(57)【要約】【課題】セラミック放電容器を有する高圧放電ランプにおいて、音響的共振による動作に最適に調節された高圧放電ランプを提供し、とりわけ垂直方向モードにおいて、メタルハライドランプのための色制御手段を実現し、分離を十分に抑圧する動作方法を提供することである。【解決手段】該放電容器は２．５〜８のアスペクト比を有し、たとえば３〜６のアスペクト比を有し、前記端部領域は、内径がＩＤの少なくとも８５％に低減され、たとえばＩＤの少なくとも６０％に低減された、所与の長さＬＲＤを有し、該放電容器の端部には、ＩＤの少なくとも１５％を内径ＩＤＥとして有し、たとえばＩＤの少なくとも２０％を内径ＩＤＥとして有する端面が形成されている構成によって解決される。【選択図】図１０
2006339159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長いセラミック製の放電容器を有する高圧放電ランプであって、
該放電容器はランプ軸Ａを定義し、内側長さＩＬと最大内径ＩＤとを有する内部容量を有し、
該放電容器は、一定の内径ＩＤを有する中間領域と、変動的な内径を有する２つの端部領域とに区分され、
前記端部領域ではそれぞれ、放電容器内へ電極が１つずつ突出されている形式のものにおいて、
該放電容器は、２．５〜８のアスペクト比を有し、たとえば３〜６のアスペクト比を有し、
前記端部領域は、内径がＩＤの少なくとも８５％に低減され、たとえばＩＤの少なくとも６０％に低減された、所与の長さＬＲＤを有し、
該放電容器の端部には、ＩＤの少なくとも１５％を内径ＩＤＥとして有し、たとえばＩＤの少なくとも２０％を内径ＩＤＥとして有する端面が形成されていることを特徴とする、高圧放電ランプ。
【請求項２】
電極の挿入長さＬＩＮＳは、ＩＬの７〜２１％である、請求項１記載の高圧放電ランプ。
【請求項３】
端部領域の長さＬＲＤは、少なくとも０．５ＬＩＮＳであり、最大でも１．５ＬＩＮＳであり、たとえば０．７５〜１．２５ＬＩＮＳである、請求項１記載の高圧放電ランプ。
【請求項４】
端部領域は、凹状または凸状に湾曲されている、請求項１記載の高圧放電ランプ。
【請求項５】
端部領域は円錐状に成形されている、請求項１記載の高圧放電ランプ。
【請求項６】
放電容器の端部から軸方向に０．４〜０．６ＬＲＤの間の間隔で離れた場所では、傾斜はランプ軸に対して、最大でα＝４５°、最小でα＝１５°の角度を有し、とりわけα＝２５°〜３５°の領域にある角度を有する、請求項１記載の高圧放電ランプ。
【請求項７】
端部領域が中間領域から見て開始する際の挿入角度αｅは、最大でαｅ＝４５°である、請求項１記載の高圧放電ランプ。
【請求項８】
内壁と端面との間の移行部は、エッジを伴わずに平滑に延在し、とりわけ凹状部分および凸状部分を有する、請求項１記載の高圧放電ランプ。
【請求項９】
放電容器は、金属ハロゲン化物を含む充填物を有する、請求項１から７までのいずれか１項記載の高圧放電ランプ。
【請求項１０】
高圧放電ランプの共振動作のための動作方法において、
高周波の搬送周波数を使用し、
前記搬送周波数は、とりわけ掃引信号（ＦＭ）によって周波数変調され、それと同時に振幅変調（ＡＭ）され、
少なくともＡＭの基本周波数を定義し、その際には、ＡＭｆ２Ｌの基本周波数を第２の縦方向モードから導出することを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の高圧放電ランプの共振動作のための動作方法。
【請求項１１】
高圧放電ランプの点灯および待機時間の待機後、振幅変調を周期的に、少なくとも２つの状態の間で切り替えることにより、所定の出力で色温度を調節する、請求項１０記載の動作方法。
【請求項１２】
掃引信号の周波数を、第１のアジマス方向および半径方向のモードから導出する、請求項１０記載の動作方法。
【請求項１３】
コントローラによって、ＡＭ信号の基本周波数を調節する、請求項１０記載の動作方法。
【請求項１４】
第２の縦方向の音響的共振を励振するための１０〜４０％のＡＭ変調度を使用し、とりわけ１８〜２５％のＡＭ変調度を使用する、請求項１０記載の動作方法。
【請求項１５】
励振用のＡＭ周波数は、ｆ２Ｌ〜ｆ２Ｌ−２ｋＨｚの間にある、請求項１０記載の動作方法。
【請求項１６】
固定的なＡＭ変調度の振幅を、段階的に、急激に、漸次的に、または微分可能に、所定の周期で変化する、請求項１０記載の動作方法。
【請求項１７】
高圧放電ランプと電子的安定器とから成るシステムにおいて、
請求項１から９までのいずれか１項記載の高圧放電ランプを有し、
前記電子的安定器は、請求項１０から１６までのいずれか１項記載の動作方法を実施するのに適するように構成されていることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念による高圧ランプと、高圧放電ランプを縦方向モードで共振動作させるための関連の動作方法と、関連のシステムとに関する。すなわち、細長いセラミック製の放電容器を有し、該放電容器はランプ軸Ａを定義し、内側長さＩＬと最大内径ＩＤとを有する内部容量を有し、該放電容器は、一定の内径ＩＤを有する中間領域と、変動的な内径を有する２つの端部領域とに区分され、前記端部領域ではそれぞれ、放電容器内へ電極が１つずつ突出されている形式の高圧ランプと、高圧放電ランプを縦方向モードで共振動作させるための関連の動作方法と、関連のシステムとに関する。ここでは、セラミック放電容器を有する高圧放電ランプを扱い、有利にはアスペクト比は少なくとも２．５である。
【背景技術】
【０００２】
ＵＳ６４００１００からすでに、高圧ランプと、高圧放電ランプを縦方向モードで共振動作させるための関連の動作方法と、関連のシステムとが公知になっている。この文献では、第２の縦方向の音響的共振周波数を見つけ出す方法が記載されている。これは、縦方向モードを励起する周波数が、ランプの相対的な動作電圧の上昇の発生によって連続的に停止すると、垂直の点灯方向に共振周波数が見つかることを基礎としている。この方法で、垂直方向の共振で分離されたアーク状態の縦方向の周波数を見つけて維持することが記載されている。しかしこのようにして見つけられる周波数は、金属ハロゲン化物充填物の充填物組成と探索手順の経過の時点とに応じて、格段に過度に高く定着される可能性があり、上記の手法で見つけられた周波数にある音響的共振の励振が不十分な混合を引き起こし、分離が十分に良好に解除されなくなる。電子的な安定器で構成するのは、とりわけ面倒である。第２の縦方向モードを所期のように励起することによって分離の低減を行う別のステップが、たとえばＵＳ２００３／１１７０７５、ＵＳ２００３／１１７０８５、ＵＳ２００５／０６７９７５およびＵＳ２００４／０９５０７６に記載されている。これらすべてのステップで、少なくとも１．５の大きなアスペクト比を有するセラミックの放電容器が使用される。この放電容器は円筒形であり、端部は真っ直ぐであるか、または半球形である。
【０００３】
同様の試みが、以前は普通であった水晶ガラス製の放電容器を有する公知のメタルハライドランプでも行われていた。ここで、ＵＳ５７７３９３７を参照されたい。この文献でも、シリンダ形の中間部分を有する可能な限り真っ直ぐな放電容器を使用する試みが行われた。条件つきでのみ端部は丸くされた後、圧潰部へ案内される。ここではセラミック放電容器も記載されているが、明らかにナトリウム高圧放電ランプに焦点が当てられている。
【０００４】
ＥＰ‐Ａ１０５８２８８およびＥＰ１３９４８３８から、傾斜したエンドピースを有するセラミック放電容器が公知になっている。しかしこれは、共振モードで動作しない。
【特許文献１】ＵＳ６４００１００
【特許文献２】ＵＳ２００３／１１７０７５
【特許文献３】ＵＳ２００３／１１７０８５
【特許文献４】ＵＳ２００５／０６７９７５
【特許文献５】ＵＳ２００４／０９５０７６
【特許文献６】ＵＳ５７７３９３７
【特許文献７】ＥＰ‐Ａ１０５８２８８
【特許文献８】ＥＰ１３９４８３８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、請求項１の上位概念によるセラミック放電容器を有する高圧放電ランプにおいて、音響的共振による動作に最適に調節された高圧放電ランプを提供することである。また別の課題は、とりわけ垂直方向モードにおいて、メタルハライドランプのための色制御手段を実現し、分離を十分に抑圧する動作方法を提供することである。さらに別の課題は、前記高圧放電ランプおよび動作方法に対して、ランプおよび電子的な安定器から成るシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題は、請求項１の特徴的構成によって解決される。すなわち、該放電容器は２．５〜８のアスペクト比を有し、たとえば３〜６のアスペクト比を有し、前記端部領域は、内径がＩＤの少なくとも８５％に低減され、たとえばＩＤの少なくとも６０％に低減された、所与の長さＬＲＤを有し、該放電容器の端部には、ＩＤの少なくとも１５％を内径ＩＤＥとして有し、たとえばＩＤの少なくとも２０％を内径ＩＤＥとして有する端面が形成されている構成によって解決される。別の有利な実施形態が、従属請求項に記載されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明による動作方法は、第２の縦方向共振を含むかまたは第２の縦方向共振に結合された１つまたは複数の共振モードを励振することを対象とする。これは、とりわけＵＳ２００５／０６７９７５に組み合わせモードと称されている周波数、すなわち、たとえば縦方向共振の周波数と別のアジマス方向の共振の周波数とから法則的に計算される周波数を有するモードを意味する。その際には、場合によっては振幅変調を利用し、とりわけパルス幅変調によってクロック制御することができる。
【０００８】
