EP2277362B1 - Verfahren zum betreiben einer entladungslampe sowie beleuchtungssystem mit einer entladungslampe - Google Patents
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- EP2277362B1 EP2277362B1 EP09737934.1A EP09737934A EP2277362B1 EP 2277362 B1 EP2277362 B1 EP 2277362B1 EP 09737934 A EP09737934 A EP 09737934A EP 2277362 B1 EP2277362 B1 EP 2277362B1
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
- H05B41/14—Circuit arrangements
- H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
- H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
- H05B41/295—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps with preheating electrodes, e.g. for fluorescent lamps
Definitions
- the invention relates to a method for operating a discharge lamp, in which, during operation of the discharge lamp, the electrodes of the discharge lamp are at least temporarily supplied with an electrical heating current and an electrical discharge current. Furthermore, the invention relates to a lighting system with a discharge lamp and an operating device for the discharge lamp, by means of which the electrodes of the discharge lamp during operation of the discharge lamp at least temporarily an electric heating current and an electric discharge current can be fed.
- Discharge lamps are known in various design and use. During operation of a discharge lamp, a large number of physical effects take place, as a result of which the light generation of the discharge lamp is generated. In this context, an interaction of the discharge of the filling gas located in the discharge vessel with the lamp electrodes also occurs. These physical effects also have a greater or lesser influence on the life of the discharge lamp or of subcomponents thereof.
- At least one electrode of this discharge lamp is at least temporarily supplied with an electrical heating current and an electrical discharge current.
- An essential idea of the invention is that, in rated operation of the discharge lamp, the value of the sum of the squares of the electric currents supplied via the power supply leads connected to the electrode during operation of the discharge lamp in an interval between 1.2 times the square of the value of a given for the discharge lamp Test current and is set twice the square of the value of this electrical test current.
- a mode of operation can be achieved in a very specific operating phase, namely in rated operation or undimmed operation (usually nominal current) of the discharge lamp, which leads to a substantial extension of the Lifespan of the discharge lamp leads.
- the electric currents supplied via the current leads of an electrode are set at an interval between 1.3 times the square of an electric test current given to the discharge lamp and 1.8 times the square of this test current. It is particularly preferred if the electrical currents supplied via the power supply to the electrode are set in an interval between 1.35 times the square of an electric test current predetermined for the discharge lamp and 1.5 times the square of this test current. This is a particularly preferred value interval, on the one hand, the lamp life can be significantly increased and on the other hand, the system efficiency is very large, since only a relatively low supplied power requirement for the electrode heating is required.
- the lamp life can thus be increased by suitably adapted electronic operating parameters, the electric currents, in particular the heating currents and the discharge currents, and this can be achieved in nominal operation.
- the electrode is supplied via a first power supply to the second portion of the discharge current supplied via a second power supply, different in value from the first portion of the discharge current.
- asymmetrical supply of the discharge current to the electrode is thus preferably carried out, whereby a considerably positive influence on the extension of the lamp life on the one hand and the system efficiency with regard to an additionally required energy supply are achieved.
- the discharge current is supplied to the electrode at least 90% via a power supply, in particular supplied completely to the electrode via only one of the power supply lines.
- both the heating current and the discharge current are each supplied completely via a same power supply. This is a particularly effective way of improving the operation in terms of extending lamp life and minimizing further energy input.
- the electrical test current is lamp specific so as to heat the electrode to a value of the hot-to-cold resistance ratio of 4.75, which is a default of an ICE standard.
- the test current is a current value specifically set for a lamp, which makes it easier to set the value of the sum of the squares of the electric currents between the interval of 1.3 and 2, preferably 1.3 and 1.5, even more simply from this basic parameter 1.35 and 1.5 of the square of the test current can be made in a simple and low-cost manner.
- the nominal operation of the discharge lamp is characterized in particular by a range of the discharge current in that this discharge current is greater than or equal to 80% of the test current of the discharge lamp, whereby this too is a specification of an ICE standard.
- a specific setting of the heating current and the discharge current in order to achieve an extension of the lamp life due to the then occurring physical effects can be provided.
- the heating current is supplied continuously during operation of the discharge lamp of the electrode.
- a continuous electrode heating or filament heating a particularly positive effect on the extension of the lamp life can be achieved.
- an electrical current supplied via a power supply to the electrode has a heating current and / or a discharge current.
- an electrode is connected to two power supply lines, via which the energy, in particular the electrical current is supplied to the electrode.
- the value of the sum of the supplied electrical currents thus forms from a sum which is formed on the one hand by the currents which are supplied via the first power supply, and on the other hand by the currents which are supplied via the second power supply to the electrode.
- the electrical current supplied via the first power supply can have a portion of the heating current and a portion of the discharge current.
