Info zu HQI-Leuchtmitteln
HQI-Lampen gehören zur Gruppe der Gasentladungslampen. Im allgemeinen besitzen Gasentladungslampen einen wesentlich höheren Wirkungsgrad als Glühlampen. Glühlampen werden auch als Temperaturstrahler bezeichnet. Das Strahlungsmaxima bei “Birnen”, so der allgemeine Sprachgebrauch, liegt im unsichtbaren Infrarotbereich.
Bei Entladungslampen hängt die spektrale Verteilung von der Beimischung der sogenannten “Seltenen Erden” ab. Reine Quecksilberdampflampen sind nur mit Quecksilber gefüllt. Entsprechend schlecht ist die Farbwiedergabe. Der Rotanteil muß durch Yttrium-Vanadat-Leuchtstoff ersetzt werden.
Desweiteren sind Kurzbogen-Entladungslampen bekannt. Sie haben einen nicht so hochgezüchteten Wirkungsgrad. Dafür ist aber der Lichtbogen extrem kompakt, so daß die Konstruktion optischer Systeme vereinfacht ist. Xenon-Gasentladungslampen eignen sich zur Projektion von Kinofilmen, für den Einsatz in Beamern, und für Bühnenscheinwerfer.
Xenon-Gasentladungslampen sind sofort startklar, und erreichen unmittelbar nach dem Zünden 100% ihres Lichtstroms. Hierdurch sind sie optimal für Kraftfahrzeuge geeignet.
Alle anderen Entladungslampen benötigen hingegen einige Minuten, um ihre volle Leistung zu erreichen. Leuchtstoffröhren, sogenannte Niederdruck-Entladungslampen, werden in diesem Beitrag nicht behandelt)
In diesem Beitrag geht es um HQI- bzw CDM-Lampen (auch als “Brenner” bezeichnet)
Sämtliche Entladungslampen benötigen zwingend ein Vorschaltgerät. Dieses begrenzt den Stromfluß. Zusätzlich ist ein Zündgerät notwendig. Für den Leistungstyp 400 Watt gibt es einen speziellen Starter, der vom Aufbau mit einem Leuchtstoffröhrenstarter vergleichbar ist. Nur eben größer.
Die Wattage 2000 Watt ist mit integrierten Hilfswiderständen lieferbar. Hier genügt ein Betrieb an einer Drossel, inklusive Kompensationskondensatoren, aber ohne Zündgerät. Diese Lampe zündet bereits bei Nennspannung, in diesem Fall bei 400 Volt.
Alle anderen Typen werden heutzutage mit einem Hochspannungs-Überlagerungszündgerät betrieben. Es stellt in der Zündphase bis zu 5 kV (5000 Volt) bereit.
Direkt nach dem Ausschalten lassen sich HQI-Lampen nicht wieder einschalten. Sie benötigen eine Abkühlphase. Eine Zündspannung von 5000 Volt ist bei einer heißen Lampe nicht ausreichend.
Die sogenannte Heißwiederzündung ist mit speziellen Vorschaltgeräten möglich. Sie müssen, je nach Wattage, 25 kV bis 35 kV bereitstellen.
Eine Heißwiederzündung ist nur bei zweiseitig gesockelten Lampen möglich, also der Bauform TS.
Bei einseitig gesockelten Lampen wäre sonst ein Hochspannungsüberschlag zu erwarten.
Mittlerweile sind elektronische Vorschaltgeräte marktreif und lieferbar. Kurzform: EVG
Sie richten die Netzspannung gleich, und erzeugen eine stabilisierte höherfrequente Rechteck-Wechselspannung. Das Zündgerät ist üblicherweise
mit integriert. Es gibt aber auch Bauformen, mit externem Zündgerät für 25 KV Heißwiederzündung.
Vor eininge Jahren war man der Meinung: “je höher die Betriebsfrequenz, desto flimmerfreier der erzeugte Lichtstrom”
Diese Aussage stimmt nur bedingt. Bei Frequenzen über 400 Hz kann es zu Resonanzerscheinungen kommen. Das Leuchtmittel altert schneller. Es kann leichtes flimmern auftreten, oder auch stärkeres sichtbares flackern. Ursache ist meistens eine Bogenunruhe.
Nicht jedes Leuchtmittel reagiert gleich empfindlich. Oftmals ist es günstig, bereits beim einsetzen des Leuchtmittels in die Leuchte auf korrekte Ausrichtung zu achten. Die bevorzugte Brennstellung ist auf der Verpackung oder im
Datenblatt angegeben. Der Abschmelzpunkt (“Nippel”) im inneren Quarzbrenner soll nach oben gerichtet sein.
Es kann auch vorkommen, daß sich ein Leuchtmittel nicht an einem EVG betreiben läßt. Diese Probleme sind
nicht statisch und auch nicht vom Hersteller oder einer bestimmten Charge abhängig.
Ein CDM-Brenner - so ein extremes Beispiel - schaltete sich nach drei Minuten immer ab. Mit einem konventionellen Vorschaltgerät lief er hingegen ohne Probleme. Daraufhin bestellte ich ein EVG eines anderen Herstellers, und dort
lief der Brenner ebenfalls ohne die geringsten Schwierigkeiten.
Das ursprüngliche EVG hingegen war ebenfalls tadellos in Ordnung, und lief mit sämtlichen Lampentypen (gleiche Leistung, aber verschiedene Hersteller und
Lichtfarben)
Was ich damit zum Ausdruck bringen möchte:
Es kann durchaus vorkommen, daß sich Lampentyp A nicht mit Vorschaltgerät B verträgt.
