DE19529460A1 - Verfahren zur Stabilisierung und Steuerung der photometrischen Eigenschaften von Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu Stabilisierung und Steuerung der photometrischen Eigenschaften von Metallhalogenid-Hochdruckentladungs­ lampen gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1.

Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampen haben charakteristisch eine Füllung, bestehend aus einem Grund- und/oder Puffergas wie Quecksilber oder auch Xenon, und sehr geringen Mengen von sog. Leuchtzusätzen, die der besseren Verdampfbarkeit wegen in Form von Halogensalzen eingefüllt werden. In Betrieb erwärmt sich die Lampe und im Entladungsgefäß ent­ wickelt sich eine Temperaturverteilung mit einer kältesten Stelle (Temperatur T_CS), an der sich die nicht verdampften Leuchtzusätze in einem Sumpf niederschlagen. Das Quecksilber wird üblicherweise in solchen Men­ gen eingefüllt, daß es im Lampenbetrieb vollständig verdampft; im Fall des Xenons kann ein Kondensat nicht entstehen. Die Partialdrücke der Leucht­ zusätze, die durch die Cold-Spot-Temperatur festgelegt sind, bestimmen die spektrale Emissionsverteilung der Lampe und damit die photometrischen Eigenschaften, wie Farbtemperatur, Farbwiedergabeindex und Lichtstrom. Sie werden dem Anwendungsfeld der Lampe entsprechend sorgfältig op­ timiert.

Die geringe Menge dieser Leuchtzusätze, ihre chemische Aggressivität und die große Steilheit der Dampfdruckkurve gegenüber Änderungen von T_CS hat eine gewisse Instabilität dieser photometrischen Eigenschaften gegen­ über Fertigungseinflüssen, Alterungseinflüssen, Umgebungseinflüssen (Umgebungstemperatur, Rückstrahlung der Leuchte usw.) und den Be­ triebsbedingungen (Schwankungen der Versorgungsspannung, Streuungen im Vorschaltgerät) zur Folge. Diese Instabilität wird von den Anwendern der Lampen in zunehmenderem Maße kritisiert.

Lösungen des Problems sind wegen der gegebenen Bedingungen schwierig und nur teilweise gelungen:

• - Auswahl geeigneter Kombinationen von Leuchtzusätzen mit geringer Empfindlichkeit gegenüber T_CS
• - möglichst stabiles Brenner-Design
• - elektronischer Betrieb mit Konstanthaltung der Lampenleistung.

Die dritte Methode hat sich als die Leistungsfähigste erwiesen, weil sie in wirksamer Weise Einflüsse von Brennspannungsschwankungen und Varia­ tionen des Vorschaltgerätes kompensiert. Der unterschiedliche Lampenlei­ stungsbedarf für konstante photometrische Eigenschaften infolge wechseln­ der Umgebungsbedingungen oder Lampenalterung (Schwärzung im Innen­ kolben, Elektrodenabbrand, Veränderungen der Füllungszusammensetzun­ gen) kann dabei naturgemäß nicht berücksichtigt werden.

Die Konstanthaltung der photometrischen Eigenschaften erfordert demnach die Überwachung des Lampenzustandes und bei Abweichungen vom Stell­ wert eine entsprechende Nachregelung der Lampenleistung. Bei elektroni­ schen Vorschaltgeräten ist man dafür naturgemäß auf elektrische Signale angewiesen, die den Lampenzustand beschreiben. Die elektrischen Eigen­ schaften der Lampe wie Brennspannung, Strom und Impedanz werden im wesentlichen durch das Grund- und/oder Puffergas Quecksilber bzw. Xe­ non bestimmt. Der Einfluß der Leuchtzusätze ist geringfügig und geht in den Fertigungsstreuungen der Lampe, die durch Geometrie und Füllung bestimmt werden, weitgehend unter. Eine Korrelation zwischen den elektri­ schen Größen Strom, Spannung und/oder Widerstand und den photometri­ schen Eigenschaften, insbesondere der Farbtemperatur, kann deshalb leider nicht genutzt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zu schaffen, das in einfa­ cher Weise Aufschlüsse über den Zustand des Lampensystems gibt und eine schnelle Korrektur der Lampenleistung möglich macht.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale des Verfahrens sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Das Verfahren beruht auf der Erkenntnis, daß die Reaktion der Gasentla­ dung auf schnelle und kurzzeitige Veränderungen der Lampenleistung In­ formationen über den Zustand der Entladungslampe enthält, die mit den photometrischen Eigenschaften der Lampe zusammenhängen. Die Art dieses Zusammenhangs hängt von der Konstruktion und der Füllung der Lampe ab und kann allgemein nicht angegeben werden. Daher wird erfindungsge­ mäß der brennenden Lampe kurzzeitig ein positiver Leistungsimpuls oder auch eine kurzzeitige Leistungsabsenkung eingeprägt. Das Vorschaltgerät verfolgt, in welcher Geschwindigkeit die Impedanz der Lampe sich auf den neuen Entladungszustand einstellt oder ob sie in den ursprünglichen Zu­ stand zurückkehrt. Das Ergebnis wird mit einem eingespeicherten Sollwert verglichen und die Lampenleistung entsprechend nachgeregelt.

Vorteilhaft erfolgt die Einprägung des Leistungsimpulses oder der Lei­ stungsabsenkung in festen, größeren Zeitabständen.

Im Fall eines fest vorgegebenen Lampenstroms oder einer fest vorgegebenen Lampenspannung muß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nur noch die Anpassung der Lampenspannung bzw. des Lampenstroms an den neuen Entladungszustand bzw. den ursprünglichen Entladungszustand mit einem eingespeicherten Sollwert verglichen werden.

Claims (3)

1. Verfahren zu Stabilisierung und Steuerung der photometrischen Eigen­ schaften von Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampen, die an ei­ nem elektronischen Vorschaltgerät betrieben werden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß während des Betriebs mit Hilfe des elektronischen Vor­ schaltgeräts an der Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe ein positiver oder negativer Leistungsimpuls eingeprägt, die Art und Zeit­ dauer der Anpassung der Impedanz der Metallhalogenid-Hochdruck­ entladungslampe an den neuen Entladungszustand bzw. die Rück­ führung in den ursprünglichen Entladungszustand mit einem einge­ speicherten Sollwert verglichen und anschließend die Leistung der Me­ tallhalogenid-Hochdruckentladungslampe entsprechend nachregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der positive oder negative Leistungsimpuls in größeren, festen Zeitabständen in die Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe eingeprägt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei vorge­ gebenem festem Lampenstrom bzw. vorgegebener fester Lampenspan­ nung die Art und Zeitdauer der Anpassung der Lampenspannung bzw. des Lampenstroms der Metallhalogenid-Hochdruckentladungs­ lampe an den neuen Entladungszustand bzw. die Rückführung an den ursprünglichen Entladungszustand mit einem eingespeicherten Soll­ wert verglichen wird.