WO2009053226A1

WO2009053226A1 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer gasentladungslampe

Info

Publication number: WO2009053226A1
Application number: PCT/EP2008/063141
Authority: WO
Inventors: Michael Bönigk; Grigorios Tsilimis
Original assignee: Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung
Priority date: 2007-10-23
Filing date: 2008-10-01
Publication date: 2009-04-30
Also published as: DE102007050633A1; TW200932063A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Gasentladungslampe, die mit einen Maximalstrom Irun-up im Lichtanlauf und einem Nominalstrom Isteady-state bei Nennleistung betrieben wird, wobei die Gasentladungslampe mit einem rechteckförmigen Wechselstrom betrieben wird und für eine Stromanstiegsgeschwindigkeit (dI/dt) während der Kommutierung der Gasentladungslampe folgender Zusammenhang gilt: (dI/dt)=0.022OErun-up/Isteady-state.

Description

Be s ehre ibung

[1] Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Gasentladungslampe .

Technisches Gebiet

[2] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe, insbesondere einer Hochdruckentladungslampe, die mit einen Maximalstrom im Lichtanlauf, einem Nominalstrom bei Nennleistung, und mit einem wackelnden Gleichstrom betrieben wird.

Stand der Technik

[3] Gasentladungslampen werden in jüngerer Zeit aufgrund ihrer hohen Effizienz vermehrt anstelle von Glühlampen eingesetzt. Dabei sind Hochdruckentladungslampen bezüglich ihrer Betriebsweise schwieriger zu handhaben als Niederdruck-Entladungslampen, und die elektronischen Be- triebsgeräte für diese Lampen sind daher aufwendiger.

[4] Üblicherweise werden Hochdruck-Entladungslampen mit einem niederfrequenten Rechteckstrom betrieben, was auch , wackelnder Gleichstrombetrieb' genannt wird. Dabei wird ein im wesentlichen rechteckförmiger Strom mit einer Fre- quenz von üblicherweise 100Hz bis zu einigen kHz an die Lampe angelegt. Bei jedem Umschwingen zwischen positiver und negativer Spannung kommutiert die Lampe, da sich auch die Stromrichtung umkehrt und der Strom damit kurzzeitig zu null wird. Dieser Betrieb stellt sicher, dass die E- lektroden der Lampe trotz eines Quasi-Gleichstrombetriebs gleichmäßig belastet werden.

[5] Der Bogenansatz ist beim Betrieb einer Gasentladungslampe mit Wechselstrom grundsätzlich problematisch.

[6] Sinnvollerweise wird die Lampe also in punktförmiger Bogenansatzbetriebsweise betrieben, da der Bogenansatz hier sehr klein und damit sehr heiß ist. Das hat zur Folge, dass hier aufgrund der höheren Temperatur am kleinen Ansatzpunkt weniger Spannung benötigt wird, um ausrei- chend Strom liefern zu können.

[7] Als Kommutierung wird im folgenden der Vorgang betrachtet, bei dem die Polarität der Spannung wechselt, und bei dem daher eine starke Strom- oder Spannungsänderung auftritt. Bei einer im wesentlichen symmetrischen Betriebsweise der Lampe befindet sich bei der Mitte der Kommutierungszeit der Spannungs- oder Stromnulldurchgang. Hierbei ist zu bemerken, dass die Spannungskommutierung üblicherweise immer schneller abläuft als die Stromkommutierung. [8] Aus , The boundary layers of Ac-arcs at HID- electrodes: phase resolved electrical measurements and optical observations' , O. Langenscheidt et al . , J. Phys D 40 (2007), S. 415-431 ist bekannt, dass bei einer kalten Elektrode und diffusem Bogenansatz die Spannung nach der Kommutierung zunächst ansteigt, da die zu kalte Elektrode den benötigten Strom nur durch eine höhere Spannung liefern kann. Kann die Vorrichtung zum Betrieb der Gasentladungslampe diese Spannung nicht liefern, so tritt das o.g. Flackern auf. Zur Vermeidung dieses Flackerns während der Kommutierung gibt es im Stand der Technik verschiedene Lösungsansätze. Bekannt ist z.B. die Verwendung eines Kommutierungspulses, wie er z.B. in der EP 1 176 855 A2 beschrieben ist. Hier wird die Elektrode vor der Kommutierung durch einen erhöhten Strom aufgeheizt, und sofort nach der Kommutierung wird ein Strompuls an die Lampe gegeben, um die Elektrode weiter zu heizen und dadurch den Bogenansatz zu stabilisieren. Bei der DE 100 21 537 Al und der EP 1 438 878 Bl wird ein Kommutierungspuls zur gezielten Formung der Elektrodenspitze bei Hochdruckentladungslampen verwendet, der zu einer räumlichen Stabilisierung des Bogenansatzpunktes führt. Zur Vermeidung eines Bogenansatzes in punktförmiger Bogenansatzbetriebs- weise, d.h. zum Betrieb einer Entladungslampe ausschließ- lieh im diffusen Bogenansatz wird, in der EP 456 907 A2 die Elektrodengeometrie angepasst.