このことによってとりわけ、クロック制御および／またはパターン付けによる振幅変調、たとえばパルス幅変化の形態の振幅変調を使用して、ランプ出力レベルが一定に維持されてメタルハライドランプを色制御する構成が提供される。前記振幅変調は、場合によってはパルスレベルの変化と組み合わされる。
【０００９】
ここでは、放電容器の所定のジオメトリにおいて、内側長さの公差領域が狭いことが出発点となっている。このジオメトリは、場合によって行われるアークプラズマの最適な完全混合で、とりわけ垂直の点灯方向において励振しなければならない縦方向の音響的共振を定義するランプの寸法である。
【００１０】
垂直の点灯方向では分解に起因して、水平方向の点灯方向と比較して大きく変化した音速が得られる。このような音速は、プラズマで放射する粒子が垂直方向に対流して分解によって引き起こされる。
【００１１】
本発明はとりわけ、中間的なＨＦ領域にあるランプ電流の搬送周波数で行われる動作に関する。このような搬送周波数は、ランプが通常の動作状態にある場合、第２のアジマス方向の音響的共振の約半分の周波数に相応する。搬送周波数とは常に、電流信号の周波数および電圧信号の周波数のいずれかを意味する。それに対して音響的共振の励振では、電流または電圧の励振周波数の２倍である出力周波数が常に重要である。
【００１２】
拠り所となるのはたとえば、７０Ｗのランプの放電容器の円錐形状である。ここでは、搬送周波数は４５〜７５ｋＨｚの領域にあり、典型的には５０ｋＨｚであり、この搬送周波数には、有利には掃引周波数がＦＭ変調として重畳され、この値は１００〜２００Ｈｚの領域から選択される。この動作には有利には、次のような振幅変調が加えられる。すなわち、ＡＭ変調度およびＡＭの期間の両パラメータのうち少なくとも１つによって特徴づけられた振幅変調、すなわち、パルス‐ポーズ比および時間制御されるＡＭ変調度ＡＭ（ｔ）のうち少なくとも１つによって特徴づけられた振幅変調が加えられる。
【００１３】
上記方法の他に本発明は、上記の手順を実施するシステムも含む。
【００１４】
詳細には、内側長さが長いセラミック放電容器を有する高効率のメタルハライドランプでは、放電容器のアスペクト比（内側長さ／内径）は少なくとも２．５であるのが有利であり、とりわけＬ／Ｄ＝２．５〜５．５である。ここでは、中間周波数〜高周波のＡＭモードによって振幅変調度を介して、１つまたは複数の縦方向モード（有利には第２または第４の縦方向モード）の強度が引き起こされる。この縦方向モードでは、充填物が放電容器の中央領域へ輸送され、放電容器内にアークに沿って充填物分布が発生される。このことはとりわけ、垂直方向または斜め方向（ランプの傾斜角度＞５５°）で動作するランプで特に重要である。このことによって、蒸発圧の組成と、沈着された充填物成分のスペクトル吸収とが変化する。縦方向モードを励振するための変調周波数（ＡＭの基本周波数）は、典型的には２０〜３５ｋＨｚの周波数領域にある。さらに、典型的には４５〜７５ｋＨｚの搬送周波数で、ＦＭ（周波数変調）が約１００〜２００Ｈｚの領域での掃引モードで行われる。典型的なメタルハライド充填物は、ＤｙＪ３，ＣｅＪ３，ＣａＪ２，ＣｓＪ，ＬｉＪおよびＮａＪを含み、場合によってはＴＩＪも含む。
【００１５】
従来は、放電容器のアスペクト比が大きいランプにおいて分離の抑圧を安定的に調節するための種々の動作モードを取り上げていた。従来技術では純粋なシリンダ形の放電容器のみを取り上げていて、この純粋なシリンダ形の放電容器が、前記動作形式に対して理想的であると見なされていた。
【００１６】
しかし驚くべきことに、純粋なシリンダ形の形状は最適でないのである。むしろ、異なる内側輪郭を有する形状および電極後方空間の形態が、使用される音響的モードの安定性に著しい影響を与えることが判明した。
【００１７】
とりわけ、第２の縦方向の音響的共振を使用して分離を抑圧する特に適している幾つかの動作形式の場合、とりわけＦＭ変調されたＨＦ電流の形態およびＡＭ変調されたＨＦ電流の形態を同時に使用するかまたは時間的に連続して使用する場合には、放電容器の純粋なシリンダ形の形状は、高い共振器品質に起因して音響的な不安定性を引き起こすので、上記の動作形式に対しては条件つきでのみ適していることが実証された。このことはとりわけ、固定周波数動作と交代して実施されるＦＭ変調の場合に当てはまる。ここで、ＵＳ６１８４６３３を参照されたい。従来は、電子的な安定器において面倒かつ複雑な制御メカニズムを使用して、このような不安定性を解消しなければならなかった。
【００１８】
ここで、放電容器の内側輪郭の特別な形態と、とりわけ電極後方空間の特別な形態を提案する。この形態は有利には、少なくとも一時的に第２の縦方向の音響的共振モードを使用する動作モード、または該音響的共振モードと半径方向またはアジマス方向のモードの励振とを組み合わせて使用する動作モードに適用される。
【００１９】
ここで提案される解決手段は、少なくとも２．５のアスペクト比ＡＶ、最大で６のアスペクト比ＡＶを有する放電容器において特に効率的である。特に有利なのは、４≦ＡＶ≦５の領域である。言い換えると、次の式を適用すべきである：
２．５≦ＩＬ／ＩＤ≦６    （１）
このアスペクト比は、内側長さＩＬとＩＲ＝内側半径を有する内径ＩＤ（＝２＊ＩＲ）との比として定義される。ここでは内側半径ＩＲは、シリンダ形に形成された放電容器の中間部分のみを基準とする。
【００２０】
しかし、終端領域には特別な成形が施される。電極の挿入長さをパラメータＬＩＮＳとして設定する場合、放電容器は、このパラメータに応じて変化された内側輪郭の形態を有する。有利にはパラメータＬＩＮＳは、内側全長ＩＬの７〜２１％の領域にあるべきである。すなわち、
０．０７＊ＩＬ≦ＬＩＮＳ≦０．２１＊ＩＬ    （２）
を満たすべきであり、修正された終端領域の長さＬＲＤは、最大のＩＬのポイントを出発点として少なくとも０．５ＬＩＮＳの長さ、最大で１．５ＬＩＮＳの長さにわたって延在すべきである。この最大値は物理的に重要であり、いわゆる電極空間長さＥＲＬを定義する。したがって、
ＥＲＬ＝１．５＊ＬＩＮＳ
が成り立つ。
【００２１】
前記の修正された終端領域では、直径ＩＤＥは本来のＩＤの少なくとも８５％まで低減しなければならない。すなわち、ＩＤＥ≦０．８５ＩＤでなければならない。このように絞ることにより、第２の縦方向モードの高調波が高くなるのに対して上昇された減衰特性を形成することができ、混合する縦方向のモードに対して適合されて十分な安定性が形成される。
【００２２】
さらにとりわけ、内径を０．８５〜０．１５ＩＤまで絞られた領域にわたって、ランプ軸に対して垂直な壁のプロフィールを回避しなければならないことが確認されている。このようにしないと、この垂直な部分で、縦方向の共振を増幅する縦方向の音波の反射が発生してしまう。しかしその際には、十分に小型の垂直な壁部分の長さが最大で０．０５＊ＩＤに相応する限りは、このような壁部分は排除されない。というのも、このような小面積では有意な反射が発生しないからである。
【００２３】
有利には、ランプ軸ひいては縦方向モードの形成方向に対して斜行して延在する終端領域の輪郭が形成され、この終端領域の内径は近似的に連続的に、少なくとも０．６＊ＩＤまで絞られる。このことは３次元的に、円錐状の先細りに相応する。
【００２４】
しかし、終端領域の移行部輪郭を凹状または凸状に延在することもできる。すなわち、外側に向かって湾曲させるか、または内側に向かって湾曲させることもでき、たとえば半球シェル状に形成するか、または楕円セグメントの回転面として形成することもできる。その際には終端領域の移行部輪郭を、０．６＊ＩＤまでほぼ絞った後は端面として、ランプ軸に対して垂直に延在する内壁へ再び移行することができる。このことは場合によっては、キャピラリまたは止栓部分を直接指すことがある。特に有利には、２つの異なる湾曲部分が連続して設けられる。一方は凹状部分であり、他方は凸状部分である。
【００２５】
終端領域のプロフィールが凹状である場合は、湾曲半径ＫＲは最大で、内径ＩＲの半分＝ＩＤ／２に等しくなければならない。凸状の先細りまたは線形に延在する円錐形の先細りの場合、終端領域の内側に位置する終了点における正接は、中間領域の軸に平行な方向との間に最大でも４５°の先端角度をとらねばならない。
【００２６】
純粋に凹形に湾曲された終端領域の一例に、トランペット開口形に成形された内側輪郭、とりわけ、双曲面のセグメントとして成形された内側輪郭がある。
【００２７】
とりわけ、減衰に対して大きな影響を与えるのは、長さＬＲＤの終端領域の中央ゾーンである。この中央ゾーンは内部容量の終端から、放電容器の終端から見て少なくとも０．４０＊ＬＲＤ〜０．６０＊ＬＲＤの間に延在する間隔をおいて存在する。ここでは、軸方向に対する内側輪郭の正接角度αｔは、軸から測定して、有利にはαｔ＝２５°〜αｔ＝４５°の間の領域にある。特に有利には、この正接角度はαｔ＝２５°〜αｔ＝３５°の間の領域にある。
【００２８】
終端領域の内側輪郭のプロフィールを具体的に選択するための基準はとりわけ、第２の縦方向の音響的共振が励振される際の共振器品質である。この共振器品質は選択的に、第２の縦方向共振２Ｌを励振するために十分に高い程度を達成しなければならない。この共振器品質は、第２の縦方向共振を励振するために必要な出力の割合から出力周波数スペクトルで導出される。典型的にはこの共振器品質は、この領域内でランプ出力の約１５〜２５％にある。
【００２９】
動作形式に応じてこのことは、この共振に結合された共振、たとえば混合モードで発生した共振にも適用され、たとえば半径縦方向またはアジマス縦方向の共振にも適用される。典型的にはこの励振モードは、１Ｒ＋２Ｌまたは３ＡＺ＋２Ｌである。最適なのは、同時に２Ｌの高調波に対しても格段に低減された共振器品質を示す輪郭、すなわち、共振器品質を可能な限り減衰する輪郭である。
【００３０】
