Lampensystem mit einer Gasentladungslampe und Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Lampensystem der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe mittels eines elektronischen Vorschaltgeräts .

Stand der Technik

Ein derartiges Lampensystem ist dabei aus dem Stand der Technik bekannt und umfasst eine Gasentladungslampe mit einem Lampenkolben, der mit einem unter einem Kaltfülldruck stehenden und aus einem Edelgas oder Edelgasgemisch bestehenden Füllgas befüllt ist und innerhalb welchem zwei Wolfram-Elektroden in einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnet sind. Weiterhin umfasst das Lampensystem ein elektronisches Vorschaltgerät , welches mit den Elektroden der Gasentladungslampe gekoppelt ist und aus ^¬ gelegt ist, ein AC-Speisesignal zum Erzeugen einer Bogen- entladung zwischen den Elektroden bereitzustellen. Aufgrund der thermischen Beanspruchung durch die während des Betriebs zwischen beiden Elektroden erzeugte Bogenentla- dung dampft Wolfram von diesen ab und schlägt sich an der Innenwand des Lampenkolbens nieder. Dies führt zu einer unerwünschten Schwärzung des Lampenkolbens und einem damit einhergehenden Verlust der Lichtleistung sowie einer erheblichen Verkürzung der Lebensdauer des Lampensystems.

Um diesem Effekt entgegenzutreten sind verschiedene konstruktive Maßnahmen bekannt. Beispielsweise kann durch

austrittsarbeitssenkende Dotierungen die Elektrodenspit- zentemperatur gesenkt und die Verdampfung des Wolframs entsprechend verringert werden. Die Dotierungen schlagen sich jedoch ebenfalls am Lampenkolben nieder, so dass großvolumige Lampenkolben gewählt werden müssen, um eine höhere Oberfläche für den Niederschlag bereitzustellen und eine akzeptable Lebensdauer der Gasentladungslampe gewährleisten zu können. Ein größeres Lampenkolbenvolumen bzw. ein größerer Durchmesser wirkt sich allerdings nachteilig bei der Verwendung kleiner Reflektoren aus, da achsennahe Strahlen durch den Lampenkolben gestreut werden können. Da das häufig als Dotierungsmaterial verwen ^¬ dete ThO ₂ zudem radioaktiv ist, muss die Gasentladungs ^¬ lampe vergleichsweise aufwändig entsorgt werden. Dabei benötigt jedoch bei einer mit einem DC-Speisesignal be ^¬ triebenen Gasentladungslampe zumindest die als Kathode geschaltete Elektrode eine Mindesttemperatur, um das Ent ^¬ stehen unerwünschter, spotartiger Bogeneinschnürungen auf den Kanten der Elektrode zu vermeiden. Dies beeinträch- tigt auch die Bogenstabilität der Bogenentladung und führt zu sehr störenden Flackererscheinungen aufgrund des Springens des Ansatzpunktes des Lichtbogens. Darüber hin ^¬ aus brennt aufgrund der erhöhten Temperatur die als Ka ^¬ thode geschaltete Elektrode während des Betriebs wesent- lieh stärker zurück als die als Anode geschaltete Elekt ^¬ rode, wodurch einerseits die Position des Lichtbogens wandert und sich andererseits die Abstrahlcharakteristik der Gasentladungslampe kontinuierlich verschlechtert. Hierdurch wird auch die Lebensdauer des Lampensystems entsprechend verkürzt. Die thermische Beanspruchung der als Anode geschalteten Elektrode kann alternativ durch die Wahl eines größeren Durchmessers oder durch das Vor-

sehen von Kühlwendeln gesenkt werden. Weiterhin können die Geometrie und die jeweils für die Elektroden verwen ^¬ deten Materialien derart aneinander angepasst werden, dass eine geringstmögliche Elektrodentemperatur erzielt wird, bei welcher die Gasentladungslampe noch stabil läuft. Beispielsweise ist es bekannt, die als Kathode ge ^¬ schaltete Elektrode zu karburieren, um die Bogenruhe zu verbessern und den Abbrand zu verlangsamen.