[9] Das Problem des wechselnden Bogenansatzmodus betrifft vor allem Gasentladungslampen, die gegenüber ähnlichen Lampen gleicher Nennleistung vergleichsweise große Elektroden besitzen. Typischerweise werden Lampen dann mit Überlast betrieben, wenn „Sofortlicht" gefordert ist, - A -

wie beispielsweise bei Xenon-Entladungslampen im KfZ- Bereich, bei denen aufgrund der gesetzlichen Bestimmungen 80% der Lichtabgabe nach 4 Sekunden erreicht sein müssen. Diese Lampen werden mit einem Schnellstart bei überhöhter Leistung angefahren, um den geltenden Automobilnormen gerecht zu werden. Daher ist die Elektrode auf die überhöhte Startleistung dimensioniert, ist aber bezogen auf den normalen Betriebszustand zu groß, und wird daher im Normalbetrieb immer zu kalt betrieben. Eine einfache Lö- sung für das Auftreten von Flackererscheinungen bei der Kommutierung zu kalter Elektroden ist bisher nicht bekannt .

Aufgabe

[10] Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe, insbesondere einer Hochdruckentladungslampe, anzugeben, die mit einen Maximalstrom im Lichtanlauf und einem Nominalstrom bei Nennleistung mit einem wackelnden Gleichstrom betrieben wird, bei dem die vorgenannten Probleme nicht mehr auftreten.

[11] Es ist ebenfalls Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Betrieb einer Gasentladungslampe anzugeben, mittels der die Gasentladungslampe in einer Weise betrieben wird, bei der die o.g. Probleme nicht mehr auftreten.

Darstellung der Erfindung

[12] Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens gelöst durch ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und bezüglich der Vorrichtung durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9. [13] Um das Problem der wechselnden Bogenansatzmodi während der Kommutierung zu vermeiden wird vorgeschlagen, den Stromanstieg während der Kommutierung erfindungsgemäß so einzustellen, dass während oder nach der Kommutierung kein Modenwechsel mehr stattfindet. Erstaunlicherweise hat sich nämlich gezeigt, dass bei genügend hohem verfügbarem Stromanstieg der vorher punktförmige Bogenansatz nach dem Spannungsnulldurchgang direkt wieder in den punktförmigen Bogenansatz übergeht, ohne vorher in den diffusen Bogenansatz zu wechseln. Ist also der Gradient des Stromes — während der Kommutierung genügend hoch, dt so bleibt der Bogenansatz übergangslos im punktförmigen Bogenansatzmodus, was Instabilitäten des Entladungsbogens und sichtbares Flackern wirkungsvoll unterdrückt.

[14] Das erfindungsgemäße Verfahren betreibt eine Gasentladungslampe mit einem wackelnden Gleichstrom, einem Maximalstrom I_ruri__up im Lichtanlauf, einem Nominalstrom I_stea- d_y-_state bei Nennleistung, und einer Stromanstiegsgeschwindigkeit — während der Kommutierung, wobei für die Strom- dt anstiegsgeschwindigkeit — folgender Zusammenhang gilt: dt

— > 0,022—.- ⁷" dt /JS 1 steady- _State

[15] Das erfindungsgemäße Verfahren wirkt besonders gut bei Gasentladungslampen, deren Elektroden überdimensioniert sind, damit die Lampen im Anlauf mit höherem Strom (Anlaufstrom I_ruri__up) als im Nominalbetrieb (Betriebsstrom Jstaedy-state) beaufschlagt werden können. Im Nominalbetrieb mit Nominalstrom I_staedy-state befindet sich eine derartige Lampe wenn sie im eingeschwungenen Zustand ist, also einige Minuten brennt, mit spezifizierter Nennleistung betrieben wird, und eine durchschnittliche Lampenspannung etwa in der Mitte des spezifizierten Toleranzfeldes auf- weist. I_ruri-_up ist hierbei der Strom, der im schnellen Lichtanlauf mit Überleistung spezifikationsgemäß maximal auftreten darf. Dieser Strom darf lediglich kurz nach dem dielektrischen Durchbruch in der Lampe für wenige 10 μs überschritten werden.