ＡＭ＋ＦＭモードの組み合わせモードで動作するための、高効率のセラミックランプの内側輪郭を選択するために特に大きな条件は、第２＋第４の縦方向共振を所期のように組み合わせで励振し、この縦方向共振と縦の半径方向の共振とを組み合わせ、同時に第８の縦方向の共振および前記の共振の組み合わせを可能な限り抑圧することで達成される。
【００３１】
こうするために重要なのは、まず最初に、直径ＩＤＥがシリンダ形の内径ＩＤの少なくとも１５％を形成する十分に大きな端面を、共振器端部に設けることである。有利には内径ＤＩＥは、シリンダ形の内径ＩＤの少なくとも２０％を形成すべきである。
【００３２】
放電容器内で上記の音響的共振を組み合わせることにより、対流に起因するアークプラズマ領域における圧力条件が改善されて、音響的に生成された対流セルモデルを改善して形成することができ、１２０ｌｍ／Ｗ以上に上昇された発光効率と同時に、８５を上回る色再現Ｒａ、典型的には９０を上回る色再現とを、典型的には４０００時間〜６０００時間の比較的長い動作時間にわたって、良好なメンテナンス特性で実現することができる。
【００３３】
ここで、放電領域の終端領域内のランプ内側輪郭を長さＬＲＤにわたって狭くするのが有利であることが実証されている：
ＬＲＤ＝０．０９５×ＩＬ〜０．１５５×ＩＬ  ここで典型的な値は、ＬＲＤ＝０．１２５×ＩＬである。
【００３４】
上記の式においてＬＲＤは、ランプの内側全長ＩＬを指し、内径ＩＤＥが低減された端面で終端する。この縁部条件は、発生した音波の場を介してプラズマガスに生成される安定的な対流セルパターンを生成するのに理想的であり、これによってアークプラズマガスの最適な完全混合を実現し、任意のランプ長でプラズマの色分解を完全に抑制することができる。
【００３５】
ランプの内径は、終端領域にわたって有利には連続的に低減され、内径ＩＤを有する近似的にシリンダ形の中間部分から絞られた終端領域までの移行部が、先細り部の凹入半径Ｒ１に合流されるように形成される。
【００３６】
有利なのは、ＩＤ／６≦Ｒ１≦ＩＤ／２である。典型的な値は、０．３５ＩＤ〜０．５ＩＤである。
【００３７】
特に有利なのは、大まかに言うとＳ字形に湾曲された狭幅部の領域ＬＲＤである。内径のこの低減部は、凹状に延在する半径Ｒ１から出発して切換点を介して、凸状に延在する半径Ｒ２に移行し、この半径は、ランプ軸に対して垂直に延在する端面に到達する。この端面は、前記のようにして得られた直径ＩＤＥを有する。
【００３８】
有利には、ＩＤ／４≦Ｒ２≦ＩＤである。典型的な値は、Ｒ２＝０．６５ＩＤである。
【００３９】
とりわけ、端面ＩＤＥの直径は０．１５ＩＤ〜０．８５ＩＤの間の領域内から選択すべきであることが実証されている。
【００４０】
特に良好な結果は、前記直径ＩＤＥを放電容器の本来の内径ＩＤに適切に整合されている場合に達成される。大まかに言うと、ＩＤ自体が大きくなるほど、ＩＤＥとＩＤとの比は小さくなる。有利には、ＶＩＤ＝ＩＤＥ／ＩＤ＝ａ×ＩＤ＋ｂ、ａ＝−０．１２０〜−０．１３５およびｂ＝１．０〜１．１という基準が適用される。
【００４１】
終端形状がシリンダ形である場合、２Ｌおよび４Ｌまたは６Ｌ等の高調波の場合の共振器品質の値は相互に類似する。このことは、実質的にシリンダ形の放電容器の場合、非常に良好な共振器品質のために第２の縦方向の音響的共振を飛ばして、より高い高調波共振が発生することに繋がる。このようなより高い高調波共振は、たとえば振幅変調の場合に励振される。これによって、音響的な要因に起因する付加的な対流セルが形成され、これによって場合によっては、インピーダンスの急激な上昇およびアーク放電の消失が発生する可能性がある。第２の縦方向の共振周波数ｆｒｅｓ＿２Ｌを比較的高い励振周波数から、１５〜３５％の典型的なＡＭ変調度で典型的にはｆｓｔａｒｔＡＭ＝ｆｒｅｓ＿２Ｌ＋５ｋＨｚ〜ｆｓｔｏｐＡＭ＝ｆｒｅｓ＿２Ｌ−５ｋＨｚの比較的高い励振周波数から飛ばすと、大きなランプインピーダンス変動およびアーク不安定性が発生し、ランプ特性が不安定になってしまう。励振周波数が、増幅されて発生するランプインピーダンス変動の近くの周波数に調節されても、不所望のアーク不安定性に繋がる。
【００４２】
このことと関連して、非励振状態に存在するランプインピーダンスの１．５倍を上回るピーク値によって著しく変動するランプインピーダンス値がある。その際には、ランプの消弧が発生するおそれがある。このことによって、垂直方向または斜行方向のランプの点灯方向で発生するアーク柱の分離を安定的に改善されて抑制するためのモードに調節できないことがある。
【００４３】
このことは、本発明による終端形状を選択して初めて達成される。第２の縦方向の共振周波数を比較的高い励振周波数から、１５〜３５％の典型的なＡＭ変調度ではｆｓｔａｒｔＡＭ＝ｆｒｅｓ＿２Ｌ＋５ｋＨｚ〜ｆｓｔｏｐＡＭ＝ｆｒｅｓ＿２Ｌ−５ｋＨｚの比較的高い周波数から飛ばすことにより、より高い高調波共振まで飛ばされるのが抑制される安定的なアーク形態が形成される。ｆＡＭ＝ｆｒｅｓ＿２Ｌから典型的にはｆＡＭ＝ｆｒｅｓ＿２Ｌ−１ｋＨｚまでの振幅変調周波数ｆＡＭの周波数領域において、内側長さＩＬの約１／３〜１／４ないしは約２／３〜３／４で、２つの対称的なアーク絞り部が安定的に形成されるのが示されている。ｆＡＭをさらに低減すると第２の縦方向の音響的共振の励振が、アーク不安定性の発生を伴うことなく安定的に終了される。その際には、ランプ中間部を中心として対称的な２つのアーク絞り部が形成され、しかも再現可能な限界周波数ｆＡＭｅｎｄで形成される。
【実施例】
【００４４】
以下で本発明を、複数の実施例に基づいて詳細に説明する。
【００４５】
図１に、メタルハライドランプが概略的に示されている。このメタルハライドランプは、硬質ガラスまたは水晶ガラスから成る外側エンベロープ１を有する。この外側エンベロープ１は長手軸を有し、片側でプレート状の溶融部２によって封止されている。プレート状溶融部２では、２つの外部給電線が外側に向かって案内されており（図示されていない）、これらはソケット５を終端とする。外側エンベロープ内には、両側封止されたセラミック製の放電容器１０が軸方向に挿入されている。この放電容器１０はＰＣＡ（Ａｌ２Ｏ３）から成り、２つの電極３と金属ハロゲン化物から成る充填物とを有する。
【００４６】
図２に、アスペクト比ＩＤ／ＩＬが比較的大きい放電容器１０が概略的に示されている。放電容器１０はシリンダ形の中央部分１１と、所与の内径ＩＤ＝２＊ＩＲおよび所与の内側長さＩＬを有する２つの端部１２とを備えている。ここでは、ＩＲは内側半径である。放電容器の端部１２に電極３が配置されており、これらの電極３は貫通案内部４によって、内部給電線６に接続されている（図１を参照されたい）。放電容器は典型的には、アルゴンおよび金属ハロゲン化物を含有するバッファガスＨｇから成る充填物を有し、この金属ハロゲン化物はたとえば、アルカリおよび希土類のヨウ化物とタリウムとから成る混合物である。
【００４７】
この高圧放電ランプは、電子的な安定器で高周波によって、音響的に安定化された共振で動作する。この電子的な安定器に関しては、図１３を参照されたい。このように動作するためには、とりわけ第２の縦方向共振、または第２の縦方向共振に関連する共振が推奨される。
【００４８】
さらに図２には、放電容量内に突出された電極３の長さとしてパラメータＬＩＮＳが定義されている。パラメータＥＲＬは電極空間長であり、ＬＩＮＳの１．５倍である。さらに、放電容量の端部から、内径の縮小が開始するポイントＰまで到達する軸方向の長さとして、パラメータＬＲＤが定義される。このポイントＰはつまり、中央部分１１が終了する場所である。ここで、パラメータＬＩＮＳは典型的には０．１４ＩＬであり、パラメータＬＲＤは約０．８ＬＩＮＳである。ＬＲＤは一般的に、０．５ＬＩＮＳ〜１．５ＬＩＮＳの間にあるべきであり、とりわけ０．６ＬＩＮＳ〜１．１ＬＩＮＳの領域にあるべきである。放電容器の端部における直径ＩＤＥは少なくとも０．６ＩＤまで低減すべきであり、有利には０．３ＩＤ〜０．５５ＩＤまで低減すべきである。
【００４９】
実施例の１つに、７０Ｗの電力を有する高効率のメタルハライドランプがある。放電容器の最大の軸方向の内側長さＩＬは１８．７ｍｍであり、該放電容器の内径ＩＤは４ｍｍである。したがって、アスペクト比は４．７である。この高圧放電ランプには、４．４ｍｇのＨｇと、ＮａＩ：ＣｅＩ３：ＣａＩ２：ＴｌＩ＝１．７８：０．２８：１．９３：０．２８ｍｇから成る金属ハロゲン化物の混合物とが充填されている。電極間隔ＥＡは、１４．８ｍｍである。
【００５０】
実験により、垂直点灯方向および水平点灯方向でアークが電極結合線上に集中されるアーク安定動作が可能であることが確認された。こうするためには、典型的にはｆＦＭ＝１３０Ｈｚの掃引レートで４５〜５５ｋＨｚの領域で掃引される高周波による動作を開始点とする。
【００５１】
垂直点灯方向では、動作始動および約１２０秒の加熱フェーズ後に、分離すなわち乖離された金属ハロゲン化物の分布がアークに沿って現れる。蒸発フェーズ中に存在する金属ハロゲン化物の成分は、アーク全長にわたって均等に分布されない。アルカリおよびＳＥのヨウ化物の放出は、ランプの３等分したうちの下方の部分に集中するのに対し、上方の部分では電極上部まで、主にＨｇおよびＴｌの放出が観察される。この状態ではランプの色再現は比較的低く、ランプの発光効率は比較的低い。さらに、垂直点灯方向における色温度は水平点灯方向の場合の色温度と大きく異なっており、最大で１５００Ｋ異なっている。
【００５２】
約２５ｋＨｚの固定的な周波数ｆＡＭで１０〜３０％のＡＭ変調度によって行われる振幅変調を施すことにより、図１２の概略図によれば（小さい図は、実測値を示す）、１３０ｓ−１の掃引レートの場合、すなわち７．７ｍｓの期間にわたって、ランプにおいて電力スペクトルが２０〜１５０ｋＨｚの領域で生成される。ＡＭ周波数（２５ｋＨｚ）の領域にある電力成分が、励振によって第２の縦方向の音響的共振ｆ００２に作用する。
【００５３】
