HID-Lampe in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. Ebenso ist in dem Diagramm der Verlauf eines Strompulses I_{RMS_L} gezeigt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die HID-Lampe mit Wechselspannung oder Wechselstrom gespeist. Wie in dem Diagramm zuerkennen ist, weist die Lampenspannung bis zum Zeitpunkt t₁ einen im Wesentlichen konstanten Wert von etwa 53 V auf. Der Lampenstrom I_{RMS_L} ist bis zum Zeitpunkt t₁ ebenfalls im Wesentlichen konstant und weist im Ausführungsbeispiel einen Wert von etwa 3A auf. Zum Zeitpunkt t₁ wird der Lampenstrom I_{RMS_L} erhöht und ein Strompuls erzeugt. Wie dazu aus der Darstellung in 1 zu erkennen ist, weist der Strompuls eine Zeitdauer t₃ – t₁ auf. Im Ausführungsbeispiel ist dies eine Zeitdauer von etwa 600 ms. Wie des Weiteren aus 1 zu erkennen ist, ist der RMS-Wert des Strompulses über die gesamte Zeitdauer t₃ – t₁ im Wesentlichen konstant und weist einen Wert von etwa 4A im Ausführungsbeispiel auf.
Mit Beginn des Strompulses zum Zeitpunkt t₁ steigt auch die Brennspannung bzw. die Lampenspannung U_L der HID-Lampe an, da durch den Strompuls die auf den Elektroden der HID-Lampe aufgewachsenen Strukturen aufgeschmolzen werden.
Wie zu erkennen ist, steigt die Lampenspannung U_L lediglich bis zu einem Zeitpunkt t₂ relativ stark an und erreicht bereits zu diesem Zeitpunkt t₂ einen Wert von etwa 66 V. In der Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten t₂ und t₃ steigt die Lampenspannung U_L nicht mehr bzw. nur unwesentlich an. Mit dem Ablauf der Zeitdauer des Strompulses zum Zeitpunkt t₃, und somit das Reduzieren des Lampenstroms I_{RMS_L} wieder auf den Wert von etwa 3A, steigt die Lampenspannung UL in relativer kurzer Zeitdauer nochmals an. Wie in 1 zu erkennen ist, wird im Ausführungsbeispiel dabei ein Endwert von etwa 70 V erreicht.
In 2 ist ein weitere Verlauf der Lampenspannung U_L und des Lampenstroms I dargestellt. In Figur ist in beispielhafter Weise eine Darstellung mit mehreren Halbwellen gezeigt, wobei dabei der Lampenstrom I in dem Zeitintervall zwischen den Zeitpunkten 0 und t₁ abhängig von der jeweiligen Halbwelle zwischen den Werten I₁ und –I₁ des Lampenstroms liegt. Zum Zeitpunkt t₁ wird der Lampenstrom I erhöht und eine Strompuls erzeugt. Es ist in 2 zu erkennen, dass der Strompuls für eine Zeitdauer t₂ – t₁ und über eine Mehrzahl an Halbwellen generiert wird. Die Lampenstromerhöhung erfolgt derart, dass die Stromamplituden des Strompulses abhängig von der Halbwelle I₂ bzw. –I₂ sind. Zum Zeitpunkt t₂ wird der Strompuls wieder beendet und der Lampenstrom wieder auf die maximalen Amplitudenwerte I₁ bzw. –I₁ reduziert.