[16] Dabei ist das Verfahren besonders für quecksilberfreie Gasentladungslampen geeignet. Insbesondere bei quecksilberfreien Kfz-Entladungslampen, die aufgrund der geringeren Lampenspannung gegenüber den quecksilberhaltigen Lampen größer dimensionierte Elektroden besitzen, ist das erfindungsgemäße Verfahren sehr gut geeignet. Das

Verfahren kann aber auch für quecksilberhaltige Gasentladungslampe verwendet werden.

[17] Besonders bevorzugt wird das Verfahren bei Lampen

angewandt, deren Quotient —™^«-^«P— zwischen 2,5 und 9 staedy -State liegt.

[18] Bei quecksilberhaltigen Lampen liegt der Quotient / run-up bevorzugt zwischen 5 und 9. staedy— state

\1°>] Besonders bevorzugt liegt der Quotient —^_J^Ψ_— J₃₆^ staedy— state quecksilberhaltigen Lampen zwischen 6 und 7,5. [20] Bei quecksilberfreien Lampen liegt der Quotient run-up vorteilhaft zwischen 2 , 5 und 6,5. staedy -state

[21] Besonders vorteilhaft liegt der Quotient —^{run up} bei staedy-state quecksilberfreien Lampen zwischen 3 und 5.

[22] Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung zum Betreiben einer Gasentladungslampe mit einem Verfahren mit den vorgenannten Merkmalen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung (en)

[23] Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausfüh- rungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

[24] Fig. 1 Eine Spannung an einer quecksilberfreien Kfz-Lampe während des Kommutierungsvorgangs bei einem Betriebsverfahren nach dem Stand der Technik.

[25] Fig. 2 Eine Darstellung der Lampenspannung, des

Lampenstromes und der Lichtabgabe der Lampe über der Zeit mit verschiedenen Kommutierungseffekten, die aufgrund einer Betriebsweise nach dem Stand der Technik während der Kommutierung auftreten.

[26] Fig. 3 Eine Darstellung der Stromverläufe bei verschieden eingestellten Stromgradienten während der Kommutierung, insbesondere nach dem Stromnulldurchgang . [27] Fig. 4 Eine Darstellung der entsprechenden Spannungsverläufe für die verschiedenen Stromgradienten .

[28] Fig. 5 Eine Darstellung der Spannungs- und Strom- verlaufe für eine Kommutierungsunterbrechung mit einer Niedrigstromphase.

[29] Fig. 6 Ein zeitlich besser aufgelöster Ausschnitt aus dem Spannungsverlauf der Fig. 5 mit verschiedenen Kommutierungsphasen.

[30] Fig. 7 Das schematische Schaltbild einer Ersatzlast, mit der das erfindungsgemäße Verfahren gemessen werden kann.

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

[31] In den Fig. 1 ist der Spannungsverlauf einer Gasentladungslampe über der Zeit mit überdimensionierten Elektroden mit einem Betriebsverfahren nach dem Stand der Technik dargestellt, die während der Kommutierung aufgrund der zu kalten Elektroden nicht in der punktförmigen Bogenansatzbetriebsweise bleibt, sondern beim Nulldurchgang von der punktförmigen in die diffuse Bogenansatzbetriebsweise wechselt. Aufgrund dessen steigt die Spannung beim Kommutieren zunächst an, da die zu kalte Kathode nur durch eine höhere Spannung genügend Strom liefern kann. Nach kurzer Zeit, typischerweise in weniger als 1 μs, findet während der kathodischen Phase wieder ein Übergang von der diffusen in die punktförmige Bogenansatzbetriebsweise statt. Zum Zeitpunkt 0 μs wechselt der Bogenansatz von der punktförmigen in die diffuse Bogenansatzbetriebs- weise. Daraus resultiert ein starker Spannungsanstieg 11, der in einem Spannungspeak 13 mündet. Ist die Spannung hoch genug, wechselt der Bogenansatz wieder in die punktförmige Bogenansatzbetriebsweise, was in einem sofortigen Absinken 15 der Spannung resultiert. Damit ist die Lampe wieder in der günstigen punktförmigen Bogenansatzbetriebsweise, was in einer niedrigen, nur langsam ansteigenden Spannung resultiert.

