(57)【要約】ＨＩＤランプにおけるアーク直線化方法及び装置を提供する。アーク直線化方法は、ＨＩＤランプに対するアーク直線化を行なう周波数信号又は周波数掃引信号を決定し選択する工程と、搬送周波数信号と関連してアークの直線化の音響モードを励起する工程とを有する。好適例では、音響モードを励起する工程が、アークの直線化のための電力周波数に対応する周波数信号又は周波数掃引信号の何れかで搬送周波数信号を振幅変調する工程を含む。他の例では、音響モードを励起する工程が、アークの直線化の音響モードを励起する差電力周波数を得るために、前記搬送周波数信号と、他の周波数信号又は他の周波数掃引信号とを加算する工程を有する。
2005513740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高輝度放電ランプに対するアーク直線化を達成する周波数信号又は周波数掃引信号を決定し選択する工程と、
搬送周波数信号と関連してアーク直線化音響モードを励起する工程と
を有する高輝度放電ランプにおけるアーク直線化方法。
【請求項２】
請求項１に記載のアーク直線化方法において、この方法が更に、前記周波数信号又は周波数掃引信号と関連してアークが安定となるように充分高い周波数の搬送周波数信号を選択する工程を有しているアーク直線化方法。
【請求項３】
請求項１に記載のアーク直線化方法において、アーク直線化音響モードを励起する前記工程が、アーク直線化のための電力周波数に相当する前記周波数信号又は周波数掃引信号の何れかで前記搬送周波数信号を振幅変調する工程を有しているアーク直線化方法。
【請求項４】
請求項３に記載のアーク直線化方法において、この方法が更に、振幅変調周波数信号の振幅又は振幅変調周波数掃引信号の振幅を制御することによりアーク直線化の量を制御する工程を有しているアーク直線化方法。
【請求項５】
請求項１に記載のアーク直線化方法において、アーク直線化音響モードを励起する前記工程が、アーク直線化音響モードを励起する差電力周波数又は電力周波数を得るために、前記搬送周波数信号を、前記周波数信号とは異なる第２の周波数信号又は前記周波数掃引信号とは異なる第２の周波数掃引信号と加算する工程を有するアーク直線化方法。
【請求項６】
請求項５に記載のアーク直線化方法において、この方法が更に、前記搬送周波数信号の振幅に対して前記第２の周波数信号又は前記第２の周波数掃引信号の振幅を制御することにより、アーク直線化の量を制御する工程を有するアーク直線化方法。
【請求項７】
請求項１に記載のアーク直線化方法において、アーク直線化音響モードを励起する前記工程が、前記搬送周波数信号と、高輝度放電ランプに対するアーク直線化を行なうのに必要とする電力周波数の半分の周波数の周波数信号又は周波数掃引信号の何れかとを時間的に連続して交互にする工程を有するアーク直線化方法。
【請求項８】
請求項７に記載のアーク直線化方法において、この方法が更に、前記搬送周波数の持続時間に対する前記周波数信号又は前記周波数掃引信号の持続時間を制御することによりアーク直線化の量を制御する工程を有するアーク直線化方法。
【請求項９】
請求項１に記載のアーク直線化方法において、周波数信号又は周波数掃引信号を決定し選択する前記工程が、
高輝度放電ランプに対する共鳴スペクトルを決定する工程と、
高輝度放電ランプに対する第１方位角音響モードよりも高く、第１径方向音響モードよりも低い窓が前記共鳴スペクトルに存在する場合に、アーク直線化を達成する周波数信号をこの窓内から選択する工程と、
前記窓が存在しない場合に、高輝度放電ランプに対する第１方位角音響モードよりも高く、第１径方向音響モードよりも低い周波数範囲を、アーク直線化を行なう周波数掃引信号に対し選択する工程と
を有するアーク直線化方法。
【請求項１０】
請求項１に記載のアーク直線化方法において、前記高輝度放電ランプとして、円筒対称形のランプを用いるアーク直線化方法。
【請求項１１】