- this electric current via the first power supply comprises the complete heating current and the complete discharge current. In such a design, then the current conducted via the second power supply is equal to the heating current.
- the electric current which is supplied via the first power supply only a proportion of less than 100% of the discharge current to the electrode, in which case the electric current which is supplied via the second power supply to the electrode, respectively missing proportion to 100% plus the heating current to this electrode supplies.
- a range for the preferably continuous Wendelzuogenicstrom in electronic operation a discharge lamp is thus called, which allows to extend the life of the discharge lamp significantly.
- the current is thereby expressed by the so-called SoS (Sum of Squares) value, which represents the value of the sum of the squares of the electrical currents supplied via the power supply connected to the electrode.
- SoS Sud of Squares
- the SoS range can be optimized Lamp lives are generally indicated for each discharge lamp at which this current value is known.
- This current value is commonly called test current I T and is listed in the data sheets for many discharge lamps in IEC 60081 and IEC 60901.
- the lamp life can be increased up to a factor of 2, without having to make changes to the lamp design.
- the estimated power dissipation of the lighting system comprising a discharge lamp and discharge lamp required for the additional heating of the electrode is less than one watt.
- the SoS value for the first filament of the discharge lamp is different from the SoS value of the second filament of the discharge lamp. This ensures that defines an electrode or a lamp filament of the discharge lamp defines the lamp life, whereby a steeper failure curve can be achieved.
- the value of the sum of the squares of the electric currents supplied via current leads connected to a first electrode of the discharge lamp is at least partially different from the value of the sum of the squares of the electric currents supplied via current leads connected to a second electrode of the discharge lamp.
- the ratio between lamp life extension and system efficiency can be improved because this asymmetric design of the filament heater can increase the slope of the dropout curve.
- An illumination system comprises at least one discharge lamp and at least one operating device for operating the discharge lamp, wherein at least one time by means of the operating device of at least one electrode during operation of this discharge lamp Heating current and an electric discharge current can be fed.
- An essential idea of the invention is that, in rated operation of the discharge lamp, the value of the sum of the squares of the electrical currents supplied via current leads connected to an electrode is between 1.3 times the square of the value of an electric test current given to the discharge lamp and times the square of the value of this test current is adjustable. The lamp life can thereby be increased significantly, in addition, in this regard, the system efficiency can still be maintained high.
- Fig. 1 is shown in a simplified schematic representation of a lighting system I, which has at least one discharge lamp 1, which is formed in the embodiment as a compact fluorescent lamp.
- the discharge lamp 1 comprises a discharge vessel 2, which in the exemplary embodiment has curved subregions which are tubular.
- the lighting system I comprises an operating device 3 for operating the discharge lamp 1, wherein the operating device 3 may be formed separately from the discharge lamp 1, but may also be integrated in a housing, not shown, of the discharge lamp 1. In this case then also the discharge vessel 2 extends with its ends 4 and 5 inside.
- the discharge lamp 1 comprises electrodes formed as lamp filaments 6 and 7, wherein the first electrode 6 is arranged in the region of the one end 4 of the discharge vessel 2 and extends into the interior space or into the discharge space of the discharge vessel 2.
- the second lamp filament 7 is also gas-tightly sealed in the region of the further end 5 of the discharge vessel 2 and extends into the discharge space of the discharge vessel 2.
- the first lamp filament 6 is connected to two power supply lines 8 and 9, which in turn are connected to the operating device 3 for supplying energy to the lamp filament 6.
- the second lamp filament 7 is connected to power supply lines 10 and 11, which also with the operating device 3 are electrically connected to the energy supply to the lamp filament 7.
- the illumination system I is designed in such a way that, during operation of the discharge lamp 1, the electrodes 6 and 7 can be supplied at least temporarily with an electrical heating current I H and an electrical discharge current I d .
- the discharge lamp 1 is also characterized in its specific design in that it has a fixed or standardized test current I T , or is characterized by this.
- the discharge lamp 1 and also the lighting system I is specified to have an associated nominal electrical discharge current, whereby the nominal operation can be characterized.
- the rated electrical current I d, rated is given for the specific discharge lamp 1 and the specific illumination system I.
- the value of the sum of the squares of the electric currents supplied via the first electrode 6 to 8 and 9 is at an interval between 1.3 times the square in one for the discharge lamp 1 Test current value I T and twice the square of this test current I T adjustable.
- the SoS1 value thus denotes the electrical currents supplied via the power supply lines 8 and 9 to the first electrode 6.
- the electrical current I 11 relates to the electric current supplied via the power supply 8, which can be composed of the discharge current I 11d supplied to this power supply 8 and the heating current I 11H supplied via this power supply 8.
- the electric current I 12 denotes the current which can be supplied to the first electrode 6 via the second power supply 9, which can likewise be composed of the discharge current I 12d supplied via the power supply 9 and the heating current I 12H supplied via this power supply 9.