比較的高次のものは、十分に抑圧される。第２の縦方向の音響的共振をほぼ排他的に励振するためには、中空共振器としてのランプの品質係数（いわゆる共振器品質）が十分でなければならない。この品質は、第２の縦方向の音響的共振を垂直点灯方向に安定的に維持するために必要な電力成分によって、励振のために使用される電力スペクトルのスペクトル領域で表される。典型的にはこの値は、ランプ電力の少なくとも約１０〜２０％である。しかし安定動作では、この最小値を十分に上回らなければならない。したがって、比較的多数のランプにおいてランプ特性の変動を可能な限り低く抑えるためにはむしろ、ランプ電力の約１５〜２５％の値が推奨される。
【００５４】
表１に、種々のランプの幾つかのデータがまとめられている。
【００５５】
【表１】
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【００５６】
図２では、放電容器の端部１２において、外側の円錐状の領域９が約３５°の角度で斜めに延在しているのが示されている。この傾斜部は、ほぼポイントＰから、放電容器の端部から０．２５ＬＲＤ離れた位置まで延在する。ここでは、直径ＩＤＥは０．５ＩＤまで低減されている。この値は、放電容器の最端の端部に存在する管形の内側領域１５では一定である。放電容器は、ランプ軸に対して横方向の端面または少なくともランプ軸に対して実質的に横方向の端面７によって終了する。この端面７の中心には、電極および貫通案内部のための穿孔８が設けられている。
【００５７】
図３では、放電容器１０の端部１２の傾斜部が、約３５°の凹状領域１９によって実現されている。この傾斜部は、ほぼポイントＰから、放電容器の端部から０．３０ＬＲＤ離れた位置まで延在する。その後に、この直径が小さい円錐状の傾斜部によってさらに０．４ＩＤのＩＤＥの最小値まで低減された領域２０が続く。この貫通案内部は、ここではシリンダ形のサーメット部分である。
【００５８】
図４に、領域ＬＲＤの先細部が一貫してトランペット開口形である放電容器１０が示されている。領域ＬＲＤは、ポイントＰで中間領域に隣接する。終端部分１２は、０．６＊ＩＤの最小直径ＩＤＥまで狭められている。
【００５９】
図５に、半径方向の幅ＩＲのほぼ全体にわたって端部領域１２が凸状に湾曲された放電容器の実施例が示されている。
【００６０】
図６〜８は、端部領域１２の傾斜が異なる種々の円錐状輪郭を示している。図６では、α＝３１°の傾斜を有する円錐面が、端部１２の外側領域２１として使用されている。この傾斜はとりわけ、０．４ＬＲＤ〜０．６ＬＲＤの軸方向の長さにわたって、とりわけクリティカルな領域にわたって変化しない。内側領域２２もまた円錐状であるが、比較的小さい傾斜を有する。この傾斜は、場合によっては外側領域の傾斜の半分を形成し、ここでは１５°の傾斜を形成する。
【００６１】
図７は、端部領域の輪郭を示している。この端部領域は、異なる傾斜角α１およびα２を有する３つのセグメントに分割されている。最も外側のセグメント２５は、α１＝３１°の大きな傾斜を有し、中間のセグメント２６は、α２＝１６°の小さい傾斜を有する。これらのセグメントは、０．５＊ＬＲＤの場所で相互に隣接する。最も内側のセグメント２７は管形である。
【００６２】
図８では放電容器１０は、α＝４５°の円錐面が画一的に使用される端部領域１２の輪郭を有する。この円錐面は領域ＬＲＤの軸方向の全長にわたって、０．４ＬＲＤ〜０．６ＬＲＤも含めて延在し、特にクリティカルな領域に延在する。
【００６３】
図９では放電容器１０は、凸状の端部領域１２が異なる傾斜角α１およびα２およびα３を有する３つの円錐セグメントに分割された輪郭を有する。外側の第１のセグメント２８は、α１＝２３°の小さい傾斜を有し、内側の第２のセグメント２９は、α２＝３７°の大きな傾斜を有する。これらのセグメントは、０．３５＊ＬＲＤの場所で相互に隣接する。すなわち、０．４ＬＲＤ〜０．６ＬＲＤのクリティカルな領域の後で初めて相互に隣接する。
【００６４】
図１０では、安定動作を実現する図２のような円錐状の内側輪郭におけるインピーダンス特性と、純粋なシリンダ形に形成された通常の内側輪郭とが比較されている。後者の内側輪郭では、不安定な動作しか実現できない。ここでは相対的なランプインピーダンスが、単位ｋＨｚで表される掃引中のＡＭ周波数の関数として示されている。ベースは第２の縦方向の周波数であり、ＡＭ変調度は２４％である。インピーダンス特性経過が曲線１として示されている通常のランプは、約２２〜２０ＭＨｚの領域で不安定な共振現象（ピーク）を示すのに対し、内側輪郭（曲線２）が改善され安定化されたランプ（曲線２）では、変調領域（ここでは約２４〜２２ＭＨｚ）の領域で安定的な上昇を観察することができる。このような上昇は、最適化された動作を行うために非常に良好に利用することができる。
【００６５】
図１１には、端部領域１２に第１の外側の凹状セグメント３０と、第２の内側の真っ直ぐな管形セグメント３１とを有する放電容器１０の実施例が示されている。
【００６６】
常に重要なのは、ランプ軸に対して横方向に、放電容器の端部に設けられた端面の存在である。これによって、低次の高調波が所期のように励振され、比較的高次の高周波は所期のように抑圧される。この目的を達成するためには、内壁と端面との間の傾斜した接合面に角およびエッジを有さず、この接合面が平滑かつ連続的に形成されると特に有利である。エッジの代わりに常に、定義された移行部半径を設けなければならない。特に適しているのは、端部領域ＬＲＤを有する放電容器１０が示された図１４の形状である。この放電容器の内径は端面７において、次のように値ＩＤＥまで低減されている。すなわち、内側輪郭がまず曲率半径Ｒ１で凹状に湾曲された後、内側半径Ｒ２で凸状に湾曲されるように低減されている（図１４に概略的に示されている）。両セグメント間に、切換点ＷＰが存在する。
【００６７】
図１５に、放電容器の内径ＩＤと低減された直径ＤＩＥとの間の有利な関連性が、内径（単位ｍｍ）の関数として示されている。内径ＩＤが小さい場合には、比ＶＩＤ＝ＩＤＥ／ＩＤを比較的大きくしなければならないが、内径ＩＤが大きい場合には、比ＶＩＤを比較的小さくしなければならない。破線ａは最適な寸法であり、線ｂおよびｃは前記破線ａからの偏差を示している。この線ｂおよびｃが示す偏差は、注目すべき機能の低下を引き起こさない偏差である。曲線ｄ上の測定値は、最適な機能によって比較的高次の高調波の抑圧が行われたランプの具体的な実施例である。
【００６８】
この形式の高圧放電ランプに適した動作方法では、高周波の搬送周波数を使用した共振動作を利用する。この高周波の搬送周波数はとりわけ、掃引信号（ＦＭ）によって周波数変調されると同時に振幅変調（ＡＭ）される。ここではまず、ＡＭの基本周波数が定義される。ＡＭの基本周波数ｆ２Ｌは、第２の縦方向モードから導出される。
【００６９】
ランプの点灯および待機時間の待機後に、所定の電力で色温度の調節が行われる。こうするためには、振幅変調を周期的に、少なくとも２つの状態の間で切り替える。
【００７０】
掃引信号の周波数は、第１のアジマス方向モードおよび半径方向モードから導出される。とりわけ、コントローラがＡＭ信号の基本周波数を調節する。
【００７１】
特に良好な結果は、第２の縦方向の音響的共振を励振するための１０〜４０％のＡＭ変調度を使用することで得られる。このＡＭ変調度は、とりわけ１８〜２５％である。有利には励振用のＡＭ周波数は、ｆ２Ｌ〜ｆ２Ｌ−２ｋＨｚの間で選択される。
【００７２】
原則的に、固定的なＡＭ変調度の振幅は、段階的に、または急激に、または漸次的に、または微分可能に所定の周期で変更される。
【００７３】
典型的な動作方法は、４５〜７５ｋＨｚの中間的なＨＦ領域内にある搬送周波数によって行われる動作を基礎としている。この搬送周波数は、典型的には５０ｋＨｚであり、有利には、１００〜２００Ｈｚの領域から選択された値を有する掃引周波数がＦＭ変調として重畳される。この動作では、ＡＭ変調度と、ＡＭの期間すなわちパルス‐ポーズ比と、時間制御されるＡＭ変調度ＡＭ（ｔ）とのパラメータのうち少なくとも１つによって表される振幅変調が重畳される。場合によってはＡＭの使用ないしはＡＭの操作を、加熱フェーズ後に初めて開始することができる。ＡＭ変調度は、次のように定義される：
ＡＭ変調度＝（Ａｍａｘ−Ａｍｉｎ）／（Ａｍａｘ＋Ａｍｉｎ）
ここで、Ａは振幅である。
【００７４】
本方法の他に本発明は、上記の手順が実施されるように構成された安定器も含む。
【００７５】
詳細には、大きな内側長さを有する高効率のセラミック製のメタルハライドランプの場合、放電容器のアスペクト比（内側の長さ／内径）は少なくとも２．５であるのが有利であり、とりわけＩＬ／ＩＤ＝３．５〜５．５である。ここでは、振幅変調度を介して行われる中間周波数または高周波のＡＭ動作により、１つまたは複数の縦方向モード（有利には第２の縦方向モード）の強度が励振される。このようなモードでは、充填物が放電容器の中央領域に輸送され、これによって、放電容器内に充填物分布がアークに沿って発生される。このことはとりわけ、垂直または斜行方向（傾斜角度＞５５°）に動作するランプにおいて特に重要である。こうすることにより、蒸気圧の組成が変化し、沈着された充填物成分のスペクトル吸収も変化する。縦方向モードを励振するための変調周波数（ＡＭの基本周波数）は、典型的には２０〜３５ｋＨｚの周波数領域内にある。ここで、典型的には４５〜７５ｋＨｚの搬送周波数の場合、掃引モードによるＦＭ（周波数変調）が約１００〜２００Ｈｚの領域で行われる。
【００７６】
ここで制御では、ＡＭ変調度が単独で使用されるか、または付加的に、パルス時間およびポーズ時間に関して重畳されたＡＭ周波数の期間も使用される。ＡＭ変調度、パルス／ポーズ比、および、ＡＭがスイッチオンされている時間ＴとＡＭがスイッチオフされている時間との間の比、簡単に表現するとＴ（ＡＭ−ｏｎ）／Ｔ（ＡＭ−ｏｆｆ）のこれらパラメータを介して、さらに、時間制御される可変の振幅変調度ＡＭ（ｔ）すなわちＡＭ変調度のオーバーストラクチャ（Ueberstruktur）も介して、広範囲で色温度を変化できると同時に、高い発光効率と一定に維持されるランプ出力とを実現することができる。