請求項１に記載のアーク直線化方法において、前記高輝度放電ランプとして、セラミックエンベロープを有する放電容器を具えるランプを用いるアーク直線化方法。
【請求項１２】
請求項１に記載のアーク直線化方法において、周波数信号又は周波数掃引信号を決定し選択する前記工程が、アーク直線化を達成するばかりではなく色混合を得るための第２縦方向音響モードを励起する周波数を、高輝度放電ランプに対する共鳴スペクトル内で、第１方位角音響モードと第１径方向音響モードとの間から選択する工程を有するアーク直線化方法。
【請求項１３】
イオン化可能な充填剤を収容する放電容器と、
この放電容器内で搬送周波数と関連してアーク直線化音響モードを励起する回路と
を有する、アーク直線化を達成した高輝度放電ランプ。
【請求項１４】
請求項１３に記載の高輝度放電ランプにおいて、前記放電容器が円筒対称である高輝度放電ランプ。
【請求項１５】
請求項１３に記載の高輝度放電ランプにおいて、前記放電容器がセラミックエンベロープを有している高輝度放電ランプ。
【請求項１６】
請求項１３に記載の高輝度放電ランプにおいて、放電容器内で搬送周波数と関連してアーク直線化音響モードを励起する前記回路が、前記搬送周波数信号を第１の周波数信号か、第１の周波数掃引信号の何れかで振幅変調するようにした高輝度放電ランプ。
【請求項１７】
請求項１３に記載の高輝度放電ランプにおいて、放電容器内で搬送周波数と関連してアーク直線化音響モードを励起する前記回路が、アーク直線化音響モードを励起する差電力周波数信号を得るために、前記搬送周波数信号と、第２の周波数信号又は第２の周波数掃引信号とを加算する構成要素を有する高輝度放電ランプ。
【請求項１８】
請求項１３に記載の高輝度放電ランプにおいて、放電容器内で搬送周波数と関連してアーク直線化音響モードを励起する前記回路が、前記搬送周波数信号と、高輝度放電ランプに対するアーク直線化を行なうのに必要とする電力周波数の半分の周波数の周波数信号又は周波数掃引信号の何れかとを時間的に連続して交互にするようになっている高輝度放電ランプ。
【請求項１９】
請求項１３に記載の高輝度放電ランプにおいて、放電容器内で搬送周波数と関連してアーク直線化音響モードを励起する前記回路が、アーク直線化を達成するばかりではなく色混合を得るための第２縦方向音響モードを励起する周波数を、高輝度放電ランプに対する共鳴スペクトル内で、第１方位角音響モードと第１径方向音響モードとの間から選択して用いるようになっている高輝度放電ランプ。
【請求項２０】
請求項１３〜１９のいずれか一項に記載の高輝度放電ランプに用いるアーク直線化音響モードを励起する回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に、高輝度放電（ＨＩＤ）ランプの分野に関するものであり、特にこのようなランプに対するアークの直線化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高周波で点灯するＨＩＤランプは音響共鳴を生じやすい。ランプにおける定在圧縮波はアークを歪ませたり、アークを横に動かして目ざわりなフリッカを生ぜしめたり、ある場合にはランプを破壊したりもするおそれがある。この問題に対する解決策の１つは、充分に高い周波数（ＶＨＦ）でランプを点灯させ、アークを安定に保つ程度に音響共鳴を充分に減衰させることである。ＶＨＦ周波数に上限を課するおそれのある事項には、ＥＭＩ（電磁障害）や代表的なブリッジ回路のスイッチング時間が含まれる。
【０００３】
特定の安定器に対し設計した全てのランプが特定のＶＨＦ周波数で共鳴しないように保証するのは困難である。構造がほぼ同一の２つのランプは周波数が異なると弱い不安定性を有するおそれがある。所定のワット量としたランプはそれに入れる化学成分が異なり、異なる色温度の光を生じるおそれがある。このように化学成分が異なることによりＶＨＦ周波数でのアークの安定性に悪影響を及ぼすおそれがある。ＶＨＦ周波数でランプ電極がいかに機能するかの相違もアークの安定性に影響するおそれがある。ＶＨＦ周波数での弱い音響共鳴を回避する１つの簡単な技術は周波数掃引信号を用いることである。しかし、この技術はしばしば不成功となる。
