Beschreibung

Betriebsgerät und Verfahren zum Betreiben einer Hochdruckentladungslampe

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsgerät zum Betreiben einer damit gekoppelten Hochdruckentladungslam- pe, wobei das Betriebsgerät eine Speichervorrichtung um- fasst. Die Erfindung betrifft überdies ein Beleuchtungssystem mit einem derartigen Betriebsgerät sowie ein Verfahren zum Betreiben einer mit einem derartigen Betriebsgerät gekoppelten Hochdruckentladungslampe.

Stand der Technik

Hochdruckentladungslampen, wie sie beispielsweise in Videoprojektionssystemen eingesetzt werden, sind aufwändig herzustellen und deshalb dementsprechend teuer. Im Markt erhältlich sind neben den von den Projektorherstellern freigegebenen Originallampen Ersatzlampen von Drittanbie- tern, die zwar äußerlich im Wesentlichen identisch aussehen wie die Originallampen, sich jedoch häufig durch ihre Betriebsparameter unterscheiden. Dies führt dazu, dass bei den Projektoren Schäden auftreten können, die von der Verwendung nicht freigegebener Ersatzlampen herrühren, beispielsweise aufgrund von überhitzung, EMV und dergleichen. Selbst wenn keine Schäden auftreten, können Einbußen in der Qualität des projizierten Bildes festzustellen sein .

Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein eingangs genanntes Betriebsgerät derart weiterzubilden, dass die Ausfallrate von Videoprojektionssystemen reduziert werden kann. Sie besteht weiterhin darin, ein entsprechendes Beleuchtungssystem mit einem derartigen Betriebsgerät sowie ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben einer mit einem derartigen Betriebsgerät gekoppelten Hochdruckentladungslampe bereitzustellen.

Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Betriebsgerät mit den Merkmalen von Patentanspruch 1, ein Beleuchtungssystem mit den Merkmalen von Patentanspruch 19 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 20.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich bestimmte Charakteristiken von Hochdruckentla- dungslampen einerseits von einer zur anderen Lampe aufgrund einer herstellungsbedingten Streuung deutlich voneinander unterscheiden, zum anderen, dass Charakteristiken existieren, die zwar weniger gestreut sind, die sich jedoch im Laufe eines Lampenlebens deutlich ändern. Dem- nach sieht die vorliegende Erfindung zur Lösung der obigen Aufgaben vor, in der Speichervorrichtung des Betriebsgeräts mindestens eine Charakteristik einer Hochdruckentladungslampe abzuspeichern. Das Betriebsgerät ist nun ausgelegt, mindestens eine entsprechende Charakteris- tik der mit dem Betriebsgerät gekoppelten Hochdruckentladungslampe mit der mindestens einen in der Speichervorrichtung abgelegten Charakteristik zu vergleichen und zumindest bei Feststellen, dass sich die mindestens eine Charakteristik der mit dem Betriebsgerät gekoppelten

Hochdruckentladungslampe um mehr als einen vorgebbaren Grenzwert von der abgespeicherten Charakteristik unterscheidet, den Betrieb der Hochdruckentladungslampe zu sperren .

Durch diese Maßnahme kann demnach ein Lampenwechsel zuverlässig detektiert werden. Handelt es sich um eine autorisierte Lampe, so kann beispielsweise nach Eingabe eines Freischaltcodes an das Betriebsgerät der Betrieb der neuen Hochdruckentladungslampe freigegeben werden. Han- delt es sich jedoch bei der eingewechselten Lampe um eine nicht autorisierte Lampe eines Drittanbieters, so steht kein Freischaltcode zur Verfügung, wodurch der Betrieb einer derartigen Hochdruckentladungslampe unterbunden bleibt.

Durch diese Maßnahme können Schäden an Projektoren, die von einer Verwendung nicht freigegebener Ersatzlampen herrühren, zuverlässig vermieden werden. überdies wird durch die Sicherstellung der Verwendung autorisierter Lampen eine gleichbleibende Qualität des projizierten Bildes ermöglicht.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Betriebsgerät ausgelegt, mindestens einen Betriebsparameter der Hochdruckentladungslampe zu bestimmen und als Charakteristik in der Speichervorrichtung abzuspeichern. Beson- ders bevorzugt ist dabei der mindestens eine Betriebsparameter mit der Zeit korreliert, die die Hochdruckentladungslampe innerhalb vorangegangener N Betriebszyklen, bevorzugt im Mittel, zum Erreichen eines vorgebbaren Spannungswerts benötigt hat, wobei N eine beliebige na- türliche Zahl darstellt.

