+49 (30) 54785060 // Mo-Fr. 09-17 Uhr
 Gratis Versand | Paypal-Zahlungsmethode | EKOMI Siegel | Trusted-Shops Siegel

0 Artikel | 0,00

 
 
Technologie Beamerlampen - Entladungslampen

 

Funktionsweise von Beamerlampen: Aufwändiger als gedacht

Die meisten Menschen machen sich erst Gedanken über die Lampe ihres Projektors, wenn dieser mit einer beharrlich lästigen Einblendung darauf aufmerksam macht, dass er gerne eine neue hätte. Dann kommt der Schock: 200 bis 1000 Euro für eine schlichte Glühbirne? Doch so simpel wie Edisons glühender Wolframfaden sind Projektorlampen nun leider nicht konstruiert. Der Wirkungsgrad einer herkömmlichen „Birne“ wäre in einem modernen Projektor erschreckend erbärmlich. Und für die korrekte Darstellung von Filmmaterial ist sie mit ihrer viel zu niedrigen Farbtemperatur (illuminant „A“, 2900 Kelvin) schon gar nicht geeignet: Sie strahlt fast nur Rot ab. Das macht ihr Licht zwar angenehm warm, aber Kino verlangt nach einem viel breiter gefächerten Farbspektrum. Eine weitere Voraussetzung resultiert aus der Tatsache, dass der Lichtpfad des Projektors seinen Brennpunkt auf der Lichtquelle hat. Deshalb muss diese sehr, sehr klein sein. Licht, das außerhalb des Brennpunktes entsteht, „sieht“ der Beamer gar nicht. Die ideale Lichtquelle kann also nur ein einziger, unendlich kleiner Punkt von maximaler Lichtmenge sein. Diesen Anspruch erfüllen in modernen Projektoren die sogenannten Entladungslampen mit ihrer hohen Leuchtdichte, bei denen ein andauernder, heller Lichtbogen zwischen zwei einander dicht gegenüberstehenden elektrischen Kontakten – den Elektroden – ein Gas zum Leuchten bringt.

Funktionsprinzip

Das typische Leuchtmittel eines Heimkinobeamers ist eine Quecksilberdampf-Hochdruck-Gasentladungs-Lampe mit 150 bis 250 Watt. In aktuellen DLP Projektoren beträgt der Lampenfokus, also die Größe des Brennpunkts für die eigentliche Lichterzeugung, etwa einen Kubikmillimeter. Der Abstand zwischen den beiden Elektroden beträgt demnach nur zirka einen Millimeter. Ähnlich der Zündkerze in einem Auto bedarf es eines Hochspannungsimpulses, um den Funken dazwischen überspringen zu lassen. Das Lampennetzteil löst diesen mit einer Zündspannung von etwa 2500 Volt aus. Präziser ausgedrückt: Die angelegte Zündspannung macht die Gasfüllung durch Ionisierung elektrisch leitfähig. So kommt es zum ersten elektrischen Durchschlag – ein Blitz gleicht die Ladungsdifferenz zwischen den Elektroden aus. Im Gegensatz zur Motorzündung besteht nun aber die Kunst darin, diesen Funken als Lichtbogen kontinuierlich aufrecht zu erhalten. Hierzu reicht eine Wechselspannung von 70 bis 80 Volt aus. Damit der Lichtbogen aber nicht abreißt, darf dies nicht mit einer Sinusspannung geschehen, wie sie aus der Steckdose kommt, sondern muss einer perfekten Rechteckspannung entsprechen, die nur sehr kompliziert herzustellen ist. Einige wenige Hersteller versorgen ihre Lampen auch mit Gleichspannung. Das ergibt zwar einen ruhigeren Lichtbogen, lässt aber die Elektroden schneller verschleißen. Beim Einschalten eines Projektors züngelt der Lichtbogen – wie man das auch von Gewitterblitzen kennt – zunächst wild zwischen den Elektroden hin und her. Ein Großteil seiner Ausdehnung befindet sich daher außerhalb des Fokus und ist gar nicht auf der Leinwand zu sehen. Dieser Teil des Lichts geht verloren. Gut zu erkennen, wenn man direkt beim Start eines Projektors ins Objektiv blickt: Ein kurzer, heller Blitz, dessen Zündung man oft sogar als leises „Pling“  hören kann, dann wird es zunächst wieder dunkel. Da der Lichtbogen aber den Quarzglaskolben mit seinen gut 2000 Grad Celsius aufheizt, ändert sich das bald. In seinem Inneren befindet sich 10 und 40 Milligramm Quecksilber, das durch die Hitze verdampft. Dadurch steigt der Druck im Glaskolben bis auf erstaunliche 250 Bar – hundertmal höher als etwa in einem Autoreifen. Durch den Druck verkürzt sich der Lichtbogen, bis er zu einer kurzen Linie zwischen den Elektroden schrumpft. Hinzu kommt, dass nun das erhitzte Quecksilber wie jedes glühende Metall zu leuchten beginnt – ein doppelter Gewinn an Effizienz. Von außen betrachtet erweckt dieser Prozess den Eindruck, als dimme die Lampe ihre Helligkeit vorsichtig hoch. Das ist jedoch nicht der Fall, sondern lediglich die Folge des langsam verdampfenden Quecksilbers, des dadurch steigenden Drucks, des kürzer werdenden Lichtbogens und des zunehmenden Glühens des Quecksilbers. Die eigentliche Lichtquelle schrumpft und wird gleichzeitig stärker: Die Leuchtdichte steigt, das Bild wird heller.