【０００４】
ある音響共鳴は有益に用いることもできる。水平状態で点灯させるランプを特定の周波数で励起させると、通常対流により弓形に曲がっているアークが電極間でまっすぐになる（直線化する）。この現象がアーク（の）直線化と称されている。アークの直線化を行なう周波数はしばしば、ランプの第１方位角音響モードよりも高く、ランプの第１径方向音響モードよりも低いことが確かめられている。これら２つの純粋には径方向の音響モード間には、第２方位角音響モード（純粋には径方向であるが比較的弱い）と、これらの方位角音響モードに関連する縦方向の組合せ音響モードとが存在する。組合せ音響モードの個数はランプのアスペクト比に依存する。アスペクト比が小さい（ＩＬ／ＩＤ＜〜２）ランプの場合、音響モード間の間隔はアークの直線化を行なう個々の周波数にとって充分となりうる。このことを、９ｍｍＩＤ×１３ｍｍＩＬの寸法（アスペクト比＝１．４４）を有する円筒状の１５０Ｗセラミックメタルハライドランプにつき図１に示す。図１は、第１径方向音響モードの最初の数個の組合せ音響モードまでの音響共鳴と関連する電流及び電力周波数を示す。（音響モードの下の番号は、純粋な縦方向音響モードに対する縦音響モード番号を示すとともに第１方位角／縦方向組合せ音響モードの縦方向音響モード番号を示している。番号付けの方式は第２方位角音響モード及び第１径方向音響モードの双方に対し同じである。）図１から明らかなように、共鳴間に、すなわち、アークの直線化を達成しうる約１５〜２０ｋHzの電流周波数間に僅かな周波数範囲、すなわち、窓がある。音響共鳴は周期的な電力入力により駆動されることに注意すべきである。正弦波状の波形の場合には、音響共鳴を励起する電力周波数は電流（又は電圧）周波数の２倍である。
【０００５】
アスペクト比が大きく（ＩＬ／ＩＤ＞〜３）、長くて細いランプの場合、組合せ音響モードの間隔はより狭くなり、アークの直線化のための共鳴のない窓は現れない。このことを、８ｍｍＩＤ×２８ｍｍＩＬの寸法（アスペクト比＝３．５０）を有する円筒状の２００Ｗセラミックメタルハライドランプにつき図２に示す。アスペクト比が大きいランプの場合、第１方位角音響モードよりも高く第１径方向音響モードよりも低い約５〜１０ｋHzに亙る約１０ｍ秒の周期の周波数掃引がアークの直線化を達成しうる。図２に示すランプの場合、周波数掃引は約２０〜２５ｋHzの電流周波数である。
【０００６】
有益な音響共鳴の他の例は、第２縦方向音響モードを励起するものである。この音響モードを励起することにより、垂直方向で点灯するランプの底部付近に凝縮したハロゲン化金属の化学成分の幾らかを放電中に高く移動させることができる。この効果により垂直方向で点灯するランプ中の色温度を変えるか、又はランプの効率を高めることができる。この効果は色混合と称されている。米国特許第 6,184,633号明細書を参照されたい。
【０００７】
ＶＨＦ搬送波によるアーク直線化を用いることにより、ランプをＶＨＦでのみ点灯させる際に生じるおそれのある問題を解決する。しかし、ＶＨＦ搬送周波数は放電に関する弱い不安定性を、音響共鳴によるかどうかにかかわらず、生ぜしめるか、又は電極に不安定性を生ぜしめる。アークの直線化が放電を安定にし、関連のＶＨＦ搬送周波数の範囲を増大させることができる。ＶＨＦ搬送周波数を選択するこのような自由度の増大は、回路の効率又はＥＭＩ規定を満足させる上で有利なことである。特に、水平の向きで点灯させる長くて細いバーナーの場合、ＶＨＦ周波数でのアークの直線化が放電を上側の壁部から離れるように保ち、アーク放電管の亀裂を阻止する。
【発明の開示】
【０００８】
本発明の第１の例では、
高輝度放電ランプに対するアーク直線化を達成する周波数信号又は周波数掃引信号を決定し選択する工程と、