Zusammenfassend erhöhen jedoch alle genannten Maßnahmen den konstruktiven Aufwand des Lampensystems erheblich, ohne im Gegenzug dessen Lebensdauer im gewünschten Maße zu verlängern und ohne eine über die Lebensdauer möglichst konstante Abstrahlcharakteristik gewährleisten zu können .

Darstellung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Lampensystem der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe eines derartigen Lampensystems so zu verbessern, dass auf konstruktiv einfache Weise eine verbesserte Abstrahlcharakteristik sowie eine erhöhte Lebensdauer erzielt werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Lampensystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 17 zum Betreiben einer Gasentladungslampe mittels eines elektronischen Vor- schaltgeräts gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des Lampensystems als

vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und umgekehrt anzusehen sind.

Ein Lampensystem, welches auf konstruktiv einfache Weise eine verbesserte Abstrahlcharakteristik ermöglicht sowie eine erhöhte Lebensdauer besitzt, ist erfindungsgemäß da ^¬ durch geschaffen, dass dem aus einem Edelgas oder Edelgasgemisch bestehenden Füllgas eine Halogenverbindung zugesetzt ist und das elektronische Vorschaltgerät ausge ^¬ bildet ist, ein AC-Speisesignal bereitzustellen, mittels welchem ein Wechselstrom zwischen den Elektroden erzeugbar ist. Die Halogenverbindung kann dabei grundsätzlich ein elementares Halogen, ein kovalentes Halogenid oder ein salzartiges bzw. komplexiertes Halogenid umfassen. Dies ermöglicht während des Betriebs der Gasentladungs- lampe eine vorteilhafte Ausbildung eines chemischen Transportprozesses, bei welchem von einer Elektrode ab ^¬ dampfendes Wolfram im kälteren Bereich des Lampenkolbens mit der bei den vorherrschenden Betriebstemperaturen in der Regel gasförmigen Halogenverbindung zu einer gasför- migen Wolframhalogenid-Verbindung bzw. bei gleichzeitigem Vorhandensein von Sauerstoff zu einer Wolframoxohaloge- nidbildung reagiert. Die entstandene Wolframhalogenid- Verbindung wird aufgrund der innerhalb des Lampenkolbens auftretenden Konvektion zurück zur Elektrode transpor- tiert und zersetzt sich an dieser aufgrund der hohen Elektrodentemperatur wieder zu festem Wolfram und der gasförmigen Halogenverbindung. Somit werden ein Niederschlag von festem Wolfram am Lampenkolben und die damit verbundene Schwärzung zuverlässig verhindert, so dass sich eine signifikant gesteigerte Lebensdauer der Gasent ^¬ ladungslampe ergibt. Zusätzlich kann ein Betriebsmodus

der Gasentladungslampe gewählt werden, bei dem eine höhe ^¬ re Elektrodentemperatur bis hin zum Verflüssigungspunkt des Wolframs und eine entsprechend verbesserte Abstrahl ^¬ charakteristik der Gasentladungslampe gegeben sind. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass beide Elektroden zumindest überwiegend aus Wolfram gefertigt sind. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist es somit weder erforderlich, konstruktiv aufwändige Kühlmechanismen oder speziell an- gepasste Geometrien der Elektroden bzw. des Lampenkolbens vorsehen zu müssen, noch müssen Kompromisse hinsichtlich der Abstrahlcharakteristik der Gasentladungslampe in Kauf genommen werden. Darüber hinaus können problemlos auch Lampenkolben mit sehr kleinem Volumen und Durchmesser verwendet werden, wodurch insbesondere bei als Reflektor- lampen ausgebildeten Lampensystemen achsennahe Lichtstrahlen nicht vom Lampenkolben der Gasentladungslampe gestreut und somit noch vom Reflektor eingefangen werden können. Weiterhin ist es nicht erforderlich, austrittsar- beitssenkende Dotierungen wie etwa ThO ₂ , BaO oder La ₂ O ₃ in das Wolfram einzuarbeiten. Hierdurch können Herstellprozesse vereinfacht und entsprechende Kostensenkungen er ^¬ zielt werden. Die letztgenannten Dotierungen bilden zudem üblicherweise mit fortschreitender Lebensdauer der Lampe Niederschläge auf dem Lampenkolben und beeinträchtigen die Abstrahlcharakteristik der Gasentladungslampe. Da mit Hilfe der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Gasentladungslampe weitere austrittsarbeitsenkende Füllzusätze wie Cäsium, Natrium oder ähnliches weder erforderlich noch vorgesehen sind, kann beispielsweise Xenon als al- leiniges Füllgas genutzt werden, wodurch problemlos Farb ^¬ wiedergabeindizes von über 92 erzielt werden können. Die erfindungsgemäße Zugabe einer Halogenverbindung löst so-