Generell läßt sich jedoch sagen, daß ein Betrieb an EVGs sinnvoller ist. Die gesamte Leistungsaufnahme ist geringer. Das Leuchtmittel lebt mindestens 50% länger. Es hat weniger Lichtstromabfall über die Lebensdauer. Die thermische Verlustleistung auch im Leuchtmittel ist geringer. Der Quarzbrenner neigt nicht so schnell dazu aufzutreiben und zu versanden.
Am Ende der Lebensdauer erfolgt eine zuverlässige Abschaltung. Bei KVGs (konventionellen Vorschaltgeräten) hingegen wurden die Brenner regelrecht gequält. Obwohl sie kaum noch Lichtausbeute hatten, wurden sie weiterbetrieben. Oftmals auch, z.B. in Schaufenstern, weil sie ja “noch leuchteten” Wozu soll denn eine “Birne” getauscht werden, wenn sie noch leuchtet? So etwas kann man den Leuten kaum transparent und verständlich genug erklären.
Es gibt nun mal eine Nennlebensdauer, wo das Leuchtmittel getauscht werden muß. Egal, ob es noch leuchtet oder nicht.
Besonders belastend ist der Betrieb über die Nennlebensdauer hinaus für das Vorschaltgerät. Am Ende der Lebensdauer kann es - häufiger - zu einem Gleichrichtereffekt kommen. Hierdurch steigt die Verlustleistung in der Drossel und im
Zündgerät extrem an. Es überhitzt sich. Mir sind Fälle bekannt, wo die äußere Versiegelung der Drossel durch die Hitze aufgeplatzt ist. Durch den erhöhten Strom und die Verlustwärme leiden auch die Silikonkabel und die
Fassungen.
Hier ist ein klarer Vorteil des EVG-Betriebs zu sehen. Die Lampen werden zuverlässig abgeschaltet.
Noch eine Anmerkung zu CDM-Leuchtmitteln:
CDM-Brenner sind die Nachfolgegeneration von HQI-Brennern. Hauptunterschied: das Entladungsgefäß besteht nicht aus Quarzglas, sondern aus transparenter Keramik.
Ein keramischer Brenner bläht sich nicht auf. Er läßt sich mit geringeren Toleranzen fertigen.
Die Folge: die Lampen sind bezüglich ihrer Farbe stabiler. Der Farbort und die Farbtemperatur stimmt exakt, und verändert sich über
die Gesamtlebensdauer nur unwesentlich.
Bei Quarzbrennern hingegen war eine größere exemplarische Streuung festzustellen. Bei einzelnen Lampen ist es nie so richtig aufgefallen. Bei einer Schaufensterfront hingegen schon. Hier gab es schon mal einige Lampen mit leichtem Gelbstich zu sehen, wiederum eine andere war etwas rötlich, oder pink. Die Unterschiede waren zwar gering, aber vorhanden. Diese Probleme betrafen aber fast nur die Anfangszeit der HQI-Brenner. Die Toleranzen wurden optimiert, und oftmals wurden sie im Werk “gematcht”, also selektiert. Somit war sichergestellt, daß jede Charge genauso aussieht.
Die Alterung ließ sich bei HQI-Brennern nie so richtig in Griff bekommen. Pro Betriebsstunde sinkt die Farbtemperatur um ca. 0,1 Kelvin (bei richtigen Studiobrennern aus dem Bereich Film/Video sogar um bis zu 1 Kelvin pro Betriebsstunde) Hierdurch erklärt sich auch der Grünstich bei älteren Brennern.
CDM-Brenner hingegen besitzen eine außerordentliche Stabiliät und verändern ihre Farbtemperatur nicht sichtbar, allerhöchstens mit empfindlichen Spektrometern nachweisbar.
HQI-Brenner gibt es in verschiedenen Farbtemperaturen (auch Lichtfarben genannt) Handelsüblich sind Warmton mit ca. 3000 Kelvin, Neutralweiß mit 4200 bis 4500 Kelvin, und Tageslichtweiß mit 5000 bis 6500 Kelvin. Sonderlichtfarben mit 10.000 Kelvin und 20.000 Kelvin sind ebenfalls lieferbar.
CDM-Brenner gibt es derzeit (März 2004) nur in zwei Lichtfarben. In Warmton und Neutralweiß.
(Anmerkung: falls es einen Hersteller gibt, der CDM-Brenner mit anderen Farben liefert, bitte Info an mich, siehe Kontakt)
Sämtliche Entladungslampen erzeugen UV-Licht. Der Betrieb darf nur in zugelassenen Leuchten vorgenommen werden. Die Glasscheibe sollte einen UV-Filter enthalten und muß aus dauerhaft temperaturwechselbeständigem Borosilikatglas hergestellt sein.
Von sämtlichen etablierten Herstellern gibt es mittlerweile Brenner mit speziell dotiertem Quarzglas. Hier ist der UV-Filter bereits integriert. Auf der Verpackung und dem Leuchtmittel befindet sich in so einem Fall ein Hinweis, z.B. die Abkürzung UVS (UV-Stop)
Dennoch muß der Betrieb hinter einer hitzefesten Scheibe geschehen. Die Leuchtmittel werden mit Überdruck betrieben und können platzen. Bei einem Überdruck von mehreren Bar ist damit nicht zu spaßen.
Für Kinoprojektionslampen
sind sogar Handschuhe mit Pulsaderschutz und Gesichtsschutz zwingend vorgeschrieben. Bei 20 Bar Überdruck, auch im kalten Zustand, durchaus verständlich.
Einige wenige HQI- und CDM-Leuchtmittel können auch ohne Schutzglas betrieben werden. Diese Ausnahmen sind allerdings extra gekennzeichnet (siehe Datenblatt, Katalog, Beschreibung auf der Verpackung). Bei diesen Ausnahmen befindet sich zwischen dem innerem Brenner und dem Außenkolben ein dritter Glaszylinder.