搬送周波数信号と関連してアーク直線化音響モードを励起する工程と
を有する高輝度放電ランプにおけるアーク直線化方法を提供する。
【０００９】
この例の他の観点では、前記周波数信号又は周波数掃引信号と関連してアークが安定となるように充分高い周波数の搬送周波数信号を選択する工程を設ける。
【００１０】
この例の更に他の観点では、アーク直線化音響モードを励起する前記工程が、アーク直線化のための電力周波数に相当する前記周波数信号又は周波数掃引信号の何れかで前記搬送周波数信号を振幅変調する工程を有するようにする。
【００１１】
この例の更に他の観点では、振幅変調周波数信号の振幅又は振幅変調周波数掃引信号の振幅を制御することによりアーク直線化の量を制御する工程を設ける。
【００１２】
この例の更に他の観点では、アーク直線化音響モードを励起する前記工程が、アーク直線化音響モードを励起する差電力周波数を得るために、前記搬送周波数信号を、前記周波数信号とは異なる第２の周波数信号又は前記周波数掃引信号とは異なる第２の周波数掃引信号と加算する工程を有するようにする。
【００１３】
この例の更に他の観点では、前記搬送周波数信号の振幅に対して前記第２の周波数信号又は前記第２の周波数掃引信号の振幅を制御することにより、アーク直線化の量を制御する工程を設ける。
【００１４】
この例の更に他の観点では、アーク直線化音響モードを励起する前記工程が、前記搬送周波数信号と、高輝度放電ランプに対するアーク直線化を行なうのに必要とする電力周波数の半分の周波数の周波数信号又は周波数掃引信号の何れかとを時間的に連続して交互にする工程を有するようにする。
【００１５】
この例の更に他の観点では、前記搬送周波数の持続時間に対する前記周波数信号又は前記周波数掃引信号の持続時間を制御することによりアーク直線化の量を制御する工程を設ける。
【００１６】
この例の更に他の観点では、周波数信号又は周波数掃引信号を決定し選択する前記工程が、
高輝度放電ランプに対する共鳴スペクトルを決定する工程と、
高輝度放電ランプに対する第１方位角音響モードよりも高く、第１径方向音響モードよりも低い窓が前記共鳴スペクトルに存在する場合に、アーク直線化を達成する周波数信号をこの窓内から選択する工程と、
前記窓が存在しない場合に、高輝度放電ランプに対する第１方位角音響モードよりも高く、第１径方向音響モードよりも低い周波数範囲を、アーク直線化を行なう周波数掃引信号に対し選択する工程と
を有するようにする。
【００１７】
この例の更に他の観点では、前記高輝度放電ランプとして、円筒対称形のランプを用いる。
【００１８】
この例の更に他の観点では、前記高輝度放電ランプとして、セラミックエンベロープを有する放電容器を具えるランプを用いる。
【００１９】
この例の更に他の観点では、周波数信号又は周波数掃引信号を決定し選択する前記工程が、アーク直線化を達成するばかりではなく色混合を得るための第２縦方向音響モードを励起する周波数を、高輝度放電ランプに対する共鳴スペクトル内で、第１方位角音響モードと第１径方向音響モードとの間から選択する工程を有するようにする。
【００２０】
本発明の他の例では、
イオン化可能な充填剤を収容する放電容器と、
この放電容器内で搬送周波数と関連してアーク直線化音響モードを励起する回路と
を有する、アーク直線化を達成した高輝度放電ランプを提供する。
【００２１】
この例の他の観点では、放電容器内で搬送周波数と関連してアーク直線化音響モードを励起する前記回路が、アーク直線化音響モードを励起する差電力周波数信号を得るために、前記搬送周波数信号と、第２の周波数信号又は第２の周波数掃引信号とを加算する構成要素を有するようにする。
【００２２】
この例の更に他の観点では、放電容器内で搬送周波数と関連してアーク直線化音響モードを励起する前記回路が、前記搬送周波数信号と、高輝度放電ランプに対するアーク直線化を行なうのに必要とする電力周波数の半分の周波数の周波数信号又は周波数掃引信号の何れかとを時間的に連続して交互にするようにする。