【００７７】
図１３に、関連の電子的安定器（ＥＶＧ）の基本回路図が示されている。この電子的安定器は、以下の基本的な構成要素を有する：
タイマ／シーケンサ：ここでは、高圧ランプの加熱フェーズの期間の制御と、高圧ランプの点灯およびアーク移行後の重畳フェーズの開始とを行うためのタイムチャート管理が行われる。ここではさらに、ランプアークを安定化するための掃引レートの制御が行われる。
【００７８】
さらに、周波数スキャンが行われる際に各周波数点におけるスキャンレートおよび滞留期間が制御され、連続した手順のステップ間のポーズ時間の設定が制御される。
【００７９】
パワーステージ（出力段）：電流制限素子および典型的な周波数応答を有するフルブリッジまたはハーフブリッジ。これは、給電軌道（４５０Ｖ ＤＣ）を介して電源回路に結合されている。
【００８０】
フィードバックループ（帰還ループ）：ランプの動作識別と、場合によっては、制御パラメータを設定するための、ランプ電流およびランプ電圧等のランプパラメータのフィードバック、ならびに、加熱フェーズないしは重畳フェーズの設定、ないしは別の調整パラメータによる重畳フェーズの繰り返し。
【００８１】
ここでは、ＥＶＧ出力端（ランプ）における電流および電圧を十分な精度で測定するための回路部分が実現される。この回路部分を経由し、Ａ／Ｄ変換器を介して測定値は処理され、コントローラで処理される。このようにして得られたデータは、別の評価手順のためにデータメモリに書き込まれる。
【００８２】
ランプ：高圧放電ランプ（ＨＩＤランプ）
ＦＭ変調器：高出力周波数変調器
ＡＭ変調器：周波数ｆＡＭおよびＡＭ変調度ＡＭＩの双方を制御する手段を有する、アナログの可変の高出力変調器
ＡＭ信号発生器：デジタルまたは電圧制御式の発振器
ＦＭ信号発生器：デジタルまたは電圧制御式の発振器
パワーサプライ（電源網）レール電圧発生器
コントローラ：すべてのユニットの中央制御
以下で、本動作方法の複数の実施例を説明する。基本的に、次のことが適用される。すなわち、動作は高周波の搬送周波数を使用して行われ、この搬送周波数は、とりわけ掃引信号（ＦＭ）によって周波数変調されると同時に振幅変調（ＡＭ）されたものであり、まずＡＭの基本周波数を定義し、ＡＭｆ２Ｌの基本周波数を第２の縦方向モードから導出することが適用される。とりわけ、ランプの点灯および待機時間の待機後に、所定の電力で色温度の調節を行う。こうするためには、振幅を周期的に、少なくとも２つの状態の間で切り替える。
【００８３】
ここで有利には、掃引信号の周波数は第１のアジマス方向モードおよび半径方向モードから導出する。
【００８４】
最も簡略的なケースは、純粋な搬送周波数によって動作を行うことである。ランプ動作では、この周波数を周波数変調（ＦＭ）し、こうするために典型的には、鋸歯状に掃引する。このことはＡＭ変調度＝０であることを意味し、垂直方向動作では意図的に発生されるプラズマの分離、すなわちプラズマの乖離に繋がる。上記の話を別の表現で説明すると、このことは持続動作、すなわちＴ（ＡＭ−ｏｆｆ）＝∞を意味する。
【００８５】
別の例に、ＡＭ持続動作すなわちＴ（ＡＭ−ｏｎ）＝∞がある。ここでは、最大振幅Ａｍａｘおよび最小振幅Ａｍｉｎは遵守される。このＡＭは、動作期間全体にわたって実施される。
【００８６】
しばしば、これらの両状態を混合した状態またはこれらの両状態を適切に修正した状態も使用される。ここで最も簡略的なケースでは、ＡＭ−ｏｎによる部分とＡＭ−ｏｆｆによる時間とが、相互に規則的に切り替えられるか、または必要に応じて切り替えられる。ＡＭ−ｏｎの供給期間はＴ（ＡＭ−ｏｎ）であり、ＡＭ−ｏｆｆの供給期間はＴ（ＡＭ−ｏｆｆ）である。これら２つのフェーズが相互に切り替えられる。ここではとりわけ、比Ｔ（ＡＭ−ｏｎ）／Ｔ（ＡＭ−ｏｆｆ）が比較的小さいと、垂直方向動作において分離が阻止される。前記比Ｔ（ＡＭ−ｏｎ）／Ｔ（ＡＭ−ｏｆｆ）は、約１５〜３５％の「等価的な」ＡＭ変調度によって実施される連続的なＡＭ動作に相応する。図６に、ＡＭ−ｏｆｆおよびＡＭ−ｏｎが行われる期間の順序が概略的に示されている。
【００８７】
有利には、比Ｔ（ＡＭ−ｏｎ）／Ｔ（ＡＭ−ｏｆｆ）すなわちパルス‐ポーズ比は、０とＴ（ｆ（ＡＭ））とＴｓｗｅｅｐとの間である。
【００８８】
また択一的に、所与のＡＭに対してもう１つのパターンを重畳することができ、たとえば減衰目的ではアンダーストラクチャ（Unterstruktur）を重畳するか、またはオーバーストラクチャをたとえばランプ波形、台形波形または正弦波形で重畳する。ここでも、等価的なＡＭ変調度を定義することができる。このことは非動作時間によって行うことができ、有利には非動作時間なしで行われる。この意味では、上記のクロック制御によるＡＭもまた、矩形波形を有するオーバーストラクチャである。
【００８９】
「等価的な」ＡＭ変調度を適切に選択すると、音響的に振動されるガス放電柱ないしはプラズマの所定の状態で、励振状態にある音響的なパワーが、クロック制御および／または音響的共振の強度による制御（ないしは音波強度制御）によって入力結合される。このことによりランプ内の充填物輸送プロセスは、所定のオーバーストラクチャと、メタルハライドランプのその都度決定された色温度とが関連づけされるように制御される。
【００９０】
音波の減衰に起因して、立ち上がり振動プロセスおよび最大ポーズ時間Ｔ（ＡＭ−ｏｆｆ）双方の典型的な時間が得られ、励振用の電流信号に重畳するための振幅変調度（ＡＭ変調度）のダイナミクスが得られる。
【００９１】
ＡＭ変調度は、以下のファクタによって決定される：
Ｔ１＝搬送周波数の周期時間
τ（ＡＭ＿ｄａｍｐ）＝たとえばＡＭ信号特性が減衰される場合の減衰時間
Ｔ２＝振幅変調周波数の周期時間
ＡＭ変調度＝振幅変調度（典型的には、１５〜３５％）
Ｔ（ＡＭ−ｏｎ）＝スイッチオンされたＡＭのクロック期間
Ｔ（ＡＭ−ｏｆｆ）＝ＡＭのポーズ期間
一例として、減衰された特性経過および未減衰の特性経過が可能である。部分的に、ＡＭ変調度という概念の代わりに、ＡＭインデックスという概念も使用する。
【００９２】
比Ｔ（ＡＭ−ｏｎ）／Ｔ（ＡＭ−ｏｆｆ）は、ここではほぼ任意選択することができる。典型的にはＴ（ＡＭ−ｏｎ）の有利な時間の最小値は、典型的には２０〜４０ｋＨｚでありたとえば２４．４ｋＨｚであるＡＭ周波数の５〜１０周期時間（０．２〜０．４ｍｓに相応する）である。このことによって、ガス放電柱の立ち上がり振動が固有共振に移行するのが保証される。
【００９３】
信号ＡＭ−ｏｎのフェーズはＡＭ信号のフェーズに結合されるのが有利であるが、この要求は、信号ＡＭ−ｏｎの期間すなわち値Ｔ（ＡＭ−ｏｎ）が十分に大きい場合には、絶対に必要というわけではない。このようにして、典型的には０．２／２０＝１／１００のＡＭの最小デューティサイクルが得られる。デューティサイクルは、比Ｔ（ＡＭ−ｏｎ）として定義され、このＴｇは上記のように定義される。
【００９４】
具体的な動作方法の別の例に、異なる動作フェーズに下位分割される動作方法がある。水平点灯方向の共振ｆ００２の位置が、各個別のランプにおいて第１の共振として検出される。このことは種々の方法によって、予め１度行われるか、または実際のランプの動作中に繰り返し行われ、たとえば矩形波電流の重畳とオーバーラップされた正弦波信号とによる動作中にランプインピーダンスを測定することによって行われる。ここではたとえば、正弦波成分の振幅は、正弦波信号の周波数の変動時の電流振幅の約５〜１５％とすべきである。
【００９５】
本方法が確実に作用するためには、放電容器の所定のジオメトリで、典型的には≦１％×ＩＬである内側長さＩＬの狭い公差領域が存在するのが望ましい。この内側長さは、とりわけ垂直点灯方向で、アークプラズマを最適に混合するために励振しなければならない第２の縦方向の音響的共振を定義するランプの寸法である。
【００９６】
垂直点灯方向では、これによって増幅される関係にある充填物成分の分解によって、大きく変化した音速が得られる。このような音速によって、ランプ始動後に第２の縦方向の音響的共振の周波数（ｆ００２＿ｖｅｒｔ）が、水平点灯方向の場合の周波数に対して大きくシフトされる。しかも、この第２の縦方向の音響的共振の周波数は大抵、比較的高い周波数へシフトされる。水平点灯方向の場合の周波数は、ｆ００２＿ｈｏｒと省略する。漸次的に混合を行う本発明による動作方法はその後、時間の経過とともに、この共振周波数が変化する。このことは、この共振周波数が水平方向動作時の共振周波数すなわちｆ００２＿ｈｏｒに相応するまで続行される。
【００９７】
ここでは、とりわけ垂直方向動作で発生する分離に起因して、水平点灯方向で完全混合された状態と比較して最大で３０％の実効音速、大抵は約１０〜２５％の実効音速が、比較的高い値にずれるのが示される。たとえば、Ｈｇ／Ａｒバッファ混合ガスの場合、完全混合状態の動作に対して約１５〜２０％の実効音速のずれが見られる。具体的な実測値は、たとえば４６４ｍ／ｓに対して５５０ｍ／ｓである。
【００９８】
第ｉ番目の縦方向の音響的共振の音響的共振周波数は、内側長さＩＬの放電容器内では、一般的に次の積によって表される：
ｆ００ｉ＝ｉ＊ｃｌ（２＊ＩＬ）
したがって、ｉ＝２（第２の音響的共振）の場合、ｆ００２＝ｃｌ／ＩＬである。
【００９９】
ここではｃｌは、（縦方向に作用する）実効音速であり、以下の数式が成り立つ：
ｃｌ＝（Ｒ＊Ｋ＊Ｔ／Ｍ）１／２
ここで、Ｒは一般的なガス定数であり、Ｋは圧縮性であり、Ｔは平均的なプラズマ温度であり、Ｍはプラズマガスの平均的なモル質量であり、ＩＬ＝放電容器の有効な軸方向の長さである。
【０１００】
アジマス方向の音響的共振では、管半径Ｒと（アジマス方向に作用する）実効音速ｃａｚとの間に次のような関係が成り立つ：