mit durch Abkehr vom technisch üblichen auf einfache und kostengünstige Weise ein bislang ungelöstes Bedürfnis, welches bei dem vorliegenden Massenartikel trotz der zu ^¬ vor aufgeführten, vielfältigen Bemühungen nicht oder nur auf wesentlich aufwändigere Weise befriedigt werden konn ^¬ te.

Dabei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, dass die Halo ^¬ genverbindung Brom und/oder ein Bromid, insbesondere eine bei Raumtemperatur flüssige und/oder gasförmige Bromver- bindung, vorzugsweise HBr und/oder CH ₂ Br ₂ , umfasst. Ob ^¬ wohl grundsätzlich auch andere Halogene wie Fluor, Chlor oder Iod verwendet werden können, bietet die Verwendung von Brom den Vorteil, dass Wolfram-Brom-Verbindungen bis ca. 1500 K stabil sind und sich somit zuverlässig an den Spitzen der Elektroden zersetzen, da diese die erforderliche Zersetzungstemperatur aufweisen und die heißesten Stellen der Gasentladungslampe darstellen. Demgegenüber zerfallen einerseits Wolfram-Iod-Verbindungen bereits bei erheblich niedrigeren Temperaturen von etwa 500 K, wäh- rend andererseits Wolfram-Fluor- bzw. Wolfram-Chlor- Verbindungen bei höheren Temperaturen zerfallen, so dass unter den üblichen Betriebsbedingungen keine zuverlässige Zersetzung gewährleistet ist.

Dabei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, dass der KaIt- fülldruck des Füllgases innerhalb des Lampenkolbens zwi ^¬ schen 5 bar und 45 bar und vorzugsweise zumindest 20 bar beträgt. Durch einen derartigen Kaltfülldruck werden entsprechend hohe Betriebsdrücke erzielt, welche die Ab ^¬ dampfrate des Wolframs zusätzlich vermindert. Hierdurch ergibt sich eine weitere vorteilhafte Verlängerung der Lebensdauer des Lampensystems. Zudem werden hierdurch im

Gegensatz zum Stand der Technik signifikant erhöhte Effizienzen von beispielsweise über 20 Lumen/Watt erzielt. Weiterhin können auch Stromdichte und Leuchtdichte der Gasentladungslampe des Lampensystems gegenüber einer mit einem niedrigen Kaltfülldruck befüllten Gasentladungslampe erheblich gesteigert werden. Die Gasentladungslampe des Lampensystems kann somit problemlos als Hochdruck ^¬ bzw, als Höchstdruck-Gasentladungslampe ausgebildet sein.

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft gezeigt, dass die Konzentration der Halogenverbindung zwischen 5 ppm und 4000 ppm, insbesondere zwischen 10 ppm und 2000 ppm und vorzugsweise zwischen 20 ppm und 800 ppm beträgt. Der Ausdruck "ppm" bezeichnet dabei Massenanteile pro Milli ^¬ on. Unterhalb von 5 ppm kann der chemische Transportpro- zess nicht mehr in ausreichendem Maße aufrecht erhalten werden, so dass die Niederschlagsrate des Wolframs am Lampenkolben nicht ausreichend verringert wird. Oberhalb einer Konzentration von 4000 ppm treten hingegen unerwünschte Reaktionen zwischen der Halogenverbindung und dem Elektrodenmaterial auf, wodurch die Lebensdauer der Gasentladungslampe ebenfalls unerwünscht beeinträchtigt wird. Hierbei können die Elektrodenspitzen dabei zunehmend zusammenwachsen, was letztendlich zu einer schnellen Unbrauchbarkeit des Lampensystems führt. Bei einer HaIo- gen-Konzentration innerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs zwischen 5 ppm und 4000 ppm ist hingegen ein stabiler Kreisprozess ohne Beeinträchtigung der Elektroden oder der Charakteristik der Bogenentladung gewährleistet.