【００２３】
この例の更に他の観点では、放電容器内で搬送周波数と関連してアーク直線化音響モードを励起する前記回路が、アーク直線化を達成するばかりではなく色混合を得るための第２縦方向音響モードを励起する周波数を、高輝度放電ランプに対する共鳴スペクトル内で、第１方位角音響モードと第１径方向音響モードとの間から選択して用いるようにする。
【００２４】
好適実施例の詳細な説明
セラミックメタルハライドＨＩＤランプを安定化させるために、ＶＨＦ搬送周波数でこのランプに対し用いるアークの直線化を説明する。特に、ＨＩＤランプに対しアークの直線化を達成する周波数信号又は周波数掃引信号を決定及び選択する工程と、搬送周波数信号と関連してアークの直線化の音響モードを励起する工程とを有している、ＨＩＤランプのアークの直線化方法を提供する。搬送周波数信号と関連するアーク直線化のための周波数信号又は周波数掃引信号△ｆを発生させる例を図３Ａ及び３Ｂに示す。これら図３Ａ及び３Ｂでは、関数発生器３００及び３０２が周波数信号及び周波数掃引信号の双方又はいずれか一方を発生し、これをそれぞれ関数発生器３０４及び３０６に供給し、これら関数発生器が搬送周波数信号を発生する。関数発生器３０４及び３０６は到来周波数に対して算術演算を行ない、ＨＩＤランプの電極に供給するためにＲＦ増幅器３０８に対するライン３３０に出力を生じる。算術演算は種々の形態をとることができる。図３Ａに示す好適実施例では、搬送周波数信号が周波数信号又は周波数掃引信号で振幅変調される。図３Ｂに示す他の実施例では、算術演算は、搬送周波数信号と他の（第２の）周波数信号又は他の（第２の）周波数掃引信号との合計を決定するとともに、アークの直線化のための周波数信号又は周波数掃引信号として差電力周波数信号を用いる処理を有しうる。或いはまた、算術演算は、搬送周波数信号と他の周波数信号又は他の周波数掃引信号とを時間的に連続して交互に有しうる。本例では、他の周波数信号又は他の周波数掃引信号は、アークの直線化に必要とする電力周波数の半分に等しい。
【００２５】
水平の向きでは、電極により規定される軸線に対する放電の位置からアークの直線化が現れることに注意されたい。通常対流により弓形に曲がっている放電はアークの直線化により下方に偏移し、放電が電極により規定される軸線に沿って位置するようになる。この偏移はランプの投射中に、又はランプ電圧の減少により、又はその双方で見られる。垂直の向きでは、アークの直線化がないと放電が不安定になる場合に、アークの直線化が現れるようにする。アークの直線化によると、目ざわりなフリッカとして見えたりアークの動きに応じてランプ電圧を瞬時的に変動させる不安定性を回避する。
【００２６】
本発明の重要な観点は、異なる周波数信号を合成する方法に関するものであることに注意すべきである。図面に示す特定のハードウエアは説明を容易にするためだけのものである。当業者にとっては、周波数信号を合成する他の種々の方法が明らかとなるであろう。従って、本発明は決して１つの特定のハードウエア構造に限定されるものではない。
【００２７】
搬送周波数と関連してアークの直線化の音響モードを励起することに関してより詳細に説明する前に、本発明を実行しうるＨＩＤランプの一例を詳細に説明する。図４を参照するに、放電容器３を有するメタルハライドランプを示してあり、この放電容器３の詳細は図５に断面図で示してある（その各部の寸法は実際のものに正比例して描いていない）。この放電容器３は、イオン化可能な充填剤をランプに入れるための放電空間１１を囲むセラミック壁を有するように示してある。好適例では、イオン化可能な充填剤はHgとある量のハロゲン化金属成分とを有する。ハロゲン化金属成分は代表的に、ハロゲン化Na、ハロゲン化Tl、ハロゲン化Dy及びハロゲン化Ceのうちの１種以上を含んでいる。電極棒４ａ及び５ａと先端４ｂ及び５ｂとを有する２つの電極が図面中相互間隔ＥＡをもって放電空間中に配置されている。