ｆｉ００＝ａｉ０ｃａｚ／（２＊π＊Ｒ）
ここでは、ｉ＝１，２，・・・に対するａｉ０＝ベッセル係数であり、ａ１０＝１．８４；ａ２０＝３．０５；ａ３０＝４．２、等である。
【０１０１】
半径方向の音響的共振では、管半径Ｒと半径方向に作用する実効音速ｃｒとの間に、以下の関係が成り立つ：
ｆ０ｉ０＝ａ０ｉｃｒ／（２＊π＊Ｒ）
ここでは、ｉ＝１，２，・・・に対するａ０１＝ベッセル係数であり、ａ０１＝３．８３；ａ０２＝７．０１６、等である。
【０１０２】
このような音響共振を、近似的にシリンダ形である閉鎖的なランプエンベロープ内で励振するためには、形成される出力振動が重要である。すなわち、周波数ｆｌを有する正弦波の電流波形によって励振が行われる場合には、出力周波数ｆＰはｆＰ＝２＊ｆｌの周波数を有する。
【０１０３】
別の実施例では動作形式は、ランプアプリケーションにおいて典型的なＨＦ領域にある電気的な搬送周波数ｖ、たとえばｖ＝５０の搬送周波数を基礎としている。この搬送周波数には、掃引周波数ｆＦＭが周波数変調として重畳され、この値は、第１のアジマス方向の共振から第１の半径方向の共振までにわたる領域から選択される。有利なのはとりわけ、両共振の平均値に近いｆＦＭの値であり、とりわけ両共振の平均値そのものである。拠り所となるのは、搬送周波数から最大で１０％ずれた掃引である。掃引レートは典型的には、１００〜１０００ｓ−１の領域内にある。
【０１０４】
掃引動作は有利には、上昇または下降する周波数によってランプ波形で行われる。
【０１０５】
この動作形式では、アークコアを中心として集中するガス振動を励振することにより、垂直点灯方向でも水平点灯方向でも、放電容器の中心軸にアーク安定化が生じる作用を利用する。
【０１０６】
場合によっては待機時間の遵守後（ランプの加熱後）に、基本的な電流信号波形にさらに次のような振幅変調ＡＭが施される。すなわち、基本周波数が水平点灯方向における第２の縦方向共振ｆ００２ｈｏｒである振幅変調ＡＭが施される。この基本周波数は、制御の基本ベースである。
【０１０７】
ここで垂直方向動作では、ここで使用される放電容器の内側寸法の場合の共振周波数が、水平方向ないしは完全混合状態の条件に対して最大で５ｋＨｚずれていることが示される。前記内側寸法の典型的な値は、１２〜２４ｍｍである。ここに記載されたプロセスによって、所望の動作が確実に実現される。
【０１０８】
アークプラズマの可能な限り最良の混合を確実に生じさせ、分離を十分に阻止するための手段として、複数の実施形態が適している。完全混合を最良に引き起こす第２の水平方向の縦方向共振ｆ００２に対してＡＭを任意の点灯方向で、有利には、掃引動作時のＦＭで約０．９〜１．１×（ｆ１００＋ｆ０１０）／２の値の領域内で調節するための複数の動作方法を、以下で挙げる。この１０％ｆＳＷの掃引領域は、上下方向の５ｋＨｚの窓にほぼ相応する。周波数ｆＳＷは、第１のアジマス方向共振ｆ１００および半径方向共振ｆ０１０の領域から選択され、有利にはその近くで、これらの共振の平均値に最大で１０％の偏差を加味したもの、すなわち１０％×（ｆ１００＋ｆ０１０）／２に選択される。
【０１０９】
どの点灯方向でもアークプラズマを最適に混合するためにＡＭ周波数を調節する方法の前提条件は、まず、実際に常に混合完了される水平点灯方向で第２の縦方向共振周波数ｆ００２の位置を決定および記憶することである。この周波数による基本動作を調節するためには、どのランプでもまず個別に、放電容器のその都度存在するジオメトリおよびバッファガスの組成の特徴を音響的共振に基づいて把握し、検証しなければならず、こうすることによって第２の縦方向の共振周波数ｆ００２の他に、第１のアジマス方向共振周波数ｆ１００および第１の半径方向共振周波数ｆ０１０を把握しなければならない。さらにこれから、両周波数の平均値（ｆ１００＋ｆ０１０）／２を計算して記憶する。
【０１１０】
第１の実施形態では、混合された最も有利な動作状態にまで立ち上がり振動するための手順を実施する。こうするためにはアーク放電の点灯後に、約３０〜８０秒の加熱フェーズ（時点ｔ１までの待機時間）が遵守されて、約６０〜１５０秒の重畳フェーズ中に振幅周波数ＡＭの基本周波数ｆＡＭが、周波数ｆ００２＿ｈｏｒの１．１５〜１．２５倍の値に調節される。前記加熱フェーズは、有利には約６０秒である。その前にＡＭ周波数が任意に選択されるが、有利にはｆ００２＿ｈｏｒが設定される。ＡＭ変調度も予め任意に、０〜２５％の領域内で選択される。基本周波数ｆＡＭを重畳フェーズで上昇させる時点で、有利にはｆ００２＿ｈｏｒに対して１８〜２０％上昇された周波数が設定されており、この時点でＡＭ変調度は１５〜３０％に設定される。ここで有利には、振幅変調は約１５〜２５％の振幅変調度に調節される。
【０１１１】
基本的な解決手段は、縦方向の音響的共振によって制御されるメタルハライドランプの金属ハロゲン化物を完全混合するため、閉ループ制御によってＡＭの最適な周波数点ｆｏｐｔを識別し、ＡＭ変調度の適切な信号レベルＡＭＩを識別することと、最適に混合されたモードで動作するために電子的安定器を供給することである。
【０１１２】
たとえば１．２５×ｆ００２ｈｏｒの比較的高い周波数から比較的低い周波数まで、分離されわずかに混合状態にある金属ハロゲン化物プラズマの完全混合を行うことができるＡＭ周波数ｆＡＭの周波数領域ΔＦを漸次的に走査すると、ランプインピーダンスＺの局所的な過度な上昇が発生することにより、ランプインピーダンスＺの特徴的な特性経過が形成されるのが示される。
【０１１３】
ＡＭ変調度は、縦方向共振の励振に変換される全出力を基礎とする、その都度の電力の尺度である。ＡＭ変調度が段階的に上昇され、たとえば約２．５％ずつ上昇されると、所与のＡＭ変調度においてその都度、周波数領域ΔＦを通過するとランプインピーダンスの特徴的な特性経過が得られる。
【０１１４】
周波数領域ΔＦにわたって周波数ｆＡＭに依存するランプインピーダンスＺ（ｆＡＭ）の特性は、ＡＭ変調度の関数として記録され、特性曲線マップとして記憶される。ここでは、ＡＭ変調度が上昇するのに伴い、ｆＡＭの関数として連続するダイナミックなランプインピーダンスの極値がまず１つ現れ、次に２つ現れ、場合によってはさらに多数現れる。このランプインピーダンスは、ＡＭ変調度が段階的に上昇される経過中に、特徴的に形成され、異なるものとなる。
【０１１５】
動作パラメータとしてとりわけ振幅変調度を使用する代わりに、金属ハロゲン化物の完全混合を含む放電を制御するための信号周波数の出力信号レベルが使用され、たとえば、混合された縦方向およびアジマス方向の共振を引き起こす線形オーバラップの信号レベルが使用される。この混合された縦方向およびアジマス方向の共振は、第２の縦方向共振と同様の、アークプラズマの増強された完全混合を引き起こすものである。
【０１１６】
本方法は複数のステップに分割され、少なくとも２つのステップから成る。
【０１１７】
第１のステップは、振幅変調（ｆＡＭ）の比較的大きな周波数間隔を連続的に走査（スキャン）することである。このスキャン領域は、上方の開始点ＳＴと下方の終了点ＳＰとの間にあり、周波数開始点ＳＴの周波数は、終了点ＳＰを上回る。
【０１１８】
しかし、先行して準備ステップで、金属ハロゲン化物の混合が主として発生する周波数領域が大まかに決定される。このような混合は、インピーダンスの最大値に現れる。この周波数領域の終了点は、ＦＭ１（混合用の周波数領域の上方の終了点）およびＦＭ２（混合用の周波数領域の下方の終了点）として示され、周波数開始点ＳＴおよび周波数終了点ＳＰはそれぞれ、混合用の周波数領域の外側にある。すなわちこれらの周波数では、ＳＴ＞ＦＭ１＞ＦＭ２＞ＳＰという条件を満たさねばならない。
【０１１９】
第１のステップの前段階である混合用の周波数領域の探索は、たとえばＡＭの低い信号レベル（ＡＭＩ＝５−１０％）によって粗くスキャンすることにより、予めその時点で決定される。
【０１２０】
別の実施形態ではこの周波数間隔［ＳＴ，ＳＰ］は、所与の内径ＩＤと、所与の内側長さＩＬと、所与の金属ハロゲン化物とを有するジオメトリにおいて、すでに１度、基本的に決定され、所属の電子的安定器に記憶される。
【０１２１】
その後、第１のステップに対して間隔幅が決定される。典型的には、ＳＴもＳＰもそれぞれ、有利にはＦＭ１およびＦＭ２によって張られた窓の少なくとも１０〜１５％外側にあるべきである（ＳＴ≧１．１０＊ＦＭ１；ＳＰ≦０．９＊ＦＭ２）。この所望の値は、ランプおよび電子的安定器から成るランプシステムにおいて、プリプログラミングされているか、または入力命令として指示される。
【０１２２】
第１のステップのスキャン領域ＳＴ‐ＳＰの典型的な間隔幅は、約８〜１５ｋＨｚである。
【０１２３】
具体的な実施例では、ランプの放電容器は１９ｍｍの長さの内法寸法と４ｍｍの内径とを有し、バッファガスはＨｇ‐アルゴンの混合ガスである。ここでは、最適な混合を行うための共振周波数ｆＡＭは２２〜２５ｋＨｚの間である。したがって、ＦＭ１は２５ｋＨｚであり、ＦＭ２は２２ｋＨｚである。ここでは、ＳＴ＝３０ｋＨｚから降下してＳＰ＝２０ｋＨｚまでの間隔を走査する。
【０１２４】
比較的高いＳＴから比較的低い終了周波数ＳＰまでの周波数スキャンの方向は、とりわけ垂直方向動作で分離状態の際に、連続的に振幅変調が施されると、音響的共振が体系的に比較的高い周波数にシフトされるという結果から得られる。この特性は、ＵＳ‐ＰＳ６４００１００の記載内容に反している。さらに、典型的には１０〜４０％のＡＭ変調度によって十分な信号レベルにある完全混合用の音響的な周波数信号の励振周波数ｆＡＭに対して、十分に緩慢かつ時間的に一定のシフト、とりわけ、典型的には０．０５〜１ｋＨｚ／秒のシフト速度のシフトを行うことにより、ランププラズマの格段に良好な混合が実現され、ひいては共振周波数ｆ００２が比較的低い周波数へ、方向ｆ００２ｈｏｒでシフトされることが判明している。
【０１２５】