Außerdem ist das elektronische Vorschaltgerät erfindungs- gemäß ausgebildet, ein AC-Speisesignal bereitzustellen, mittels welchem ein Wechselstrom zwischen den Elektroden

erzeugbar ist. Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei welchem ein Lichtsystem mit einer halogenfreien Gasentladungslampe bei AC-Betrieb aufgrund der beschleunigten Schwärzung des Lampenkolbens innerhalb weniger Stunden unbrauchbar wäre, ermöglicht das erfindungsgemäße Licht ^¬ system aufgrund der Selbstreparatur der Elektroden eine sehr effektive und dauerhafte Stabilisierung der Bogen- entladung. Darüber hinaus brennen beide Elektroden gleichmäßig und erheblich langsamer ab, so dass sich der Schwerpunkt des Lichtbogens auch bei Dauerbetrieb der Gasentladungslampe räumlich nicht bewegt und eine optima ^¬ le Abstrahlcharakteristik des Lampensystems über dessen gesamte Lebenszeit sichergestellt ist. Der erfindungsge ^¬ mäße Erfolg hat sich dabei bei unterschiedlichsten Sig- nalformen eingestellt. Das vom elektronischen Vorschalt- gerät bereitgestellte AC-Speisesignal kann daher bei ^¬ spielsweise eine rechteck-, dreieck- oder sinusförmige Signalform aufweisen. Es können jedoch grundsätzlich auch abweichende Signalformen vorgesehen sein.

Dabei hat es sich weiterhin als vorteilhaft gezeigt, dass das AC-Speisesignal eine Frequenz zwischen 40 Hz und 1000 Hz, bevorzugt zwischen 60 Hz und 400 Hz, aufweist. Innerhalb dieses Frequenzbands ist zuverlässig ein beson ^¬ ders stabiler Betrieb der Gasentladungslampe mit einer geringeren Bogenunruhe sichergestellt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das elektronische Vorschaltge- rät ausgebildet ist, das AC-Speisesignal in der Amplitude zu modulieren. Die Ursachen hierfür sind gegenwärtig noch nicht abschließend geklärt, da neben Amplitudenüberhöhun ^¬ gen auch Amplitudenminderungen den erfindungsgemäßen Er-

folg herbeiführen und insbesondere zur Vermeidung von Bo- genunruhe führen. Hinsichtlich der Ortskonstanz der Bo- genentladung wird dabei vorteilhafterweise eine Stabili ^¬ sierung erreicht, die selbst den hohen optischen Anforde- rungen an Projektions- oder Endoskoplampen genügt.

Eine weitere Stabilisierung der Bogenentladung ergibt sich, indem die Amplitudenmodulation eine Pulsamplitudenmodulation darstellt. Dabei kann in Abhängigkeit des je ^¬ weiligen Einsatzzwecks des Lampensystems vorgesehen sein, dass die Pulsform rechteck-, dreieck-, halbsinus-, sägezahn- oder rechteckförmig mit exponentiellem Anstieg ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Pulsamplitudenmodulation gegenüber dem unmodulierten AC-Speisesignal eine Amplitu- denüberhöhung aufweist. Dies ermöglicht eine gezielte Temperaturführung an den Ansatzpunkten der Bogenentladung, wodurch die Oberflächengeometrie der Elektroden in Verbindung mit dem Halogen-Kreisprozess derart beein ^¬ flussbar ist, dass die Geometrie der Elektrodenoberflä- chen, die Geometrie der Bogenentladung und der Ansatz des Lichtbogens gezielt beeinflusst und sehr effektiv stabi ^¬ lisiert werden können. Hierdurch wird neben der verbesserten Ortskonstanz des Lichtbogens auch eine weitere Verlängerung der Lebensdauer des Lampensystems sicherge- stellt. Dabei ist zu betonen, dass unter dem unmodulierten AC-Speisesignal natürlich ein Speisesignal verstanden werden kann, welches an sich bereits durch eine Amplitu ^¬ denmodulation erzeugt ist.