Dabei kann der mindestens eine Betriebsparameter mit der Brennspannung korreliert sein, die die Hochdruckentladungslampe innerhalb vorangegangener N Betriebszyklen erreicht hat. Wie sich gezeigt hat, ist die Brennspannung ein besonders geeigneter Parameter. Betrachtet man nämlich den Langzeitverlauf der Brennspannung, so sinkt dieser zunächst etwas ab und steigt mit dem Lampenleben zunehmend an. Wird als Charakteristik nunmehr die Brennspannung innerhalb vorangegangener N Betriebszyklen er- mittelt und abgespeichert, so kann auf diese Weise sehr einfach ein Lampenwechsel festgestellt werden, dadurch dass die Brennspannung plötzlich wieder gegenüber dem gespeicherten Wert deutlich abgesunken ist. Betrachtet man hingegen das Anlaufverhalten einer Hochdruckentladungs- lampe, so steigt die Brennspannung in einem Bereich von 0 bis 200 s kontinuierlich an. Dieser Anstieg ist lampenspezifisch, so dass durch Abspeicherung des zeitlichen Verlaufs der Brennspannung oder zumindest eines Werts zu einem bestimmten Zeitpunkt innerhalb des Anlaufs als Cha- rakteristik ein Lampenwechsel durch ein geändertes Anlaufverhalten einfach erkannt werden kann.

Alternativ oder zusätzlich kann der mindestens eine Betriebsparameter mit der Temperatur korreliert sein, die sich an einem bestimmten Punkt an der Hochdruckentla- dungslampe innerhalb vorangegangener N Betriebszyklen, bevorzugt zu einem bestimmten Zeitpunkt nach dem Einschalten der Hochdruckentladungslampe, eingestellt hat. Auch die Temperaturentwicklung an einem Punkt der Hochdruckentladungslampe ist äußerst lampenspezifisch, so dass sich die Aufzeichnung dieses Werts als Charakteris-

tik zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung eignet .

Besonders bevorzugt ist die mindestens eine Charakteristik mit dem zeitlichen Verlauf mindestens eines Betriebs- parameters der Hochdruckentladungslampe korreliert. Mit anderen Worten kann wie bereits erwähnt lediglich ein Wert pro Betriebszyklus aufgezeichnet werden, beispielsweise die Brennspannung nach 3 min oder die Temperatur an einem bestimmten Punkt der Lampe nach 90 s, um diesen als Charakteristik zu speichern. Noch deutlichere und zuverlässigere Ergebnisse lassen sich jedoch erzielen, wenn mehrere Werte des Betriebsparameters als Charakteristik aufgezeichnet werden, die den Wert des Betriebsparameters zu unterschiedlichen Zeitpunkten wiedergeben.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Betriebsgerät eine Eingabevorrichtung, wobei das Betriebsgerät ausgelegt ist, unter Berücksichtigung einer über die Eingabevorrichtung erfolgten Eingabe die mindestens eine in der Speichervorrichtung abzuspeichernde Charakte- ristik zu erzeugen. Alternativ oder zusätzlich zur Abspeicherung mindestens eines Betriebsparameters als Charakteristik kann demnach auch vorgesehen sein, die Charakteristik durch Eingabe über eine Eingabevorrichtung zu erzeugen. Hierbei kommt insbesondere in Betracht, dass die mindestens eine Charakteristik mit einer der Hochdruckentladungslampe zugeordneten Identifikationsnummer korreliert ist. Besonders bevorzugt stellt die mindestens eine Charakteristik die der Hochdruckentladungslampe zugeordnete Identifikationsnummer dar.

Um bei einem Lampenwechsel sicherzustellen, dass ein weiterer Lampenwechsel ermöglicht wird, ist es besonders bevorzugt, dass die mindestens eine Charakteristik mit der der alten Hochdruckentladungslampe zugeordneten Identifi- kationsnummer und/oder der der neuen Hochdruckentladungslampe zugeordneten Identifikationsnummer korreliert ist.

Die Eingabevorrichtung kann eine Schnittstelle zu einem Computer umfassen, insbesondere einen USB-Anschluss, eine LAN-Schnittstelle, eine WLAN-Schnittstelle, eine UART- Schnittstelle oder eine I ² C-kompatible Schnittstelle. Damit wird die Möglichkeit eröffnet, einen Freischaltcode oder die Identifikationsnummer über einen damit gekoppelten Computer einzugeben, insbesondere auch über eine Internetseite des Lampenherstellers herunterzuladen.