この状況を監視するために特に適したパラメータは、ｆＡＭの時間的に一定のシフトで生じるような平均的なランプインピーダンスＺ＝Ｕｒｍｓ／Ｉｒｍｓである（ｒｍｓ＝平均２乗根（root mean square））。
【０１２６】
最適な調節を行うために、Ｚを時間の関数として完全に表す必要はない。最低要件として、所望の点灯方向とりわけ垂直点灯方向で、次のように測定を行えば十分である。すなわち周波数領域ＦＭを１度完全に通過し、特に、完全混合が発生する境界ＦＭ１とＦＭ２との間で通過することにより測定を行えば十分である。有利には、保証のために周波数開始点ＳＴと周波数終了点ＳＰとの間で比較的大きな周波数窓を選択する。というのも、終了点ＳＰには実質的なプラズマ混合は発生しないか、ないしは上方の周波数点ＳＴには、いずれにしてもわずかなプラズマ混合しか発生しないからである。
【０１２７】
ここに記載された手順では、漸次的な周波数シフトによって徐々に改善される、プラズマ中の金属ハロゲン化物の混合を使用して、特徴的な周波数、すなわち、とりわけ共振周波数ｆ００２を混合プロセスのために求める。ここでは有利には、周波数シフトは一定のレートの周波数シフト（周波数スキャン）を選択して、このような周波数シフトで、通常のランプ動作を正常に行える０．１〜０．５ｋＨｚ／秒のオーダの最適な速度が得られるようにすべきであることが示される。さらにこの手順は、約１〜３秒の加熱動作フェーズ後に初めて適用するのが推奨される。
【０１２８】
放電ランプの出力に応じて、ガス混合の前記のような改善により、ガス放電の変化する温度プロフィールもまた、軸方向にも半径方向にも変化し、ひいては放電容器の等温分布も変化する。放電容器の熱容量に応じて、熱均衡状態が得られるまでプラズマにおける新たな条件に十分に緩慢な速度で適合しなければならない。こうするためには、放電容器の形状および容量に応じて、時間の長さを変更する必要がある。
【０１２９】
音響的な励起によるアークプラズマの混合のための下方の周波数ＦＭ２を下回ると、ランプインピーダンスが急激に変化し、アークプラズマの金属ハロゲン化物混合物は再び、受ける影響が少ない状態または全く影響を受けない状態に移行する。
【０１３０】
特に有利なのは、以下の実施形態である。
【０１３１】
たとえばアルカリハロゲン化物および／または希土類ハロゲン化物を含む、アプリケーション関連のすべての金属ハロゲン化物混合物では、基本的に以下の特性が観察され、最適な動作パラメータを選択するために、ステップに分かれた以下のプロセスが提案される。以下のプロセスは、相応に構成された電子的安定器において行われる自動的な調節によって実現される。前記アプリケーション関連のすべての金属ハロゲン化物は、とりわけ以下の成分のようなヨウ化物である：
ＮａＩないしはＬｉＩまたはＣｓＩおよび希土類（ＳＥ）成分  ＣｅＩ３，ＤｙＩ３，ＮａＩ３，ＰｒＩ３，ＨｏＩ３，ＴｍＩ３，ＤｙＩ３、場合によってはＺｎＩ２，ＩｎＩ，ＴｌＩ，ＭｇＩ２，ＣａＩ２，ＨｇおよびＺｎの別の成分。その際には、アルカリハロゲン化物含有量のモル割合≦９０ｍｏｌ％である。
【０１３２】
ステップ１：
信号レベルとして、ＡＭ変調度ＡＭＩが使用される。ＡＭ変調度はＡＭインデックスとも称され、次のように定義される。
【０１３３】
ＡＭＩ＝（Ｕｍａｘ−Ｕｍｉｎ）／（Ｕｍａｘ＋Ｕｍｉｎ）
ＵｍａｘおよびＵｍｉｎは、最大動作電圧および最小動作電圧である。ＡＭＩの値は、最適な音響的プラズマ混合を決定するため、ランプインピーダンスが混合用の周波数領域ＦＭを通過する間に、唯一の最大値を示すのではなく少なくとも２つの突出した特徴的な最大値ＺＭＡＸ１およびＺＭＡＸ２を示すまで、段階的に上昇される。これらの最大値ＺＭＡＸ１とＺＭＡＸ２との間に、インピーダンス最小値ＺＭＩＮが存在する。
【０１３４】
場合によっては、逆にプラズマ混合度が上昇するとランプインピーダンスが低減される状態が発生するので、比較的一般的には、２つの極値ＺＥＸＴＲ１およびＺＥＸＴＲ２間に逆の極値ＺＩＮＶが存在するということが言える。
【０１３５】
したがって有利には、評価時に、ほぼ未完全混合状態Ｚｒｅｌと比較してランプインピーダンスの絶対値を使用するのが最良である。すなわち、Ｚ（ｆＡＭ）〜｜Ｚ（ｆＡＭ）／Ｚｒｅｌ｜を使用するのが最良である。
【０１３６】
有利には、絶対的なランプインピーダンス変化は、周波数点ＳＴおよびＳＰにおける有意でない混合状態に基づく。すなわち、Ｚ（ｆＡＭ＝ＳＴ）またはＺ（ｆＡＭ＝ＳＰ）に基づく。これら２つの値はほぼ等しい大きさであるから、その代わりに有利には、平均値が基準インピーダンスＺＲＥＦ＝（Ｚ（ｆＡＭ＝ＳＴ）＋Ｚ（ｆＡＭ＝ＳＴ）／２）が使用される。
【０１３７】
このように正規化されたインピーダンスは、評価を簡略化するために任意の係数ｋによって乗算される。したがって、次の数式が成り立つ：
Ｚｎ（ｆＡＭ）＝ｋ＊｜Ｚ（ｆＡＭ）／Ｚｒｅｌ｜
これはインピーダンスの特性量も意味するので、変更がない限りは、簡略的にインピーダンスと称される。
【０１３８】
このようにして、ＳＴからＳＰまでの振幅変調の周波数変化の経過中に、各金属ハロゲン化物混合に特徴的なランプインピーダンスの変化Ｚ（ｆＡＭ）が得られる。これは、増強されて混合されたプラズマを示す。格段に増大されたアルカリ含有量を含む別の金属ハロゲン化物混合物では、プラズマが増強されて混合されると、特徴的なインピーダンス降下が発生するのに対し、アルカリ含有量が比較的低い場合は最大値が現れ、いずれの場合にも特性量Ｚｎ（ｆＡＭ）の最大値が形成される。
【０１３９】
Ｚｎ（ｆＡＭ）の最大値を検出するためには、変調度ＡＭＩを段階的に上昇し、ＡＭＩがその都度一定に維持される際に、混合用の周波数間隔［ＳＴ，ＳＰ］のスキャンが繰り返し行われる。このスキャンは、関数Ｚ（ｆＡＭ）の特徴的なインピーダンス変化が現れるまで繰り返し行われる。ここでは変調度ＡＭＩは、典型的には約５〜１０％の値で開始してステップごとにその都度、約２〜５％上昇される。このようなステップでは、約４〜１２回の通過が必要である。ＡＭ変調度の十分な最大値は通常、２０〜４０％の間にある。
【０１４０】
ここでは、第２のインピーダンス最大値ＺＭＡＸ２の周波数を下回ると、上方の開始点ＳＴから下方の終了点ＳＰまでの周波数シフトの経過中に低い周波数において、プラズマ混合が行われなくなることが確認された。このことは、ＦＭ２はＺＭＡＸ２で得られる周波数によって与えられることを意味する。
【０１４１】
下方のスキャン周波数ＳＰに隣接する周波数ＦＭ２である最大値ＺＭＡＸ２を通過した後のＺ（ｆＡＭ）の変化は、その他のスキャン領域における変化より格段に大きい。この原因は、アーク放電の温度プロフィールの特徴的な変化である。このような特性は、すべての金属ハロゲン化物放電プラズマにおいて一致して現れ、ＳＰの近くで未混合のプラズマ状態に移行される際に、典型的には５〜２０％のランプインピーダンスの大きな変化が確認される。このような急激な変化は、少なくとも１０分の数秒の時間内で発生する。
【０１４２】
このことは、インピーダンスＺの変化の特性量が周波数ｆＡＭで極値点に到達することを意味する。すなわちここでは、値ｄＺ（ｆＡＭ）／ｄｆＡＭは負の最小値に到達する。有利には、この基準にしたがって行われるインピーダンス特性の評価を行うことにより、さらにプラズマ混合のための下方のＡＭ周波数ＦＭ２を求める。
【０１４３】
さらに、ＦＭ２をＡＭ変調度ＡＭＩの関数として行うシフトの特性全体から、長時間安定的な動作に必要なＡＭ変調度ＡＭＩを決定できることが確認された。
【０１４４】
ここで、ステップ２が適用される：
約５％〜３５％のＡＭ変調度の領域において関数ＦＭ２（ＡＭＩ）のシフトレートを、ＡＭＩ＝約２．５％の典型的なステップ（たとえば１０回の通過）で決定する。ここで、唯一のインピーダンス極値の形成から複数の同様の（典型的には２つの）インピーダンス極値への移行で、ＡＭ変調度による周波数ＦＭ２の増大されたシフトが得られる。増大されたシフトの領域を超えた後、ＡＭＩがさらに上昇されると、関数ＦＭ２（ＡＭＩ）の変動レートは再び格段に低減される。ここで、１つより多くのインピーダンス極値が発生した場合に向上された混合の領域に対応づけられるＡＭ変調度ＡＭＩｏｐｔが選択される。これは典型的には、直に第２のインピーダンス極値が形成されるＡＭ変調度より約３〜１０％高いＡＭ変調度ＡＭＩｏｐｔ、とりわけ５％高いＡＭ変調度ＡＭＩｏｐｔである。
【０１４５】
ステップ３：向上されたプラズマ混合のための励振周波数の調節
ここで、ステップ２で決定されたＡＭインデックスＡＭＩｏｐｔにより、ＳＴまたは少なくともＦＭ１から開始してＦＭ２への方向で、ＡＭ周波数ｆＡＭはステップ１と同様の周波数変化レート（典型的には０．１〜０．５ｋＨｚ／秒）で、インピーダンス変化ＦＭ２＜ＦＭｍｉｎ＜ＦＭ１の最小値（より一般的には、逆の極値）の周波数点にある周波数点ｆＡＭｏｐｔまで移動される。
【０１４６】
ここでは、ＦＭｍｉｎとＦＭ２との間の領域でアークプラズマの混合が改善されるのが示されている。アークプロフィールの最も強い絞りは、ＦＭ２において、絞られた２つのアーク領域の対称的な形成として観察される。プラズマインピーダンスの最も大きな変化は、外部から重畳された混合すなわち外部から強制された混合が急激に欠落した結果として周波数がさらに低減された場合に、周波数点ＦＭ２を下回った後に観察される。このような作用は、垂直点灯方向でも水平点灯方向でも発生する。
【０１４７】
安定的なプラズマ混合を行うためには、驚くべきことに、精確にＦＭ２に調節することが目的に適っているわけではないことが判明した。というのも、プラズマ組成の長時間ドリフト、消耗によるプラズマ組成の僅かな変化のような作用、とりわけ充填物成分の分布の変化のような作用は、長時間にわたって安定的なプラズマの有効な混合に対する妨害を非常に容易に引き起こすからである。
【０１４８】