Dabei hat es sich weiterhin als vorteilhaft gezeigt, dass die Amplitudenüberhöhung zumindest 15%, insbesondere zu-

mindest 20% und vorzugsweise zumindest 40%, über einem Mittelwert der unmodulierten Amplitude des AC- Speisesignals liegt. Eine derartige Amplitudenüberhöhung führt zu einer besonders hohen Stabilisierung der Bogen- entladung zwischen den Elektroden, wodurch auch die Einkoppeleffizienz des abgestrahlten Lichts in einen Lichtleiter stabilisiert wird.

Weitere Vorteile ergeben sich, indem das elektronische Vorschaltgerät ausgebildet ist, die Pulsamplitudenmodula- tion in einem einstellbaren zeitlichen Abstand, insbesondere in einem Abstand von weniger als 0,5 ms, vor einer folgenden Kommutierung des AC-Speisesignals zu beenden. Dies erlaubt eine vorteilhafte Steuerung der Oberflächen ^¬ temperatur der Elektroden, so dass hierdurch in Verbin- düng mit dem permanenten Wechsel der Elektrodenfunktion zwischen der positiven Polarität und der negativen Polarität und dem Halogen-Kreisprozess eine zeitliche Ein ^¬ stellung der Fließfähigkeit und damit der Selbstheilungs ^¬ fähigkeit der Elektrodenoberflächen ermöglicht ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass innerhalb einer Periode der Pulsamplitudenmodulation der Anteil des unmodulierten AC- Speisesignals mindestens 50% beträgt. Dies ermöglicht es, die Pulsamplitudenmodulation durch eine Abfolge von Amp- litudenüberhöhungen, eine Abfolge von Amplitudenminderungen sowie eine Abfolge von Amplitudenüberhöhungen und Amplitudenminderungen, die sich gegenseitig abwechseln, zu charakterisieren. Hierbei haben sich unterschiedliche Ausführungsformen als erfolgreich gezeigt: Die Amplitu- denüberhöhungen und/oder die Amplitudenminderungen können immer zu positiven Amplituden oder immer zu negativen

Amplituden oder abwechselnd zu positiven und zu negativen Amplituden oder gleichzeitig zu positiven oder negativen Amplituden des unmodulierten AC-Speisesignals erfolgen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin- düng ist vorgesehen, dass innerhalb einer Halbperiode des AC-Speisesignals der Anteil des unmodulierten Signals mindestens 50 %, insbesondere zwischen 50 % und 80 % be ^¬ trägt. Dies stellt einerseits einen stabilen Betrieb des Lampensystems sicher und erlaubt darüber hinaus, das Lam- pensystem optimal an den jeweiligen Anwendungszweck anzupassen .

Dabei wird eine sonnenlichtähnliche Abstrahlcharakteris ^¬ tik des Lampensystems mit einem Farbwiedergabeindex von über 92 in weiterer Ausgestaltung dadurch erzielt, dass das Füllgas zu mindestens 90%, insbesondere zu mindestens 95% und vorzugsweise zu mindestens 99%, aus Xenon be ^¬ steht. Weiterhin wird durch das zumindest im Wesentlichen bzw. vollständig aus Xenon bestehende Füllgas die Wärme ^¬ leitung innerhalb des Lampenkolbens der Gasentladungslam- pe vorteilhaft reduziert. Da der Lampenkolben aufgrund des erfindungsgemäß verringerten Wolfram-Niederschlags entsprechend kleiner ausgebildet sein kann, wird vorteil ^¬ hafterweise eine entsprechend geringe Menge an Xenon be ^¬ nötigt, wodurch sich weitere Einsparungen ergeben.