- an asymmetrical supply of the electrical currents to the first electrode 6 takes place, which means that different portions of the discharge current are supplied to the electrode 6 via the power supply lines 8 and 9. It is preferably provided that the complete discharge current I d is supplied via one of the two power supply lines 8 or 9.
- a value SoS2 which denotes the value of the sum of the squares of the electric currents I 21 and I 22 supplied via the power supply lines 10 and 11 connected to the second electrode 7, the electric current I 21 denoting the power supply 10 can be supplied and the electric current I 22 denotes a feedable via the power supply 11 electrical current.
- the deliverable via the power supply 10 electric current I 21 is in turn optionally of a portion of the discharge current I 21d and, optionally, a proportion of the heating current I 21H together.
- the electric current I 22 which can be supplied via the power supply 11 is composed of a portion of the discharge current I 22d and optionally a portion of the heating current I 22H .
- the power supply to the second electrode 7 are performed in an asymmetrical design, which means that preferably the complete discharge current via one of the two power supply lines 10 or 11 to the second electrode 7 is supplied.
- the discharge currents and heating currents supplied via at least one power supply line 8 and / or 9 are preferably different from the discharge currents and heating currents supplied to at least one power supply line 10 and / or 11 to the second electrode 7.
- the steepness of the failure curve can be increased and thus the lamp life can be extended again.
- the values of the sum of the squares of the electric currents supplied via current leads 8, 9 and 10, 11 connected to an electrode 6 and 7, respectively, are in an interval between 1.35 times the square of the test current I T and 1 predetermined for the discharge lamp 1 , 5 times the square of the test current I T.
- Fig. 2 a diagram is shown in which the lamp life is given as a function of the normalized SoS value. It can be clearly recognized that in the specific value range between 1.2 and 2, in particular between 1.3 and 1.8, in particular between 1.35 and 1.5, a considerable extension of the lamp life can be achieved.
- Fig. 3 a diagram is shown in which the SoS value is shown as a function of the rated discharge current I d, rated .
- I T rated discharge current
- the invention relates to the range greater than 80% of I T , in which then the SoS value preferably between 1.35 times I T 2 and 1.5 times I T 2 is set.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Entladungslampe, bei dem im Betrieb der Entladungslampe den Elektroden der Entladungslampe zumindest zeitweise ein elektrischer Heizstrom und ein elektrischer Entladungsstrom zugeführt werden. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Beleuchtungssystem mit einer Entladungslampe und einem Betriebsgerät für die Entladungslampe, mittels welchem den Elektroden der Entladungslampe im Betrieb der Entladungslampe zumindest zeitweise ein elektrischer Heizstrom und ein elektrischer Entladungsstrom zuführbar sind.
- Entladungslampen sind in vielfältiger Ausgestaltung und Verwendung bekannt. Im Betrieb einer Entladungslampe laufen eine Vielzahl physikalischer Effekte ab, wodurch die Lichterzeugung der Entladungslampe generiert wird. In diesem Zusammenhang tritt auch ein Zusammenwirken der Entladung des im Entladungsgefäß befindlichen Füllgases mit den Lampenelektroden auf. Diese physikalischen Effekte haben auch einen mehr oder minder starken Einfluss auf die Lebensdauer der Entladungslampe oder von Teilkomponenten davon.
- Aus dem Dokument
DE 10 2005 049 583 A1 ist ein elektronisches Vorschaltgerät und Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Lampe bekannt. Es wird beschrieben, dass eine Heizschaltung derart ausgebildet ist, dass ein von dieser Heizschaltung in einer Betriebsphase einer elektrischen Lampe erzeugte Heizstrom mit einem Wert zwischen 20% und 60% des Lampenstroms der elektrischen Lampe dimensionierbar ist. - Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Entladungslampe sowie ein Beleuchtungssystem mit einer Entladungslampe zu schaffen, bei welchem die Lebensdauer der Entladungslampe verlängert werden kann.
- Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, welches die Merkmale nach Anspruch 1 aufweist, und ein Beleuchtungssystem, welches die Merkmale nach Anspruch 9 aufweist, gelöst.
- Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Entladungslampe wird im Betrieb der Entladungslampe zumindest einer Elektrode dieser Entladungslampe zumindest zeitweise ein elektrischer Heizstrom und ein elektrischer Entladungsstrom zugeführt. Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass im Nennbetrieb der Entladungslampe der Wert der Summe der Quadrate der über mit der Elektrode verbundenen Stromzuführungen zugeführten elektrischen Ströme im Betrieb der Entladungslampe in einem Intervall zwischen 1,2 mal dem Quadrat des Werts eines für die Entladungslampe vorgegebenen Teststroms und zweimal dem Quadrat des Werts dieses elektrischen Teststroms eingestellt wird. Durch diese Betriebsweise und die spezifische Anpassung von elektronischen Betriebsparametern, nämlich den Strömen, kann in einer ganz spezifischen Betriebsphase, nämlich im Nennbetrieb bzw. ungedimmten Betrieb (bei in der Regel Nennstrom) der Entladungslampe, eine Betriebsweise erreicht werden, welche zu einer wesentlichen Verlängerung der Lebensdauer der Entladungslampe führt.