[32] Die Lampe macht also bei jeder Kommutierung den oben beschriebenen Ablauf durch, da immer eine der Elektroden vom anodischen in den kathodischen Betrieb wechselt. Bei jeder dieser Kommutierungen wird also die in Fig. 1 dargestellte Spannungsspitze an der Lampe beobachtet, die von der zunächst hohen Spannung durch den diffusen Bogen- ansatz herrührt, der dann innerhalb von wenigen μs in einen punktförmigen Bogenansatz bei signifikant geringerer Spannung übergeht. In Fig. 2 sind die Auswirkungen dieses Effektes für den Lampenstrom 22 und die Lichtabgabe 24 der Gasentladungslampe dargestellt. Gerät die Gasentla- dungslampe aufgrund eines zu geringen Stromgradienten, der von einer zu geringen Maximalspannung des Betriebsgerätes herrührt, nach einer Kommutierung in einen diffusen Bogenansatz, so steigt die Lampenspannung an, wie im Punkt 21 dargestellt ist. Ist diese Spannung höher als die Maximalspannung des Betriebsgerätes, resultiert daraus ein Stromeinbruch 25. Dieser schlägt sich in einem Abfall 28 der abgegebenen Lichtmenge nieder. Bleibt die Gasentladungslampe für eine längere Zeit im Zustand des diffusen Bogenansatzes, so ist die Spannung während der gesamten Zeit zwischen zwei Kommutierungen im maximal möglichen Bereich 23 des Betriebsgerätes. Daraus resul- tiert ein ebenfalls dauerhafter Stromeinbruch 27, der zu einer signifikanten Verringerung 29 der Lichtabgabe der Gasentladungslampe führt. Dies kann unter ungünstigen Umständen so weit führen, dass die Gasentladungslampe er- lischt.

[33] Es hat sich gezeigt, dass eine Mindestgröße des

Stromgradienten — benötigt wird, um den Bogenansatz dt fest in der punktförmigen Bogenansatzbetriebsweise zu halten. Diese Mindestgröße ist zudem abhängig von der Größe der Elektroden. Da die Spannung die treibende Kraft für die Stromkommutierung darstellt, ist die Spannungsän-

MJ derung beziehungsweise die Spannungsänderungsge-

Δt schwindigkeit für eine erfolgreiche Kommutierung ent- dt scheidend mitverantwortlich.

[34] Da zwischen der erlaubten Überlast der Gasentladungslampe und der Größe der Elektroden ein Zusammenhang besteht, kann auch ein Zusammenhang zwischen der Stromanstiegsgeschwindigkeit beziehungsweise der Spannungsanstiegsgeschwindigkeit und der erlaubten Überlast angege- ben werden:

[35] Abhängig von der Höhe der erlaubten Anlauf-Überlast

der Gasentladungslampe, gegeben durch K over-power staedy— State gilt damit erfindungsgemäß für den Stromanstieg — nach dt der Kommutierung: AT Λ

[ 36 ] — > 0,022— . K_over__power bzw , dt μs

[38] Für die vorher behandelte Quecksilberfreie KfZ-Lampe können folgende Werte zugrunde gelegt werden:

[39] I_run-up = 3,2 A

[ 4 0 ] Istaedy-state = 0 , 82 A

[ 4 1 ] Kover-power = 3 , 90 .

[42] Damit ergibt sich, dass, sobald das elektronische Betriebsgerät in der Lage ist, im Zusammenspiel mit der quecksilberfreien Hochdruckentladungslampe eine Stromanstiegsgeschwindigkeit — von mehr als etwa 0,086 A/μs zu dt liefern, während der Kommutierung kein Modenwechsel des Bogenansatzes mehr stattfindet.