Vorteilhaft weist die Gasentladungslampe eine Lampenleis ^¬ tung zwischen 5 W und 500 W, insbesondere zwischen 10 W und 350 W, auf. Hierdurch ist eine besonders flexible An- passbarkeit des Lampensystems an unterschiedliche Einsatzgebiete gegeben.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Lampensystem als vorzugsweise zweiseitig gesockelte Kurzbogenlampe und/oder Re ^¬ flektorlampe ausgebildet ist. Durch eine Ausgestaltung als Kurzbogenlampe kann das Lampensystem vorteilhaft als Punktlichtquelle mit geringem Bauraumbedarf verwendet werden. Aufgrund der mit Hilfe des Halogen-Kreisprozesses verhinderten Schwärzung kann der Lampenkolben der Gasentladungslampe dabei sehr kompakt ausgebildet werden. Das kleine Volumen ermöglicht zusätzlich einen höheren Betriebsdruck, welcher wiederum die Abdampfrate des Elektrodenmaterials vermindert und eine weitere Verlängerung der Lebensdauer gewährleistet. Alternativ oder zusätzlich bietet eine Ausgestaltung als Reflektorlampe den Vorteil, dass das von der Gasentladungslampe erzeugte Licht in ei ^¬ ner gewünschten Weise gebündelt und gezielt abgestrahlt werden kann. Aufgrund der erfindungsgemäß ermöglichten Ortskonstanz der Bogenentladung kann das abgestrahlte Licht dabei dauerhaft zuverlässig fokussiert und bei- spielsweise bei der Verwendung parabolischer Reflektoren zumindest weitgehend parallel mit hoher Intensität abge ^¬ strahlt werden.

In weiterer Ausgestaltung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, dass ein Lichtleiter vorgesehen ist, in welchen ein abgestrahltes Licht der Gasentladungslampe einkoppel- bar ist. Aufgrund der erfindungsgemäß erhöhten Bogensta- bilität und Einkopplungseffizienz des abgestrahlten Lichts in den Lichtleiter eignet sich das Lampensystem damit optimal für den Einsatz in Projektoren, Endoskopen oder Bilderfassungssystemen. Insbesondere im Fall von Endoskopen oder Bilderfassungssystemen kann dabei vorteil-

haft vorgesehen sein, dass das elektronische Vorschaltge- rät zusätzlich ausgebildet ist, das AC-Speisesignal bzw. die Pulsamplitudenmodulation mit einer Abtastrate der jeweiligen Bilderfassung zu synchronisieren, um Flimmerer- scheinungen zu vermeiden. Eine entsprechende Synchronisierung kann auch dann vorteilhaft vorgesehen sein, wenn das Beleuchtungssystem als Projektor ausgebildet ist, wobei in diesem Fall beispielsweise eine Synchronisierung zwischen dem AC-Speisesignal und einer Bilddarstellung bzw. einem Farbrad vorgenommen wird.

Weitere Vorteile ergeben sich, indem der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Elektrodensystem höchstens 3,0 mm und vorzugsweise höchstens 2,5 mm beträgt. Mit an ^¬ deren Worten ist vorgesehen, dass die Gasentladungslampe als sogenannte Kurzbogenlampe ausgebildet ist und damit vorteilhaft als Punktlichtquelle verwendet werden kann.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe mittels eines e- lektronischen Vorschaltgeräts, bei welchem zumindest die Schritte a) Bereitstellen der Gasentladungslampe, welche einen Lampenkolben umfasst, der mit einem unter einem Kaltfülldruck stehenden und aus einem Edelgas oder Edelgasgemisch bestehenden Füllgas befüllt ist und innerhalb welchem zwei Wolfram-Elektroden in einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnet sind, wobei dem Füllgas ei ^¬ ne Halogenverbindung zugesetzt wird, b) Bereitstellen des elektronischen Vorschaltgeräts, das ausgebildet ist, ein AC-Speisesignal bereitzustellen, c) Koppeln des elektro ^¬ nischen Vorschaltgeräts mit den Elektroden, d) Bereit- stellen des Speisesignals mittels des elektronischen Vor ^¬ schaltgeräts und e) Erzeugen einer Bogenentladung zwi-

sehen den Elektroden mittels des Speisesignals durchge ^¬ führt werden. Hierdurch ist auf konstruktiv einfache Weise eine verbesserte Abstrahlcharakteristik sowie eine er ^¬ höhte Lebensdauer des Lampensystems gewährleistet, da während des Betriebs der Gasentladungslampe eine vorteil ^¬ hafte Ausbildung eines chemischen Transport- und Kreis ^¬ prozesses erzielt wird. Die im Zusammenhang mit dem er ^¬ findungsgemäßen Lampensystem vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und Weiterbildungen sowie deren Vortei- Ie gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Verfah ^¬ ren .