In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Dort wird ein Strompuls erzeugt, welcher für zumindest eine Halbwelle jeweils an derjenigen Elektrode der HID-Lampe anliegt, welche zu diesem Zeitpunkt und für die entsprechende Zeitdauer als Anode betrieben wird. Wie dazu in 3 gezeigt ist, wird der Lampenstrom in dem Zeitintervall zwischen den Zeitpunkten 0 und t₁ wieder derart eingestellt, dass die Amplituden abhängig von der jeweiligen Halbwelle die Werte I₁ bzw. –I₁ aufweisen. Zum Zeitpunkt t₂ wird der Lampenstrom um ΔI erhöht (Strompuls). Zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ wird somit ein Strompuls über eine Mehrzahl an Halbwellen erzeugt, welcher an derjenige Elektrode (erste Elektrode) der HID-Lampe anliegt, welche in dieser Zeitdauer als Anode betrieben wird. In dieser Zeitdauer weist der Lampenstrom Amplitudenwerte I₁ + ΔI und –(I₁ – ΔI) auf. In der Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten t₂ und t₃ wird der Lampenstrom derart eingestellt, dass der über eine Mehrzahl an Halbwellen erzeugte Strompuls an der zweiten Elektrode anliegt, welche in dieser Zeitdauer als Anode betrieben wird. In dieser Zeitdauer t₃ – t₂ weist der Lampenstrom Amplitudewerte I₁ – ΔI und –(I₁ + ΔI) auf. Wie zu erkennen ist, ist die Lampenleistung (P = U·I) in den Zeitdauern t₂ – t₁ und t₃ – t₂ in etwa gleich groß, wobei die genannten Zeitintervalle in etwa gleich lang sind. Zum Zeitpunkt t₃ wird der Strompuls beendet und der Lampenstrom gemäß dem Zeitintervall t₁ – 0 eingestellt.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Anwendung von Gasentladungslampen, welche mit Wechselspannung oder Wechselstrom gespeist werden, beschränkt. Vielmehr kann das Prinzip einer ausreichend langen Erzeugung eines Strompulses auch auf eine Gasentladungslampe angewendet werden, welche mit Gleichspannung oder Gleichstrom gespeist wird. Wesentlich dabei ist, dass der Strompuls für eine Zeitdauer, welche zwischen 0,1 s und 5 s liegt, erzeugt wird bzw. der Gleichstrom, insbesondere der Mittelwert, für eine derartige Zeitdauer erhöht wird.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe bei dem eine Formgebung zumindest einer Elektrode der Gasentladungslampe verändert wird, dadurch gekennzeichnet, dass durch Verändern des Lampenstroms für eine vorgebare Zeitdauer zumindest ein Strompuls derart erzeugt wird, dass auf der zumindest einen Elektrode aufgewachsene Strukturen zumindest teilweise entfernt werden, wobei der Strompuls für die Zeitdauer zumindest einer gesamten Halbwelle der Wechselspannung oder des Wechselstroms erzeugt wird, wenn die Gasentladungslampe mit Wechselspannung oder Wechselstrom gespeist wird, oder der Strompuls mit einer Pulsdauer zwischen etwa 0,1 s bis etwa 5 s erzeugt wird, wenn die Gasentladungslampe mit Gleichspannung oder Gleichstrom gespeist wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des Strompulses und/oder der Verlauf des Strompulses und/oder die Zeitdauer des Strompulses und/oder der Zeitpunkt des Erzeugens des Strompulses abhängig von zumindest einem Betriebsparameter der Gasentladungslampe generiert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsparameter eine detektierte Lampenspannung der Gasentladungslampe und/oder ein detektierter Verlauf dieser Lampenspannung herangezogen werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des Strompulses und/oder der Verlauf des Strompulses und/oder die Zeitdauer des Strompulses und/oder der Zeitpunkt des Erzeugens des Strompulses abhängig von einem Überschreiten oder einem Unterschreiten eines Lampenspannungsschwellwertes erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des Strompulses und/oder der Verlauf des Strompulses und/oder die Zeitdauer des Strompulses und/oder der Zeitpunkt des Erzeugens des Strompulses derart generiert werden, dass die auf zumindest einer Elektrode aufgewachsenen Strukturen entfernt werden und die Strombelastung eines mit der Gasentladungslampe verbundenen elektronischen Vorschaltgeräts im Wesentlichen unverändert bleibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer des Strompulses kleiner als zwei Sekunden, insbesondere kleiner als eine Sekunde ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spitzenwert des Strompulses zumindest für eine vorgebbare Zeitdauer größer als ein maximal zulässiger Stromwert eines elektronischen Vorschaltgeräts ist, welches mit der Gasentladungslampe elektrisch verbunden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf der Lampenspannung der Gasentladungslampe während der Zeitdauer des Strompulses detektiert wird und die Amplitude des Strompulses und/oder der Verlauf des Strompulses und/oder die Zeitdauer des Strompulses abhängig von dem detektierten Verlauf der Lampenspannung erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des Strompulses und/oder der Verlauf des Strompulses und/oder die Zeitdauer des Strompulses und/oder der Zeitpunkt des Erzeugens des Strompulses derart generiert werden, dass die Anstiegsgeschwindigkeit der Lampenspannung und/oder der Wert der Lampenspannung nach Ablauf der Zeitdauer des Strompulses vorgebbaren Werten entsprechen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strompuls während einer Hochlaufphase der Gasentladungslampe erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des Strompulses und/oder der Verlauf des Strompulses und/oder die Zeitdauer des Strompulses und/oder der Zeitpunkt des Erzeugens des Strompulses abhängig von einer thermischen Belastung eines elektronischen Vorschaltgeräts, welches mit der Gasentladungslampe elektrisch verbunden ist, erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasentladungslampe mit Wechselspannung oder Wechselstrom gespeist wird und der Strompuls für die Zeitdauer von jeweils zumindest einer Halbwelle ein Aufschmelzen von aufgewachsenen Strukturen an derjenigen Elektrode bewirkt, welche als Anode betrieben wird.