[43] Um diesen Zusammenhang zu veranschaulichen werden die Strom- und die korrespondierenden Spannungsverläufe dreier verschiedener elektronischer Betriebsgeräte im Zusammenspiel mit der quecksilberfreien Hochdruckentladungslampe dargestellt. Sie sind in den Figuren 3 (Strom) und 4 (Spannung) dargestellt. Die drei elektronischen Be- triebsgeräte besitzen jeweils eine unterschiedliche Kommutierungsdynamik, d.h. verschieden große mögliche Stromgradienten — , die sich in jeweils unterschiedlichen dt

Strom- und Spannungsverläufen während der Kommutierung niederschlagen. Die Signalverläufe des Betriebsgerätes mit der geringsten Kommutierungsdynamik, d.h. mit dem geringsten erzeugbaren — sind in den Signalen 31 (Strom) dt und 41 (Spannung) dargestellt. Bedingt durch den geringen Stromgradienten ist der Stromverlauf von allen hier ge- zeigten Geräten am flachsten. Der Spannungsverlauf ist im gesamten auch flacher als bei den Vergleichskurven, jedoch zeigt sich kurz vor (Zeitpunkt -0,5 μs) und vor allem kurz nach (Zeitpunkt 0,5 μs) dem Nulldurchgang der Kommutierung jeweils ein signifikanter Spannungsanstieg, der aus dem Modenwechsel vom punktförmigen Bogenansatz in den diffusen Bogenansatz herrührt. Nach dem Spannungsanstieg bleibt der Entladungsbogen für weitere 3 μs instabil, was aus einem instabilen Modenwechsel herrührt. Erst danach zeigt sich wieder eine schwach ansteigende Span- nung im negativen Bereich. Bedingt durch die geringe Dynamik des Stromanstiegs — von 0,02 A/μs ergeben sich dt bei jedem Kommutieren Instabilitäten des Entladungsbo- gens . Das hat mitunter sichtbares Flackern und unter Umständen auch das Erlöschen der Bogenentladung zur Folge.

[44] Das zweite Betriebsgerät besitzt zum Vergleich eine

Dynamik des Stromanstiegs — von 0,08 A/μs. Die Strom- dt und Spannungskurven sind die Kurven 33 bzw. 43 dargestellt. Gut zu sehen ist der deutlich größere Stromgradient, der in einem signifikant niedrigeren Spannungspuls resultiert. Durch den höheren Stromgradienten findet nur ein Modenwechsel statt, der keine weiteren Instabilitäten zeigt. Dieses Gerät betreibt die Lampe zwar erheblich sicherer als das erste Gerät, aber auch hier kann es unter ungünstigen Bedingungen, bedingt durch den Modenwechsel bei jeder Kommutierung, zu Flackern oder sogar zum Verlöschen der Lampe kommen.

[45] Das dritte erfindungsgemäße Betriebsgerät, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet, besitzt eine große Dynamik bezüglich der Kommutierung, die sich in einem Stromgradienten — von 0,115 A/μs niederschlägt. Die dt

Stromkurve 35 zeigt einen im Gegensatz zu den vorherigen Beispielen noch größeren Anstiegsgradienten vor allem nach dem Nulldurchgang des Stromes, die Spannungskurve 45 zeigt keine sichtbare Spannungsüberhöhung mehr. Dass heißt, dass der Bogenansatz keine Modenwechsel mehr vollzieht, sondern direkt vom punktförmigen Bogenansatz wieder in den punktförmigen Bogenansatz geht. Damit sind Bo- geninstabilitäten, Flackern und ein Erlöschen des Entla- dungsbogens ausgeschlossen.

[46] Das erfindungsgemäße Verfahren kann natürlich auch auf quecksilberhaltige Lampen angewendet werden. Bei einer typischen quecksilberhaltigen Lampe können beispielsweise folgende Werte zugrunde gelegt werden:

[ 4 7 ] I_run-_Up = 2 , 6 A

[ 4 8 ] Istaedy-state = 0 , 42 A

[ 4 9 ] Kover-power = 6 , 1 9 .