- Vorzugsweise werden die über die Stromzuführungen einer Elektrode zugeführten elektrischen Ströme in einem Intervall zwischen 1,3 mal dem Quadrat eines für die Entladungslampe vorgegebenen elektrischen Teststrom und 1,8 mal dem Quadrat dieses Teststroms eingestellt. Besonders bevorzugt erweist es sich, wenn die über die Stromzuführung der Elektrode zugeführten elektrischen Ströme in einem Intervall zwischen 1,35 mal dem Quadrat eines für die Entladungslampe vorgegebenen elektrischen Teststroms und 1,5 mal dem Quadrat dieses Teststroms eingestellt werden. Gerade dies ist ein besonders bevorzugtes Werteintervall, mit dem einerseits die Lampenlebensdauer wesentlich erhöht werden kann und andererseits die Systemeffizienz sehr groß ist, da nur ein relativ geringer zugeführter Energiebedarf für die Elektrodenheizung erforderlich ist.
- Die Lampenlebensdauer kann somit durch eine auf geeignete Weise angepasste elektronische Betriebsparameter, den elektrischen Strömen, insbesondere den Heizströmen und den Entladungsströmen, erhöht werden, wobei dies im Nennbetrieb erreicht werden kann.
- Vorzugsweise wird den Elektrode über eine erste Stromzuführung ein zu dem über eine zweite Stromzuführung zugeführten zweiten Anteil des Entladungsstroms wertmäßig unterschiedlicher erster Anteil des Entladungsstroms zugeführt. Es wird somit bevorzugterweise eine asymmetrische Zuführung von dem Entladungsstrom diesem zur Elektrode durchgeführt, wodurch ein erheblich positiver Einfluss auf die Verlängerung der Lampenlebensdauer einerseits und die Systemeffizienz im Hinblick auf eine zusätzlich benötigte Energiezuführung erreicht werden.
- In besonders bevorzugter Weise wird der Entladungsstrom zumindest zu 90 % über eine Stromzuführung der Elektrode zugeführt, insbesondere vollständig über nur eine der Stromzuführungen an die Elektrode zugeführt.
- Es kann in bevorzugter Weise vorgesehen sein, dass sowohl der Heizstrom als auch der Entladungsstrom jeweils vollständig über eine gleiche Stromzuführung zugeführt werden. Dies ist eine besonders effektive Vorgehensweise zur Verbesserung der Betriebsweise im Hinblick auf die Verlängerung der Lampenlebensdauer und die minimale weitere Zuführung der Energie.
- Insbesondere wird der elektrische Teststrom lampenspezifisch so vorgegeben, dass er die Elektrode auf einen Wert des Warm-zu-Kalt-Widerstandsverhältnis von 4,75 heizt, wobei dies eine Vorgabe einer ICE Norm ist.
- Der Teststrom ist ein für eine Lampe spezifisch festgelegter Stromwert, wodurch mit einfacher Weise anhand dieses grundlegenden Parameters die Einstellung des Werts für die Summe der Quadrate der elektrischen Ströme zwischen das Intervall 1,3 und 2, vorzugsweise 1,3 und 1,5 nochmals bevorzugter 1,35 und 1,5 des Quadrats des Teststroms in einfacher und aufwandsarmer Weise ermöglicht werden kann.
- Der Nennbetrieb der Entladungslampe wird insbesondere durch einen Bereich des Entladungsstroms charakterisiert, indem dieser Entladungsstrom größer oder gleich 80 % des Teststroms der Entladungslampe beträgt, wobei auch dies eine Vorgabe einer ICE Norm ist. Gerade für diesen spezifischen Bereich des Nennbetriebs ist es bisher nicht vorgesehen bzw. nicht bekannt, eine spezifische Einstellung des Heizstroms und des Entladungsstroms durchzuführen, um eine Verlängerung der Lampenlebensdauer aufgrund der dann auftretenden physikalischen Effekte erreichen zu können.
- Vorzugsweise wird der Heizstrom im Betrieb der Entladungslampe der Elektrode kontinuierlich zugeführt. Durch eine kontinuierliche Elektrodenheizung bzw. Wendelheizung kann ein besonders positiver Effekt auf die Verlängerung der Lampenlebensdauer erzielt werden.