放電容器は、その両端でセラミック突出プラグ３４及び３５により封止されるものであり、これら突出プラグは、放電空間から離れた一端付近で溶融セラミック化合物１０により気密に放電容器内に配置された電極４及び５に接線された電流貫通接続導体４０，４１及び５０，５１をしっかりと囲んでいる。放電容器３は外側エンベロープ（外被）１により囲まれており、この外側エンベロープの一端に口金２が設けられている。ランプの点灯中は、電極４及び５間に放電が現れる。電極４は電流導体８を経て、口金２の一部を形成している第１の電気接点に接続されている。電極５は電流導体９を経て、口金２の一部を形成している第２の電気接点に接続されている。図示のメタルハライドランプは、米国特許第 6,300,729号明細書（この米国特許明細書は参考のために導入したものである）に詳細に説明されているような電子安定器、又は磁気安定器、又はその他の通常の安定器をもって点灯させるものである。ＨＩＤランプに対する上述した構成は本発明を説明する目的のためのものであり、本発明は決してこの構成に限定されるものではないことに注意すべきである。
【００２８】
イオン化可能な充填剤に対する化学成分は種々の式で実現しうることに注意すべきである。本発明では、充填剤を上述したものに限定するものではない。
【００２９】
図３と、搬送周波数信号と関連してアークの直線化の音響モードを励起する動作とを再び参照するに、好適実施例では、ＶＨＦ搬送周波数信号を振幅変調することによりアークの直線化を達成した。ＶＨＦ搬送周波数は、アーク直線化周波数又はアーク直線化周波数掃引と関連してアークが安定となるように充分に高く選択する。このＶＨＦ搬送周波数は代表的には実験に基づいて決定する。上述したように、図３Ａでは、アークの直線化を達成する周波数信号又は周波数掃引信号を関数発生器３００で発生させる。この周波数信号又は周波数掃引信号を、搬送周波数信号を発生する関数発生器３０４に与えて振幅変調を行なう。得られる振幅変調された電圧（又は電流）波形は、
ｃｏｓ（２πｆ1 ｔ）・［１＋ｍ2 ｃｏｓ（２πｆ2 ｔ）］
の形態をしている。ここで、ｆ1 はＶＨＦ搬送周波数であり、ｆ2 は振幅変調周波数であり、ｍ2 は変調指数である（＜１）。アークの直線化のための単一の周波数でこのような振幅変調を行なった後の電圧に対する周波数スペクトルを図６Ａに示す。このような振幅変調に対する電力スペクトルは（電圧成分と電流成分とが同じ周波数関係を有する為に、二乗成分によって）、２ｆ1 、ｆ2 、２ｆ1 −ｆ2 及び２ｆ1 ＋ｆ2 と二次項とを有する。図６Ａの電圧周波数スペクトルに対する電力スペクトルを、単一の周波数での振幅変調に対して図６Ｂに示す。この図から分るように、３５ｋHzの電力周波数が、アークの直線化を得るためにＨＩＤランプに対する共鳴チャート窓内の必要な共鳴を励起する。同様に、アークの直線化のための４０〜５０ｋHzの周波数掃引で振幅変調した後の電圧に対する周波数スペクトルを図７Ａに示す。二乗成分によるこのような振幅変調に対する電圧スペクトルを図７Ｂに示す。この図から分るように、４０〜５０ｋHzの電力周波数掃引が、アークの直線化を得るために、窓を有さない（その理由は、音響共鳴が共鳴チャート内で互いに束ねられる為である）ＨＩＤランプに対する必要な共鳴を励起する。
【００３０】
この設定によれば、９ｍｍＩＤ×１３ｍｍＩＬの寸法と、３０００Ｋの色温度とを有する垂直の１５０Ｗセラミックメタルハライド放電ランプが約６００ｋHz〜約４５０ｋHzのＶＨＦで安定となった。４５０ｋHzよりも低い個々の周波数はアークをフラッター変動させた。（１０ｋHz代の中間と２０ｋHz代の中間との電流周波数に相当する）３０ｋHz代の中間と４０ｋHz代の中間との間の範囲の搬送周波数の振幅変調が、不安定な搬送周波数でアークを安定化させた。これらの周波数は第１方位角音響モードと第１径方向音響モードとの間にあることに注意すべきである（図１参照）。又、ＶＨＦ搬送周波数を振幅変調することにより、ランプを安定化する周波数窓は対応する電流周波数範囲の２倍となる。