[50] Damit ist bei der quecksilberhaltigen Kfz-Lampe, be^¬ dingt durch den geringeren Strom I_staedy-state im Nominalbe-

trieb, das Verhältnis K_over__power = —¹^zH^f.— noch größer. staedy— state [51] Bei der quecksilberhaltigen Lampe ergibt sich somit dl A die Ungleichung zu — > 0,136— . dt μs

[52] Bei einer Gasentladungslampe, die nicht für einen schnellen Lichtanlauf ausgelegt ist, ist der Maximalstrom I_ruri-_up im Lichtanlauf üblicherweise gleich dem Nominalstrom Istaedy-state bei Nennleistung. Der Faktor K_OVer-_Power wird somit zu 1, dadurch ergibt sich der minimal nötige

Stromanstieg — der notwendig ist um die Lampen sicher dt in der punktförmigen Bogenansatzbetriebsweise zu halten zu 0,022— . μs

[53] Fig. 5 zeigt einen typischen Kommutierungsverlauf einer Hochdruckentladungslampe mit einer Kommutierungsunterbrechung. Für den Kommutierungsstrom stellt die vom Betriebsgerät bereitgestellte Spannung die treibende Kraft dar. Daher ist die verfügbare Spannungsänderungsge- schwindigkeit ein Maß für die oben beschriebene Stromänderungsgeschwindigkeit, die Auswirkungen auf die Qualität der Kommutierung hat. Dies gilt insbesondere, wenn die Lampe nach der Kommutierung in eine Niedrigstromphase ü- bergegangen ist. Dann ist die Spannungsänderungsgeschwin- digkeit und die maximale Höhe der Spannung des Betriebsgerätes bei der Belastung durch den Niedrigstrom das entscheidende Kriterium für eine saubere und vollständige Stromübernahme der Elektroden.

[54] Da der direkte Stromanstieg aber stets von der Induktivität des Zündkreises beeinflusst wird, ist bei einer gegebenen Induktivität die Stromänderungsgeschwindigkeit direkt von der treibenden Spannung vor der Indukti- vität abhängig. Die mögliche Spannungsänderungsgeschwin- digkeit sowie die maximale Spannung des Betriebsgerätes beeinflusst also maßgeblich die mögliche Stromänderungsgeschwindigkeit und damit die Qualität der Kommutierung.

[55] Die verfügbare Spannungsänderungsgeschwindigkeit des Betriebsgerätes kann über die Kommutierungsunterbrechung ermittelt werden. Diese Kommutierungsunterbrechung kann bei realen Lampen auftreten, wird aber vorzugsweise durch eine Ersatzlast 110, wie sie in Fig.7 gezeigt ist, nach- gebildet. Im Stromverlauf in Fig. 5 gibt es eine Normalstromphase und eine Niedrigstromphase. Die Normalstromphase entspricht dem Stationärstrom bei normalem Lampenbetrieb. Bei nicht erfolgreicher oder nicht sofortiger Stromübernahme nach dem Nulldurchgang kommt es an der re- alen Lampe zu einer Niedrigstromphase bei stark überhöhter Spannung. In diesem Zeitraum besitzt die Lampe eine endliche elektrische Impedanz, welche die vom Betriebsgerät abgegebene (kommutiernende) Spannung belastet.

[56] Fig. 6 zeigt einen zeitlich besser aufgelösten Aus- schnitt aus dem Spannungsverlauf der Fig. 5 mit verschiedenen Kommutierungsphasen. Um die Kommutierung bei einer Kommutierungsunterbrechung besser beschreiben zu können, wird diese in 4 Phasen eingeteilt: Diese Phasen dienen sowohl der Angabe von Werten zur Erzielung einer optima- len Kommutierung (Phasen 0-1), als auch zur Angabe von Werten zur Wiederaufnahme eines normalen Lampenbetriebes bei Auftreten einer hohen Lampenimpedanz und Niedrigstromphasen (Phasen 2-3) .

Kommutation

Phase 0 -U Burner to OV >5 V/μs

Phase 1 OV to + Ußurner >75 V/μs

Phase 2 +U Burner to 2x ^"■^" Ußumer >1 V/μs

Phase 3 2x + Ußurner tθ + 3X +U_Burner >0 , 5 V/μs

[57] Die Phasen 0 und 1 werden bei jedem Kommutieren einer Hochdruckentladungslampe durchlaufen. Dabei ist es unerheblich, ob die Lampe sauber kommutiert oder aufgrund einer Niedrigstromphase Probleme bereitet. Bei dieser kommen zusätzlich noch die Phasen 2 und 3 hinzu, die den niedrigen Strom und die damit verbundene Spannungsüberhö^¬ hung Abbilden.