- Vorzugsweise weist ein über eine Stromzuführung der Elektrode zugeführter elektrischer Strom einen Heizstrom und/oder einen Entladungsstrom auf. Insbesondere ist vorgesehen, dass eine Elektrode mit zwei Stromzuführungen verbunden wird, über welche die Energie, insbesondere der elektrische Strom zur Elektrode zugeführt wird. Der Wert der Summe der zugeführter elektrischen Ströme bildet sich somit aus einer Summe, welche einerseits durch die Ströme, welche über die erste Stromzuführung, und andererseits über die Ströme, welche über die zweite Stromzuführung zur Elektrode zugeführt werden, gebildet wird. Abhängig vom Betrieb und der Zuführung, welche insbesondere asymmetrisch ausgelegt wird, kann beispielsweise der über die erste Stromzuführung zugeführte elektrische Strom einen Anteil des Heizstroms und einen Anteil des Entladungsstroms aufweisen. Vorzugsweise ist aufgrund der asymmetrischen Auslegung vorgesehen, dass dieser elektrische Strom über die erste Stromzuführung den vollständigen Heizstrom und den vollständigen Entladungsstrom umfasst. Bei einer derartigen Auslegung ist dann der über die zweite Stromzuführung geleitete Strom gleich dem Heizstrom.
- Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der elektrische Strom, welcher über die erste Stromzuführung zugeführt wird, lediglich einen Anteil kleiner 100 % des Entladungsstroms zur Elektrode zuführt, wobei dann der elektrische Strom, welcher über die zweite Stromzuführung zur Elektrode zugeführt wird, den jeweils fehlenden Anteil zu 100 % plus den Heizstrom zu dieser Elektrode zuführt.
- Mit der Erfindung wird somit ein Bereich für den vorzugsweise kontinuierlichen Wendelzuheizstrom beim elektronischen Betrieb eine Entladungslampe benannt, der es erlaubt, die Lebensdauer der Entladungslampe signifikant zu verlängern. Der Strom wird dabei durch den so genannten SoS (Sum of Squares)-Wert ausgedrückt, welcher der Wert der Summe der Quadrate der über mit der Elektrode verbundenen Stromzuführung zugeführten elektrischen Ströme darstellt. Durch die vorzugsweise Normierung dieses SoS-Werts auf das Quadrat des Stroms, der die Elektrode bzw. die Lampenwendel auf ein vorzugsweise Warm-zu-Kalt-Widerstandsverhältnis von Rw/Rk gleich 4,57 heizt, kann der SoS-Bereich für optimierte Lampenlebensdauern allgemein für jede Entladungslampe angegeben werden, bei der dieser Stromwert bekannt ist. Dieser Stromwert wird allgemein Teststrom IT genannt und ist für viele Entladungslampen in IEC 60081 und IEC 60901 in den Datenblättern aufgelistet.
- Durch die erfindungsgemäße Wahl des geeigneten Bereichs für den SoS-Wert beim ungedimmten Lampenbetrieb und somit im Nennbetrieb der Lampe kann die Lampenlebensdauer bis zu einem Faktor 2 gesteigert werden, ohne Änderungen am Lampendesign durchführen zu müssen. In dem bevorzugten Bereich dieses SoS-Werts, insbesondere in dem Intervall zwischen 1,3 mal dem Quadrat des Teststroms und 1,5 mal dem Quadrat des Teststroms liegt die abgeschätzte Verlustleistung des Beleuchtungssystems umfassend ein Betriebsgerät für die Entladungslampe und die Entladungslampe, die für die zusätzliche Heizung der Elektrode benötigt wird, bei kleiner einem Watt.
- Besonders bevorzugt erweist es sich, wenn der SoS-Wert für die erste Wendel der Entladungslampe unterschiedlich zu dem SoS-Wert der zweiten Wendel der Entladungslampe ist. Damit wird erreicht, dass eine Elektrode bzw. eine Lampenwendel der Entladungslampe definiert die Lampenlebensdauer begrenzt, wodurch eine steilere Ausfallkurve erreicht werden kann.
- Vorzugsweise wird im Nennbetrieb der Entladungslampe der Wert der Summe der Quadrate der über mit einer ersten Elektrode der Entladungslampe verbundenen Stromzuführungen zugeführten elektrischen Ströme zumindest teilweise unterschiedlich zu dem Wert der Summe der Quadrate der über mit einer zweiten Elektrode der Entladungslampe verbundenen Stromzuführungen zugeführten elektrischen Ströme eingestellt. Auch dadurch kann das Verhältnis zwischen Verlängerung der Lampenlebensdauer und Systemeffizienz verbessert werden, da durch diese asymmetrische Auslegung der Wendelheizung die Steilheit der Ausfallkurve vergrößert werden kann.