このことを解消するためには、幾らか高い周波数に調節する。色温度を所期のように調節するためにも、高い発光効率かつ色安定性を達成するためにも最も有利なのは、下方のインピーダンス最大値ＺＭＡＸ２が対応づけられた下限の周波数ＦＭ２と、ＺＭＡＸ２とＺＭＡＸ１との間にあるインピーダンス最小値ＺＭＩＮが対応づけられた幾らか高い周波数ＦＭｍｉｎとの間の周波数領域であることが判明した。
【０１４９】
下方の基本周波数ＦＭ２とＦＭｍｉｎとの間の間隔はＡＭ変調度に依存するので、この間隔はある程度は、ＡＭ変調度を使用して調節される。選択されるＡＭ変調度が高いほど、インピーダンス最小値ＺＭＩＮは顕著になり、ＦＭ２とＺＭＩＮとの間の間隔は大きくなる。この考察はとりわけ、最終的に選択されるＡＭ変調度ＡＭｏｐｔを決定するために使用される。
【０１５０】
実際の検分で、ＡＭ変調度を使用して、周波数ＦＭ２とＦＭｍｉｎとの間に少なくとも４００Ｈｚの間隔、とりわけ９００Ｈｚまでの間隔に調節すべきであることが判明した。こうすることにより、寿命全体にわたって長時間安定性が実現される。
【０１５１】
特徴的な信号レベルＡＭＩおよび特徴的な周波数を有する特性曲線マップの生成と、とりわけ第２の縦方向共振による音響的なプラズマ混合を行うための限界周波数（ＳＴ，ＳＰ，ＦＭ１，ＦＭ２）の決定は、典型的にはランプ始動後に初めて、すなわちランプ始動後に１〜３分経過して初めて行われ、約１００Ｈｚ／ｓ〜１ｋＨｚ／ｓの周波数シフトレート（ＡＭまたはＨＦ）かつ１００〜２００Ｈｚのステップ幅（分解能）で行われる。この測定は、最初のランプ始動後に１度行われるか、または規則的な時間間隔をおいて繰り返されるか、またはランプ始動ごとに行われる。
【０１５２】
さらに、安定的な長時間設定のためには、以下の認識に注意を払うのが有利であると判明している。
【０１５３】
驚くことに、比較的長い点灯時間の経過後のランプインピーダンスの変化にもかかわらず、ランプインピーダンスのその時点の局所的な最小値ＺＭＩＮ（ａ）はなお、最初のランプ始動時に見られたインピーダンス最小値ＺＭＩＮ（ｉ）の近くで見られることが確認された。したがって、最適な音響的なプラズマ混合の停止点として、常にＺＭＩＮ（ｉ）を使用することができる。
【０１５４】
さらに１回目のスキャン後、このインピーダンス最小値はある程度のドリフトが発生しても、５０〜１００Ｈｚ／分の格段に低速の周波数変化レートによって、約５０〜１００Ｈｚのステップで観察できることが判明した。
【０１５５】
このような方法でランプの色安定性は、本方法の特に有利な実施形態において格段に改善される。したがってさらに、ステップ１〜３の第１の方法に基づき拡大された、振幅変調およびＨＦ掃引によって動作する高圧放電ランプの色調節を行うための動作方法が提案される：
この動作方法では、周波数ＦＭ２を有する下方のインピーダンス最大値ＺＭＡＸ２が開始点として使用されるか、または、完全混合領域内にありＦＭ２より少なくとも１５０Ｈｚ高い周波数も開始点として使用される。この周波数は有利には、ＦＭ２より少なくとも２００Ｈｚ高い周波数である。この周波数は５０〜１５０Ｈｚのステップで上昇され、そこでランプインピーダンスが測定される。少なくとも１分の立ち上がり振動時間の経過後、その前にスキャン完了された周波数点でインピーダンスを再び測定して、たとえば不揮発性メモリに記録する。ここでは不揮発性メモリには、データがマイクロプロセッサ制御により格納される。
【０１５６】
現れたランプインピーダンスの最小値を超えた後、最小値が現れる直前の最後の周波数、すなわち、ステップ順序でインピーダンス最小値に対応づけられた周波数の直前に存在する周波数に調節される。
【０１５７】
このような調節方法は非常に高信頼性であるが、この標準的な方法は、１つの周波数点あたりの調節時間が長いので（約１〜５分）比較的長い時間を必要とする。
【０１５８】
それゆえ択一的に、比較的高速に行われる周波数スキャンも行い、入念に比較的低速で行われる標準的な方法と比較した。ここでの目的は、測定時間が短いにもかかわらず、なお、標準的な方法に代表される持続点灯状態における特性にほぼ相応する十分な充填物の沈着を保証することである。
【０１５９】
ここでは、１００〜３００Ｈｚ／秒の周波数シフトレートで格段に高速で行われる周波数スキャンは本来、十分な充填物沈着を行うことができないが、このような高速に行われる周波数スキャンも、最適な周波数点を決定するために使用できることが示された。特に有利なのは、次の方法である：
１００〜３００Ｈｚ／秒の周波数シフトレートで、周波数ｆＡＭの領域を複数回通過し、とりわけ少なくとも２回は通過する。ここでは、プラズマ混合の領域の上方の終端にある高い周波数ＳＴから、プラズマ混合ＦＭ２を行うための最小の周波数を下回る低い周波数ＳＰまで通過する。走査すべき周波数間隔の典型的な幅は、５〜１０ｋＨｚである。ここでは、振幅変調の周波数がシフトされ、ランプインピーダンスＺ（ｆＡＭ）が各周波数測定点ｆＡＭで、しかも各周波数測定点あたり０．２〜１秒の典型的な静止時間で測定される。この測定値は、不揮発性メモリに記憶される。
【０１６０】
最適な動作を行うための周波数点を選択する際には、プラズマ混合が発生する下限である周波数ＦＭ２のインピーダンス最大値ＺＭＡＸと、比較的幾らか高い周波数ＦＭｍｉｎの前方のインピーダンス最小値ＺＭＩＮとの間のインピーダンス特性経過が使用される。
【０１６１】
このようにしてステップ３による領域に到達した後、ステップ４が実施される。
【０１６２】
ここでは、有利な最適の周波数点ｆｏｐｔが、ポイントＦＭｍｉｎとポイントＦＭ２＋１／５×（ＦＭ２−ＦＭｍｉｎ）との間の領域から選択される。
【０１６３】
このようにして得られた周波数点ｆｏｐｔは基本的に、低速で行われるランプインピーダンスのスキャン時に相対的なインピーダンス変化の局所的な最小値を示す周波数点ＦＭｍｉｎと同じ特性を有する。したがって、この局所的な最小値を示す周波数点は、混合の持続的な均衡状態に対して最適な周波数点として有利である。
【０１６４】
ランプ出力が安定器によって（たとえば調光目的で）制御される場合、別のランプ出力の調節後に再び、測定プロセス全体を繰り返して、新たに調節されたランプパラメータに対して最適な周波数点を決定しなければならない。
【０１６５】
この出力適合は、すでに製造者で検出され場合によっては電子的な安定器にすでに記憶されているランプ特性の既知の特徴によって、上記の基本的原理にしたがって短縮的なステップシーケンスを把握すれば、最初の測定より格段に小さい時間的な手間で行うことができる。
【０１６６】
本方法全体は、マイクロプロセッサによって制御されるプログラミング済みの電子的安定器によって自動的に行い、さらに、関連の動作パラメータを、ある１つのランプ出力の異なるランプタイプ（たとえば異なる色温度）に適合することができる。また、過度に大きく異ならないランプ出力を有する同様のランプタイプにも、同様のことが適用される。このようにして、ただ１つの電子的安定器を複数のランプタイプのＨＦ動作で使用することができ、縦方向の音響的共振モードを使用して、有利には第２の音響的共振を使用して動作安定化を行うことができる。最後にこの技術によって、たとえば異なる音響的共振モードを励振することにより、１つのランプにおいて異なる色温度を調節することもできる。
【０１６７】
本発明は、上記の方法の組み合わせと、本方法を安定器で実現することも含む。上記の手順が開始されるまでの時間領域、すなわち、周波数およびＡＭ変調度の有効な変化が開始されるまでの時間領域は、始動フェーズにおける安定器の電力入力結合によって決定される。上記の時間は、アーク放電の開始直後に短時間で上昇された電力入力によって、最大で５０％短縮される。逆に、特に高い熱容量を有する放電容器における適用時には、上記の時間は最大で２００％上昇される。
【０１６８】
さらに、周波数ｆＡＭおよびＡＭ変調度を決定するための測定ステップを、複数回実施することができる。
【０１６９】
有利には、本システムないしは安定器および適切なランプの製造者によって、ランプジオメトリおよび充填システムからなる特定の組み合わせの特性をＥＶＧにプリプログラミングすることができる。このようにして、部分ステップを個別に使用するだけで、短縮された方法を使用することができる。しかし、所与のＡＭ変調度ＡＭＩでｆｏｐｔの調節を繰り返し検査し、場合によっては適合して、少なくともステップ３を各ランプ始動時に行うのが望ましい。
【０１７０】
ランプの動作電圧およびインピーダンスを自動的に測定することによって付加的に、動作すべき高圧放電ランプのタイプの始動基準ないしは遮断基準を定義して調節することができる。
【０１７１】
本方法の他に本発明は、上記の手順が実現されたマイクロプロセッサを有する電子的な安定器も含む。
【図面の簡単な説明】
【０１７２】
【図１】高圧放電ランプの概略図である。
【図２】高圧放電ランプの放電容器の概略図である。
【図３】放電容器の端部の実施形態を示す図である。
【図４】放電容器の端部の実施形態を示す図である。
【図５】放電容器の端部の実施形態を示す図である。
【図６】放電容器の端部の実施形態を示す図である。
【図７】放電容器の端部の実施形態を示す図である。
【図８】放電容器の端部の実施形態を示す図である。
【図９】放電容器の端部の実施形態を示す図である。
【図１０】この形式のランプのインピーダンス特性を示す図である。
【図１１】放電容器の端部の実施形態を示す図である。
【図１２】この形式の高圧放電ランプの出力スペクトルを示す図である。
【図１３】電子的な安定器の構成の概略図である。
【図１４】放電容器の端部の別の実施例である。
【図１５】ＶＩＤ（放電容器の端部の直径ＩＤＥ／放電容器の内径ＩＤの比）のグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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