[58] Für eine gute Kommutierung der oben behandelten quecksilberfreien und quecksilberhaltigen Lampen hat sich gezeigt, dass die in der Tabelle angegebenen Werte für die minimale Spannungsänderungsgeschwindigkeit nicht un^¬ terschritten werden sollten.

[59; Als Grundlage für die angegebenen Werte ist die Be- lastung der kommutierenden Spannung durch die Werte einer realen quecksilberfreien Hochdruckentladungslampe gege^¬ ben, die durch die Dimensionierung der Ersatzlast 110 in Fig. 7 nachgebildet ist. Die Dimensionierung dieser Ersatzlast 110 in Fig.7 ist z.B. für eine quecksilberfreie Hochdruckentladungslampe ausgelegt. Je nach Anwendungs^¬ fall ist die Dimensionierung der Ersatzlast 110 dem ent^¬ sprechenden Lampentyp anzupassen. Je nach Dimensionierung der Ersatzlast 110 ergeben sich verschieden hohe Belastungswerte eines angeschlossenen elektronischen Betriebsgerätes 100. Dieses ist über einen Zündtransformator, der durch ein RL-Glied 101 dargestellt wird, an die Ersatz- last 110 angeschlossen. Die Abgriffe des Messabgriffes 103 sind die beiden Leitungen, an denen normalerweise die Hochdruckentladungslampe angeschlossen wird. Die Ersatzlast besteht aus einem RC-Glied mit Lastwiderständen für Normalstromphasen und Niedrigstromphasen und einem ge- steuerten Schalter S. Dieser wird entsprechend dem Eingangssignal vom Betriebsgerät 100 Ein- und Ausgeschaltet, um die Normal- beziehungsweise Niedrigstromphasen während der Kommutierung nachzubilden. Während der Normalstromphasen ist der Schalter S geschlossen, so dass im Wesent- liehen der Widerstand R2 als Lastwiderstand wirkt. Soll eine Niedrigstromphase simuliert werden, wird der Lastwiderstand S geschlossen, so dass im Wesentlichen der Widerstand R3 als Lastwiderstand wirkt.

[60] Bei einer intakten Lampe werden bei den in der Ta- belle genannten Werten keine Niedrigstromphasen auftreten, da durch die genügend hohe Spannungsänderungsge- schwindigkeit eine gute Kommutierung gewährleistet ist. Bei alten Lampen kurz vor dem Lebensdauerende können Niedrigstromphasen auftreten, die aber durch die genügend hohe Spannungsänderungsgeschwindigkeit des Betriebsgerätes schnell überwunden werden.

[61] Allgemein kann für verschiedene Hochdruckentladungslampen mit verschieden dimensionierten Elektroden folgender Zusammenhang beschrieben werden: Die minimale durch das Betriebsgerät darstellbare Spannungsänderungsge- schwindigkeit sollte folgende Ungleichung erfüllen: dt

^. >30— •- ™"^""^p dt μs I steady-state

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe, insbesondere einer Hochdruckentladungslampe, die mit einen Maximalstrom I_run__up im Lichtanlauf, einem Nominalstrom Isteady-state bei Nennleistung, und mit einem wackelnden Gleichstrom betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Stromanstiegsgeschwindigkeit — während der Kommutierung der Gasentladungs- dt

lampe folgender Zusammenhang gilt: — > 0,022— •- ^run~"^p dt μs I stea iddyy——ssttaattie

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für eine minimale Spannungsanstiegsgeschwindig- dU keit folgender Zusammenhang gilt: dt

dt μs I steady-stc

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬

zeichnet, dass der Quotient —^mn~up zwischen 2,5 und 9 staedy —state liegt.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasentladungslampe als quecksilberfreie Gasentladungslampe ausgebildet ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

dass der Quotient —^r-^^— zwischen 2,5 und 6,5 liegt. staedy -State

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn¬

zeichnet, dass der Quotient —^r-^^— zwischen 3 und 5 staedy -State liegt .

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasentladungslampe als quecksilberhaltige Gasentladungslampe ausgebildet ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

dass der Quotient —^r-^^-— zwischen 5 und 9 liegt. staedy -State

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn¬

zeichnet, dass der Quotient —^r-^^— zwischen 6 und 7,5 staedy -State liegt .

10. Vorrichtung zum Betreiben einer Gasentladungslampe mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 9.