- Ein erfindungsgemäßes Beleuchtungssystem umfasst zumindest eine Entladungslampe und zumindest ein Betriebsgerät zum Betreiben der Entladungslampe, wobei mittels dem Betriebsgerät zumindest einer Elektrode im Betrieb dieser Entladungslampe zumindest zeitweise ein elektrischer Heizstrom und ein elektrischer Entladungsstrom zuführbar ist. Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass im Nennbetrieb der Entladungslampe der Wert der Summe der Quadrate der über mit einer Elektrode verbundene Stromzuführungen zugeführten elektrischen Ströme in einem Intervall zwischen 1,3 mal dem Quadrat des Werts eines für die Entladungslampe vorgegebenen elektrischen Teststroms und 2 mal dem Quadrat des Werts dieses Teststroms einstellbar ist. Die Lampenlebensdauer lässt sich dadurch signifikant erhöhen, wobei darüber hinaus diesbezüglich die Systemeffizienz dennoch hochgehalten werden kann.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems anzusehen.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems;
- Fig. 2
- ein vereinfachtes Diagramm, in dem die Lampenlebensdauer L in Abhängigkeit des SoS-Werts gezeigt ist; und
- Fig. 3
- ein vereinfachtes Diagramm, in dem der SoS-Wert in Abhängigkeit des Nenn-Entladungsstroms außerhalb des Nennbetriebs gezeigt ist.
- In
Fig. 1 ist in einer vereinfachten schematischen Darstellung ein Beleuchtungssystem I gezeigt, welches zumindest eine Entladungslampe 1 aufweist, welche im Ausführungsbeispiel als Kompaktleuchtstofflampe ausgebildet ist. Die Entladungslampe 1 umfasst ein Entladungsgefäß 2, welches im Ausführungsbeispiel gekrümmte Teilbereiche aufweist, welche rohrförmig konzipiert sind. Darüber hinaus umfasst das Beleuchtungssystem I ein Betriebsgerät 3 zum Betreiben der Entladungslampe 1, wobei das Betriebsgerät 3 separat zur Entladungslampe 1 ausgebildet sein kann, jedoch auch in einem nicht dargestellten Gehäuse der Entladungslampe 1 integriert sein kann. In dieses Gehäuse erstreckt sich dann auch das Entladungsgefäß 2 mit seinen Enden 4 und 5 hinein. - Die Entladungslampe 1 umfasst im Ausführungsbeispiel als Lampenwendeln 6 und 7 ausgebildete Elektroden, wobei die erste Elektrode 6 im Bereich des einen Endes 4 des Entladungsgefäßes 2 angeordnet ist und sich in den Innenraum bzw. in den Entladungsraum des Entladungsgefäßes 2 hinein erstreckt. In entsprechender Weise ist die zweite Lampenwendel 7 im Bereich des weiteren Endes 5 des Entladungsgefäßes 2 auch gasdicht eingeschmolzen und erstreckt sich in den Entladungsraum des Entladungsgefäßes 2 hinein.
- Die erste Lampenwendel 6 ist mit zwei Stromzuführungen 8 und 9 verbunden, welche wiederum mit dem Betriebsgerät 3 zur Energiezuführung zur Lampenwendel 6 verbunden sind. Darüber hinaus ist die zweite Lampenwendel 7 mit Stromzuführungen 10 und 11 verbunden, welche auch mit dem Betriebsgerät 3 zur Energiezuführung zur Lampenwendel 7 elektrisch verbunden sind.
- Das Beleuchtungssystem I ist so ausgelegt, dass die Elektroden 6 und 7 im Betrieb der Entladungslampe 1 zumindest zeitweise ein elektrischer Heizstrom IH und ein elektrischer Entladungsstrom Id zuführbar sind.
- Die Entladungslampe 1 ist in ihrer spezifischen Auslegung auch dadurch charakterisiert, dass sie einen festgelegten bzw. genormten Teststrom IT aufweist, bzw. durch diesen charakterisiert wird. Darüber hinaus ist die Entladungslampe 1 und auch das Beleuchtungssystem I dahingehend spezifiziert, dass sie einen zugeordneten elektrischen Nennstrom bzw. Nenn-Entladestrom aufweist, wodurch der Nennbetrieb charakterisierbar ist. Der elektrische Nennstrom Id, rated ist für die spezifische Entladungslampe 1 und das spezifische Beleuchtungssystem I vorgegeben.
- Im Nennbetrieb der Entladungslampe 1 und somit auch des Beleuchtungssystems I ist der Wert der Summe der Quadrate der über mit der ersten Elektrode 6 verbundenen Stromzuführungen 8 und 9 zugeführten elektrischen Ströme in einem Intervall zwischen 1,3 mal dem Quadrat in eines für die Entladungslampe 1 vorgegebenen Teststromwerts IT und zweimal dem Quadrat dieses Teststroms IT einstellbar.