Leuchtmittel Quecksilber

Quecksilber als Leuchtmittel bietet den Vorteil, dass es eine leichte Verarbeitung gewährleistet, denn es kann praktisch ohne Druck flüssig bei Zimmertemperatur in das Quarzglas des Brenners gefüllt werden. Der Druck entsteht erst durch das Verdampfen. Licht, das glühendes Quecksilber abgibt, besteht eigentlich nur aus einem Farbton Purpur, Grün und Gelb. Unter Druck beginnt das Spektrum zu rauschen: Mehr und mehr Frequenzen – und damit Farben – werden sichtbar, bis alle drei Videogrundfarben ausreichend zu sehen sind. Es gibt auch Stoffe, die praktisch nur ein Rauschen als Spektrum abgeben und damit dem Sonnenlicht sehr ähnlich sind. Dazu gehört beispielsweise das Edelgas Xenon, das in wenigen High-End-Heimkinobeamern und großen Kinoprojektoren zum Einsatz kommt. Man sagt, dieses Gas mache grundsätzlich das „schönste“ Licht. Dummerweise sind Xenon-Lampen aber kurzlebiger, ineffizienter und deutlich teurer als die mit Quecksilber und daher nur in High-End-Lösungen fürs Kino wirtschaftlich vertretbar. Vor dem Quecksilber muss man übrigens selbst bei einem Lampenplatzer keine Angst haben. In einem normal großen Raum kann die geringe Konzentration kaum gefährlich werden. Sogar in modernen Energiesparleuchten ist die Quecksilbermenge höher.

Die Aussichten

In Sachen Zukunftsperspektive kommen immer wieder zwei Begriffe ins Spiel: LED und Laser. Beide bieten den Vorteil, sehr reine Farben von exakter Frequenz auszugeben, was einen riesigen Farbraum ermöglicht.Und beide kann man quasi trägheitslos schalten, weshalb sie beispielsweise das Farbrad in DLP Projektoren ersetzen können – man lässt einfach nur die gerade benötigte Farbe leuchten. Beide Verfahren müssten aber erst mit bislang sehr teuren optischen Mitteln zu einer Punktlichtquelle zusammengeführt werden. Bei Lasern kommt durch ihr kohärentes, aus nur einer einzelnen Frequenz bestehendes Licht der sogenannte Speckle-Effekt hinzu, ein Grießeln, das jeder kennt, der sich schon einmal den Punkt eines genannten Laserpointers genauer angeschat hat. Dieses flukierende Interferenzmuster will man ganz sicher nicht im Filmbild haben. Aktuell konzentrieren sich die Entwickler auf die Verbesserung der bestehenden Lampentechnik, und diese bietet immer noch genügend Potenzial. So lässt sich beispielsweise seit kurzem der Lichtbogen sehr schnell dimmen: Weil die Quecksilberdampf-Lampe Rot am dunkelsten abstrahlt, wird sie in der Rotphase des Bildes einfach heller geregelt, in der Grünphase dagegen dunkler. In 1-Chip DLP Projektoren können mit diesem Verfahren Farbtemperatur und Lichtausbeute deutlich vergrößert werden. Diese Technik, die bei Osram „Unishape“ heißt, kommt in amerikanischen DLP Rückprojektionsfernsehern bereits seit einiger Zeit zum Einsatz und wird uns in Projektionen demnächst als Bestandteil des Brillant-Color-Konzepts von Texas Instruments begegnen. Eine Projektorlampe besteht also aus wirklich brandheißer Technik, die unglaublichen Belastungen ausgesetzt ist. Mit ihrer komplexen Ansteuerung und Neuerungen wie Unishape wird uns die Quecksilberdampf-Hochdruck-Entladungslampe noch eine Weile begleiten. Xenon erzeugt zwar ein homogeneres Lichtspektrum, leidet aber an Ineffizienz, kurzer Lebensdauer und hohem Preis. An LEDs und Lasern arbeiten die Entwickler hinter den Kulissen schon fleißig, müssen aber noch viele Probleme lösen. Innovationen wie Unishape bringen uns in absehbarer Zeit auch im Zusammenspiel mit herkömmlicher Technik einen großen Schritt weiter. Also voller Quecksilberdampf voraus!