Bei einer bevorzugten Kategorie von Weiterbildungen ist das Betriebsgerät ausgelegt, die Betriebsdauer einer freigegebenen Hochdruckentladungslampe zu erfassen. Besonders vorteilhaft ist das Betriebsgerät dabei ausgelegt, die erfasste Betriebsdauer einer authentifizierten, d. h. freigegebenen, Hochdruckentladungslampe abzuspeichern. Das Betriebsgerät kann insbesondere ausgelegt sein, den Betrieb der Hochdruckentladungslampe in Abhängigkeit der erfassten Betriebsdauer freizugeben oder zu sperren. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn das Betriebsgerät eine Speichervorrichtung umfasst, in der eine vorgebbare Betriebsdauer für die Hochdruckentladungslampe abgelegt ist. Dies eröffnet die Möglichkeit, die Lampe nach einer festgeschriebenen Betriebsdauer abzuschalten beziehungsweise nicht mehr zu betreiben. Die Lampe wird demnach explizit mit einer bestimmten Betriebsdauer verkauft.

Wenn die vorgebbare Betriebsdauer die maximal zulässige Betriebsdauer der Hochdruckentladungslampe ist, entspricht dies normalerweise einer betriebsdauerbasierten End-Of-Life-Abschaltung. Die vorgebbare Betriebsdauer kann jedoch auch nicht der maximal zulässigen Betriebsdauer entsprechen. Dies eröffnet die Möglichkeit, dass der Kunde pro Lichtstunde bezahlt. Die Hochdruckentladungslampe kann daher mit einer bestimmten, im Vergleich zu ihrer Lebensdauer relativ geringen Betriebsdauer oder mit einer Garantie für eine relativ geringe Betriebsdauer verkauft werden. Weitere Betriebsstunden oder weitere Garantien für weitere Betriebsstunden können hinzugekauft werden. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn das Betriebsgerät eine Eingabevorrichtung umfasst, wobei das Betriebsgerät ausgelegt ist, bei Eingabe eines vorgebbaren Codes über die Eingabevorrichtung die vorgebbare Betriebsdauer der Hochdruckentladungslampe zu verändern, insbesondere zu verlängern. Auch diese Eingabevorrichtung umfasst bevorzugt eine Schnittstelle zu einem Computer, wie oben bereits in einem anderen Zusammenhang erwähnt. Dadurch kann auch hier der Code beispielsweise gegen Bezahlung von einer vom Lampen- oder Projektorhersteller betriebenen Internetseite heruntergeladen und in den Projektor eingegeben werden. Selbstverständlich kann ein Co- de auch auf andere Weise erhalten werden, beispielsweise telefonisch, und dann von Hand über die Tastatur eines mit der Schnittstelle gekoppelten Computers oder über ein Tastenfeld des Projektors eingegeben werden.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Betriebsgerät vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend, soweit anwendbar, für das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem sowie das erfindungsge- mäße Verfahren zum Betreiben einer mit einem Betriebsgerät gekoppelten Hochdruckentladungslampe.

Kurze Beschreibung der Zeichnung (en)

Im Nachfolgenden werden nunmehr Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems;

Fig. 2 in schematischer Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Beleuch- tungssystems;

Fig. 3 in schematischer Darstellung das Langzeitverhalten der Brennspannung einer Hochdruckentladungslampe; und

Fig. 4 in schematischer Darstellung das Anlaufverhalten der Brennspannung für eine erste und zweite Hochdruckentladungslampe .

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Im Nachfolgenden werden in den Figuren für gleiche und gleich wirkende Bauelemente dieselben Bezugszeichen verwendet .

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Beleuchtungssystem 10, bei dem ein erfindungsgemäßes Betriebsgerät 12 mit einer Hochdruckentladungslampe 14 zusammenwirkt. Die Hochdruckentladungslampe 14 weist einen Lampensockel 16 auf, der über eine erste 18 und eine zweite Versorgungsleitung 20 vom Betriebsgerät 12 versorgt wird, das seinerseits über einen ersten El und einen zweiten Eingangsanschluss E2 mit einer Versorgungsspannung U _N gekoppelt ist. Das Betriebsgerät 12 umfasst eine Speichervorrichtung 22, in der eine Charakteristik der angeschlossenen Hochdruckentladungslampe 14 abgespeichert ist. Das Betriebsgerät 12 ist ausgelegt, eine entsprechende Charakteristik der angeschlossenen Hochdruckentladungslampe 14 über eine Ermittlungsvorrichtung 24 zu ermitteln und die ermittelte Charakteristik mit der in der Speichervorrichtung 22 abgespeicherten Charakteristik in einer Vergleichsvorrichtung 26 miteinander zu vergleichen. Ergibt sich eine Abweichung um mehr als einen vorgebbaren Grenzwert, so wird der Betrieb der Hochdruckent- ladungslampe 14 gesperrt.