-
- Der SoS1-Wert bezeichnet also die über die Stromzuführungen 8 und 9 zur ersten Elektrode 6 zugeführten elektrischen Ströme. In diesem Zusammenhang betrifft der elektrische Strom I11 den über die Stromzuführung 8 zugeführten elektrischen Strom, welcher sich aus dem in diese Stromzuführung 8 zugeführten Entladungsstrom I11d und dem über diese Stromzuführung 8 zugeführten Heizstrom I11H zusammensetzen kann. In entsprechender Weise bezeichnet der elektrische Strom I12 den über die zweite Stromzuführung 9 zur ersten Elektrode 6 zuführbaren Strom, welcher sich ebenfalls aus dem über die Stromzuführung 9 zugeführten Entladungsstrom I12d und dem über diese Stromzuführung 9 zugeführten Heizstrom I12H zusammensetzen kann.
- Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass eine asymmetrische Zuführung der elektrischen Ströme zur ersten Elektrode 6 erfolgt, was bedeutet, dass über die Stromzuführungen 8 und 9 unterschiedliche Anteile des Entladungsstroms der Elektrode 6 zugeführt werden. Bevorzugt ist vorgesehen, dass über eine der beiden Stromzuführungen 8 oder 9 der vollständige Entladungsstrom Id zugeführt wird.
- In entsprechender Weise wird im Nennbetrieb der Entladungslampe 1 ein Wert SoS2, welcher den Wert der Summe der Quadrate der über mit der zweiten Elektrode 7 verbundenen Stromzuführungen 10 und 11 zugeführten elektrischen Ströme I21 und I22 bezeichnet, wobei der elektrische Strom I21 den über die Stromzuführung 10 zuführbaren und der elektrische Strom I22 eine über die Stromzuführung 11 zuführbaren elektrischen Strom bezeichnet. Der SoS2-Wert lässt sich durch nachfolgende Formel darstellen:
mit - Der über die Stromzuführung 10 zuführbare elektrische Strom I21 setzt sich wiederum gegebenenfalls aus einem Anteil des Entladungsstroms I21d und gegebenenfalls einem Anteil des Heizstroms I21H zusammen. Analogerweise setzt sich der über die Stromzuführung 11 zuführbare elektrische Strom I22 aus einem Anteil des Entladungsstroms I22d und gegebenenfalls einem Anteil des Heizstroms I22H zusammen. Auch hier kann in entsprechender Weise zur Erläuterung zur Stromzuführung zur ersten Elektrode 6 die Stromzuführung zur zweiten Elektrode 7 in asymmetrischer Auslegung durchgeführt werden, was bedeutet, dass vorzugsweise der vollständige Entladungsstrom über eine der beiden Stromzuführungen 10 oder 11 zur zweiten Elektrode 7 zugeführt wird.
- Insbesondere kann auch vorgesehen sein, dass die über zumindest eine Stromzuführung 8 und/oder 9 zugeführten Entladungsströme und Heizströme vorzugsweise unterschiedlich zu den über zumindest eine Stromzuführung 10 und/oder 11 zur zweiten Elektrode 7 zugeführten Entladungsströme und Heizströme ist. Dadurch kann die Steilheit der Ausfallkurve vergrößert werden und somit die Lampenlebensdauer nochmals verlängert werden.
- Die Werte der Summe der Quadrate der über mit einer Elektrode 6 bzw. 7 verbundenen Stromzuführungen 8, 9 bzw. 10, 11 zugeführten elektrischen Ströme sind in einem Intervall zwischen 1,35 mal dem Quadrat des für die Entladungslampe 1 vorgegebenen Teststrom IT und 1,5 mal dem Quadrat des Teststroms IT. Vorzugsweise gilt:
- In diesem Nennbetrieb, in dem der Entladungsstrom größer oder gleich 80 % des elektrischen Teststroms IT beträgt, wird auch eine kontinuierliche Wendelzuheizung durchgeführt. Die Normierung des SoS-Werts auf das Quadrat des Stroms, der die Lampenwendeln 6 und 7 auf ein Warm-zu-Kalt-Widerstandsverhältnis Rw/Rk = 4,75 heizt, kann der SoS-Bereich für optimierte Lampenlebensdauern allgemein für jede Entladungslampe angegeben werden, bei der dieser Stromwert bekannt ist.