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Beleuchtungssystem mit einem Lichtleiter und einem Lampensystem gemäß einem der vorhergehenden Ausführungsbeispie- Ie, bei welchem ein von der Gasentladungslampe des Lam ^¬ pensystems abgestrahltes Licht in den Lichtleiter einkop- pelbar ist. Das Beleuchtungssystem kann dabei beispielsweise als Projektor bzw. als Teil eines Projektors, eines Endoskops oder eines Bilderfassungssystems ausgebildet sein, so dass die verschiedenen, zuvor genannten Vorteile des Lampensystems - insbesondere die erhöhte Ortskonstanz und verringerte Flickerneigung der Bogenentladung, die erheblich verlängerte Lebensdauer, die Möglichkeit, das Lampensystem als Punktlichtquelle zu verwenden, sowie die verbesserte Intensität und Einkopplungseffizienz des ab ^¬ gestrahlten Lichts - zu einer erheblichen Verbesserung des jeweiligen Beleuchtungssystem führen. Im Fall von als Endoskop bzw. Bilderfassungssystem ausgebildeten Beleuchtungssystemen kann dabei vorteilhaft vorgesehen sein, dass das elektronische Vorschaltgerät ausgebildet ist, das AC-Speisesignal bzw. die Pulsamplitudenmodulation mit

einer Abtastrate der jeweiligen Bilderfassung zu synchronisieren, um Flimmererscheinungen zu vermeiden. Eine entsprechende Synchronisierung kann auch dann vorteilhaft vorgesehen sein, wenn das Beleuchtungssystem als Projek- tor ausgebildet ist, wobei in diesem Fall beispielsweise eine Synchronisierung zwischen dem AC-Speisesignal und einer Bilddarstellung bzw. einem Farbrad vorgenommen wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungs- beispiels sowie anhand von Zeichnungen, in welchen glei ^¬ che oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Be ^¬ zugszeichen versehen sind, näher erläutert werden. Dabei zeigen :

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Lampensystems gemäß einem Ausführungsbeispiel; und

Fig. 2 ein schematisches Diagramm mit unterschiedlichen, von einem elektronischen Vorschaltgerät des in Fig. 1 gezeigten Lampensystems bereitgestellten AC-SpeiseSignalen .

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Lampen ^¬ systems gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Lampensystem weist dabei eine Gasentladungslampe 10 auf, welche einen Lampenkolben 12 umfasst, der mit einem unter einem Kaltfülldruck stehenden Füllgas befüllt ist und innerhalb welchem zwei, aus dotierungsfreiem Wolfram bestehende E-

lektroden 14a, 14b in einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnet sind. Zum Betreiben der Gasentladungs ^¬ lampe 10 umfasst das Lampensystem weiterhin ein elektro ^¬ nisches Vorschaltgerät 16, welches mit den Elektroden 14a, 14b gekoppelt ist und ausgelegt ist, ein AC- Speisesignal 18 (s. Fig. 2) zum Erzeugen einer Bogenent- ladung zwischen den Elektroden 14a, 14b bereitzustellen. Der Abstand zwischen den Elektroden 14a, 14b beträgt we ^¬ niger als 3,0 mm, so dass die Gasentladungslampe 10 als Kurzbogenlampe ausgebildet ist. Das Füllgas besteht aus Xenon und steht unter einem Kaltfülldruck von 40 bar. Grundsätzlich können alternativ oder zusätzlich jedoch auch andere Füllgase wie Neon, Krypton oder Argon oder entsprechende Gasgemische vorgesehen sein. Ebenso können abweichende Kaltfülldrücke zwischen etwa 5 bar und 45 bar oder mehr vorgesehen sein. Um auf konstruktiv einfache und kostengünstige Weise eine verbesserte Abstrahlcharak ^¬ teristik sowie eine erhöhte Lebensdauer des Lampensystems sicherzustellen, ist dem Füllgas eine Halogenverbindung zugesetzt. Die Halogenverbindung umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel Brom, welches grundsätzlich als ele ^¬ mentares Br ₂ , als Bromsalz oder als Bromkohlenwasser ^¬ stoff-Verbindung zugesetzt werden kann. Das Brom liegt im gezeigten Ausführungsbeispiel in einer Massenkonzentrati- on von 800 ppm vor. Die gezeigte Gasentladungslampe 10 wurde mittels des elektronischen Vorschaltgeräts 16 für eine Dauer von 160 Stunden mit einem der in Fig. 2 näher erläuterten AC-Speisesignale 18a-c betrieben und zeigt aufgrund des chemischen Transportprozesses, welcher durch das zugegebene Brom ermöglicht ist, keine Schwärzung des Lampenkolbens 12. Das gezeigte Lampensystem eignet sich für unterschiedlichste Beleuchtungssysteme wie beispiels-