Als Charakteristik kann beispielsweise das Anlaufverhalten der Hochdruckentladungslampe, d. h. die Spannung zwischen den Anschlüssen der Versorgungsleitungen 18, 20 ü- ber der Zeit oder der Langzeitverlauf der Brennspannung der betriebenen Lampe ausgewertet und gespeichert werden. Besonders in Betracht kommt hierbei beispielsweise die maximale oder minimale Zeit, die die Lampe innerhalb der letzten N Betriebszyklen, wobei N eine natürliche Zahl ist, benötigt hat, um nach dem Einschalten eine bestimmte Grenzspannung zu überschreiten. Bei einer anderen Variante kann beispielsweise die mittlere oder die minimale

Brennspannung der Lampe nach dem Hochlauf, d. h. dem Steady State, während der letzten N Betriebszyklen als Charakteristik abgespeichert werden. ändert sich die abgespeicherte Lampencharakteristik bei einem neuen Be- triebszyklus stärker als eine bestimmte maximal zugelassene Abweichung, so entscheidet das Betriebsgerät 12, dass ein Lampenwechsel stattgefunden haben muss, und betreibt diese Lampe nicht mehr.

Um eine vom Betriebsgerät 12 als eingewechselte Ersatz- lampe identifizierte Lampe freizuschalten, muss dem Betriebsgerät 12 über eine Eingabevorrichtung 28, insbesondere eine Kommunikationsschnittstelle, ein Freischaltcode übermittelt werden. Die Eingabevorrichtung 28 kann eine Schnittstelle zu einem Computer darstellen, insbesondere einen USB-Anschluss oder eine LAN-Schnittstelle oder eine WLAN-Schnittstelle . Wird dem Betriebsgerät 12 ein gültiger Freischaltcode übermittelt, so gilt die neue Lampe als authentifiziert und wird von nun an betrieben. Bevorzugt lernt dann in einem Lernmodus während der ersten N Betriebszyklen mit der neuen Lampe das Betriebsgerät 12 dessen Charakteristik, d. h. beispielsweise wie oben bereits erwähnt den Brennspannungsverlauf oder dergleichen, um in der Lage zu sein, einen weiteren Lampenwechsel zu erkennen. Dieser Schritt kann jedoch auch weggelassen werden, wenn man davon ausgeht, dass meistens nicht mehr als ein Lampenwechsel während der Lebensdauer eines Projektionssystems vorgenommen wird.

Die genannte Eingabevorrichtung kann auch für eine weitere Variante Verwendung finden: So kann als Charakteristik eine jeder Lampe zugeordnete eindeutige Identifikationsnummer in der Speichervorrichtung 22 abgespeichert wer-

den. Diese Identifikatinsnummer kann beispielsweise auf dem Lampensockel 16 aufgedruckt sein. Zur Authentifizierung der Lampe muss nun dieser Code über die Eingabevorrichtung 28 in das Betriebsgerät 12 eingegeben werden. Damit kann nur die Lampe 14 mit dem Betriebsgerät 12 betrieben werden, deren Identifikationsnummer in der Speichervorrichtung 22 abgespeichert wurde. Alternativ zur Eingabe kann das Betriebsgerät 12 vom Hersteller des Betriebsgeräts 12 mit der Identifikationsnummer initiali- siert sein. Dann kann eine separate Eingabe durch den Endkunden entfallen.

Soll nun die Hochdruckentladungslampe 14 gewechselt werden, so wird bevorzugt aus der Identifikationsnummer der neuen und der Identifikationsnummer der alten Lampe ein neuer individueller Freischaltcode erzeugt. Die Identifikationsnummer der alten Lampe, welche im Betriebsgerät 12 gespeichert ist, ist der Person, welche die Lampe wechselt, zugänglich, indem sie beispielsweise auf den Lampensockel gedruckt ist, auf Papier oder Datenspeicher mit der alten Lampe mitgeliefert wurde, oder über ein Benutzermenü des Betriebsgeräts 12, bei dem es sich bevorzugt um einen Projektor handeln kann, auslesbar ist. Die Identifikationsnummer der neuen Lampe, ist der Person, welche die Lampe wechselt, ebenfalls zugänglich, indem sie zum Beispiel auf dem Lampensockel aufgedruckt ist oder auf Papier oder Datenspeicher mit der neuen Lampe mitgeliefert wird.