- In
Fig. 2 ist ein Diagramm gezeigt, bei dem die Lampenlebensdauer in Abhängigkeit des normierten SoS-Werts angegeben ist. Es kann deutlich erkannt werden, dass in dem spezifischen Wertebereich zwischen 1,2 und 2, insbesondere zwischen 1,3 und 1,8, insbesondere zwischen 1,35 und 1,5 eine erhebliche Verlängerung der Lampenlebensdauer erreicht werden kann. - In
Fig. 3 ist ein Diagramm gezeigt, bei dem der SoS-Wert in Abhängigkeit des Nenn-Entladestroms Id,rated gezeigt ist. Für den Bereich außerhalb des Nennbetriebs, welcher in der Darstellung unter 80 % von IT liegt, sind beispielhafte drei abfallend und geradlinig verlaufende Kennlinien eingetragen. Die Erfindung betrifft demgegenüber den Bereich größer 80 % von IT, in dem dann der SoS-Wert vorzugsweise zwischen 1,35 mal
Claims (9)
- Verfahren zum Betreiben einer Entladungslampe (1), bei dem im Betrieb der Entladungslampe (1) einer Elektrode (6, 7) zumindest zeitweise ein elektrischer Heizstrom (IH) und ein elektrischer Entladungsstrom (Id) zugeführt werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
im ungedimmten Betrieb der Entladungslampe (1) der Wert (SoS1, SoS2) der Summe der Quadrate der über mit einer Elektrode (6, 7) verbundenen Stromzuführungen (8, 9, 10, 11) zugeführten elektrischen Ströme (I1, I2) in einem Intervall zwischen 1,2 mal dem Quadrat eines für die Entladungslampe (1) vorgegebenen Teststroms (IT) und 2 mal dem Quadrat dieses Teststroms (IT) eingestellt wird,
wobei der elektrische Teststrom lampenspezifisch so Vorgegeben ist, dass er die Elektrode auf einen Wert des Warm-zu-Kalt-Widerstandsverhältnis von 4,75 heizt. - Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die über die Stromzuführungen (8 bis 11) einer Elektrode (6, 7) zugeführten elektrischen Ströme (I1, I2) in einem Intervall zwischen 1,3 mal dem Quadrat des einem für die Entladungslampe (1) vorgegebenen Teststroms (IT) und 1,8 mal dem Quadrat des Teststroms (IT) eingestellt werden. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die über die Stromzuführungen (8 bis 11) der Elektrode (6, 7) zugeführten elektrischen Ströme (I1, I2) in einem Intervall zwischen 1,35 mal dem Quadrat des für die Entladungslampe (1) vorgegebenen Teststroms (IT) und 1,5 mal dem Quadrat des Teststroms (IT) eingestellt werden. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Elektrode (6, 7) über eine zugeordnete erste Stromzuführung (8 bis 11) ein zu dem über eine zugeordnete zweite Stromzuführung (8 bis 11) zugeführten zweiten Anteil des Entladungsstroms (Id) wertmäßig unterschiedlicher erster Anteil des Entladungsstroms (Id) zugeführt wird. - Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Entladungsstroms (Id) zumindest zu 90% über eine Stromzuführung (8 bis 11) einer zugeordneten Elektrode (6, 7) zugeführt wird, insbesondere vollständig über nur eine der Elektrode zugeordneten Stromzuführungen (8 bis 11) zugeführt wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Nennbetrieb der Entladungslampe (1) der Wert (SoS1, SoS2) der Summe der Quadrate der über mit einer ersten Elektrode (6, 7) der Entladungslampe (1) verbundenen Stromzuführungen (8 bis 11) zugeführten elektrischen Ströme (I11, I12) zumindest zeitweise unterschiedlich zu dem Wert (SoS1, SoS2) der Summe der Quadrate der über mit einer zweiten Elektrode (6, 7) der Entladungslampe (1) verbundenen Stromzuführungen (8 bis 11) zugeführten elektrischen Ströme (I21, I22) eingestellt wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Heizstrom (IH) im Betrieb der Entladungslampe (1) der Elektrode (6, 7) kontinuierlich zugeführt wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein über eine Stromzuführung (8 bis 11) der Elektrode (6, 7) zugeführter elektrischer Strom (I1, I2) einen Heizstrom (IH) und/oder einen Entladungsstrom (Id) aufweist. - Beleuchtungssystem mit einer Entladungslampe (1) und einem Betriebsgerät (3) für die Entladungslampe (1), mittels welchem einer Elektrode (6, 7) der Entladungslampe (1) im Betrieb zumindest zeitweise ein elektrischer Heizstrom (IH) und ein elektrischer Entladungsstrom (Id) zuführbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
im ungedimmten Betrieb der Entladungslampe (1) der Wert (SoS1, SoS2) der Summe der Quadrate der über mit einer Elektrode (6, 7) verbundenen Stromzuführungen (8 bis 11) zugeführten elektrischen Ströme (I1, I2) in einem Intervall zwischen 1,2 mal dem Quadrat eines für die Entladungslampe (1) vorgegebenen Teststroms (IT) und 2 mal dem Quadrat dieses Teststroms (IT) einstellbar ist,
wobei der elektrische Teststrom lampenspezifisch so vorgegeben ist, dass er die Elektrode auf einen Wert des Warm-zu-Kalt-Widerstandsverhältnis von 4,75 heizt.
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