weise Projektoren oder Endoskope und kann zudem einen Reflektor umfassen.

Fig. 2 zeigt ein schematisches Diagramm mit drei unter ^¬ schiedlichen, vom in Fig. 1 gezeigten elektronischen Vor- schaltgerät 16 bereitgestellten AC-Speisesignalen 18a-c, mittels welchen jeweils ein Wechselstrom zwischen den E- lektroden 14a, 14b erzeugt wird, so dass die Gasentla ^¬ dungslampe 10 flexibel in Abhängigkeit ihres jeweiligen Einsatzzwecks des Lampensystems betrieben werden kann. Auf der Abszisse des Diagramms ist dabei die Zeit t und auf der Ordinate die Amplitude A der Speisesignale 18 aufgetragen. Die AC-Speisesignale 18a-c besitzen jeweils eine integrale Leistung von 50 W und weisen Frequenzen zwischen 40 Hz und 1000 Hz auf, wodurch ein stabiler und langlebiger Betrieb der Gasentladungslampe 10 bei hoher Bogenstabilität und geringer Flickerneigung gewährleistet ist .

Das erste AC-Speisesignal 18a stellt ein unmoduliertes Rechtecksignal dar, welches somit periodisch zwischen zwei Zuständen wechselt und hierdurch einen Wechselstrom zwischen den beiden Elektroden 14a, 14b erzeugt. Das zweite AC-Speisesignal 18b stellt ein pulsamplitudenmodu- liertes Speisesignal dar und weist damit in jeder Halbpe ^¬ riode einen aufmodulierten, die Amplitude des unmodulier- ten AC-Speisesignals 18b überhöhenden Puls auf. Die Amp ^¬ litudenüberhöhung des Pulses liegt zumindest 20% über ei ^¬ nem Mittelwert der unmodulierten Amplitude des AC- Speisesignals 18b. Die Pulsamplitudenmodulation des AC- Speisesignals 18b weist ein Tastverhältnis von etwa 35% auf und wird vom elektronischen Vorschaltgerät 16 jeweils in einem zeitlichen Abstand von weniger als 0,5 ms vor

jeder folgenden Kommutierung des AC-Speisesignals 18b beendet. Dabei kann alternativ natürlich auch vorgesehen sein, dass die Pulsamplitudenmodulation eine Amplitudensenkung des unmodulierten AC-Speisesignals 18b umfasst, dass die Pulsamplitudenmodulation nicht in jeder Halbperiode durchgeführt wird, dass einzelne Halbperioden des AC-Speisesignals 18b nicht moduliert werden, oder dass ein abweichender zeitlicher Abstand vor der jeweils folgenden Kommutierung gewählt wird, um einen optimalen Tem- peraturverlauf an den Oberflächen der Elektroden 14a, 14b sicherzustellen. Das dritte AC-Speisesignal 18c stellt ebenfalls ein pulsamplitudenmoduliertes Speisesignal dar und weist damit wie das zweite AC-Speisesignal 18b in je ^¬ der Halbperiode einen aufmodulierten, die Amplitude des unmodulierten AC-Speisesignals 18c überhöhenden Puls auf. Die Amplitudenüberhöhung des Pulses liegt hierbei zumindest 40% über einem Mittelwert der unmodulierten Amplitu ^¬ de des AC-Speisesignals 18c. Die Pulsamplitudenmodulation des AC-Speisesignals 18c weist ein Tastverhältnis von et- wa 50% auf und wird wiederum vom elektronischen Vor- schaltgerät 16 jeweils in einem zeitlichen Abstand von weniger als 0,5 ms vor jeder folgenden Kommutierung beendet.