Beide Identifikationsnummern müssen nun zur Generierung eines Freischaltcodes verknüpft werden, zum Beispiel durch Eingabe über eine Internetseite oder eine Telefonhotline. Dadurch wird mittels eines Verschlüsselungsver-

fahrens ein neuer Freischaltcode generiert, der dem Betriebsgerät 12 mittels der Kommunikationsschnittstelle 28 übermittelt wird und in der Speichervorrichtung 22 abgelegt wird. Die Generation des Freischaltcodes erfolgt da- bei bevorzugt auf Seiten eines Betreibers einer entsprechenden Internetseite oder einer entsprechenden Telefonhotline .

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Beleuchtungs- Systems 10. Bei dieser Ausführungsform ist auf dem Sockel 16 der Hochdruckentladungslampe 14 ein temperatursensibles Bauteil 30, beispielsweise ein PTC- oder NTC- Widerstand angebracht. Eine mit der Temperatur T _B des Bauteils 30 korrelierte Spannung wird über die Leitungen 32, 34 dem Betriebsgerät 12 zugeführt. Dadurch wird dem Betriebsgerät 12 die Möglichkeit eröffnet, einen Temperaturwert T _B ZU einem vorgegebenen Zeitpunkt nach dem Anschalten der Hochdruckentladungslampe 14 beziehungsweise mehrere Temperaturwerte T _B zu unterschiedlichen Zeitpunk- ten beziehungsweise den zeitlichen Verlauf der Temperatur T _B des Bauteils 30 als Charakteristik in der Speichervorrichtung 22 abzuspeichern. Da die Temperatur T _B beispielsweise eines PTC-Widerstands einer großen Streuung unterliegt, kann damit ein Lampenwechsel auf einfache Weise detektiert werden.

Fig. 3 zeigt schematisch das Langzeitverhalten der Brennspannung U _B einer Hochdruckentladungslampe. Auf der Abszisse ist die Betriebsdauer in Stunden aufgetragen. Wie deutlich zu erkennen ist, sinkt die Brennspannung U _B zu- nächst leicht ab und steigt dann bis zum Lebensdauerende der Lampe kontinuierlich an. Wird nun beispielsweise als

Charakteristik der Durchschnittswert der Brennspannung U _B innerhalb der letzten N Betriebszyklen in der Speichervorrichtung 22 abgespeichert, so kann ein Lampenwechsel detektiert werden, wenn die gemessene Brennspannung U _B plötzlich wieder deutlich unter dem abgespeicherten Wert liegt .

Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung das Anlaufverhalten gemäß einer ersten Kennlinie HLl einer ersten Hochdruckentladungslampe 14a und gemäß einer zweiten Kennlinie HL2 einer zweiten Hochdruckentladungslampe 14b. Auf der Abszisse ist die Betriebsdauer in Sekunden aufgetragen. Wie deutlich zu erkennen ist, unterscheidet sich zu vorgebbaren Zeitpunkten, beispielsweise bei 60 s oder 120 s, die sich einstellende Brennspannung U _B der beiden Hochdruckentladungslampen 14a, 14b, deutlich voneinander. Wird nun in der Speichervorrichtung die Brennspannung U _B der Hochdruckentladungslampe 14a zum Zeitpunkt 60 s der letzten N Betriebszyklen abgespeichert, so kann ein Einwechseln der Hochdruckentladungslampe 14b zuverlässig festgestellt werden, da sich deren Brennspannung U _B zum Zeitpunkt 60 s deutlich von derjenigen der Hochdruckentladungslampe 14a unterscheidet.

In einer weiteren Speichervorrichtung oder in der Speichervorrichtung 22 kann eine vorgebbare Betriebsdauer für die Hochdruckentladungslampe 14 abgelegt sein. Das Betriebsgerät 12 kann ausgelegt sein, die Betriebsdauer einer authentifizierten Hochdruckentladungslampe 14 zu erfassen. Die erfasste Betriebsdauer wird ebenfalls in dieser Speichervorrichtung abgelegt. Wenn die erfasste Be- triebsdauer die vorgegebene Betriebsdauer übersteigt, sperrt das Betriebsgerät 12 den Betrieb der angeschlosse-

nen Hochdruckentladungslampe 14. über die Eingabevorrichtung 28 kann ein Code eingegeben werden, um die in der Speichervorrichtung 22 abgespeicherte vorgebbare Betriebsdauer der Hochdruckentladungslampe 14 zu verlän- gern. Dies kann durch Erhöhung des Werts der abgespeicherten Betriebsdauer erfolgen oder durch Löschen der bisher erfassten Betriebsdauer.