【００３１】
１つの試験では、９ｍｍＩＤ×１３ｍｍＩＬの寸法と、４０００Ｋの色温度とを有する垂直の１５０Ｗセラミックメタルハライド放電ランプは広い範囲のＶＨＦ周波数（少なくとも４２５〜６００ｋHz）に亙って不安定となった。この４０００Ｋの色温度のランプは上述した３０００Ｋのランプと同じ寸法を有するが、化学成分や電極挿入距離（セラミック体の平坦な内面から電極先端までの距離）は異なっている。アークは極めて規則的に前後に揺れた。上述した３０００Ｋの色温度のランプと同様に、３０ｋHz代の中間の周波数で搬送周波数を振幅変調することによりアークの動きを停止させることができた。
【００３２】
他の試験では、８ｍｍＩＤ×２８ｍｍＩＬの寸法を有する２００Ｗのセラミックメタルハライド放電ランプを、口金を上にした垂直の向きにしてＶＨＦで点灯させた。約３７０〜５００ｋHzの範囲では、多くの弱い音響共鳴が観測された。不安定性の大部分は下側の電極で観測された。安定と思えた多くの周波数は、最初、多数秒又は分後に不安定性を生ぜしめた。（２０〜２５ｋHzの電流周波数に相当する）４０〜５０ｋHzの周波数掃引及びｍ2 ≒０．２の変調指数での振幅変調はランプを３７０〜５００ｋHzのＶＨＦ周波数で安定化させた。これらの周波数は第１方位角モードと第１径方向モードとの間にある（図２参照）。
【００３３】
（３０００及び４０００Ｋの色温度を有する）上述した双方の１５０Ｗのセラミックランプでは、アーク放電管の底部から凝縮物（コンデンセート）を移動できた（色混合）。第２縦方向音響モードを励起した約３０ｋHzで振幅変調したＶＨＦ周波数でランプを点灯させた。図１に示すように、第２縦方向音響モードの周波数は第１方位角音響モードよりも高く、第１径方向音響モードよりも低い。従って、第２縦方向音響モードの励起によってもアークの直線化を行なう必要がある。このことは、４０００Ｋの色温度の１５０ＷランプをＶＨＦ周波数で点灯させるとアークの前後の動きを伴うことから分った。ＶＨＦ搬送周波数を約３０ｋHzで振幅変調し、これによりアークの動きと、アーク放電管の底部から凝縮物を移動するのとの双方に対しランプを安定化させた。
【００３４】
第１方位角音響モード及び第１方位角／縦方向の組合せの音響モードに対する第２縦方向音響モードの周波数は部分的にランプのアスペクト比に依存する。アスペクト比を僅かに変えることにより、第２縦方向音響モードの周波数を他の音響モードの周波数に対し変えることができる。ランプの寸法が分っていると、種々の音響モードの周波数はいくつであるかを予測することもできる。
【００３５】
ＶＨＦ搬送周波数を１６ｋHzで振幅変調することにより、８ｍｍＩＤ×２８ｍｍＩＬの寸法を有する２００Ｗのセラミックメタルハライド放電ランプの第２縦方向音響モードを励起することができる。しかし、アークが下側の電極の付近でセラミック壁の方向に変位する前では、色混合はほんの僅かな量しか可能とならない。第２縦方向音響モードの周波数は第１方位角音響モードよりも低く、アークの直線化が動作しない為、完全に色混合した放電を行なうことはできない。
【００３６】
アークの直線化を達成する他の構成例を図３Ｂに示す。ＶＨＦ搬送周波数でアークの直線化を得るこの構成は、異なる電力周波数を得ることに基づくものである。図３Ｂを参照するに、関数発生器３０２は、関数発生器３０６でＶＨＦ搬送周波数ｆ1 との加算後に、所望のアーク直線化周波数信号又は周波数掃引信号が得られるように選択した他の周波数ｆ2 を発生する。関数発生器３０６における加算演算の結果、電力周波数は２ｆ1 、２ｆ2 、ｆ2 −ｆ1 及びｆ2 ＋ｆ1 となる。ｆ2 −ｆ1 （又はｆ1 −ｆ2 ）を有効なアーク直線化周波数（例えば、９ｍｍＩＤ×１３ｍｍＩＬの寸法を有する１５０Ｗランプの場合３０ｋHz代の中間）に等しくした場合、アークの直線化が可能となる。或いはまた、ランプに対する共鳴チャートに窓が存在せず、従って、アークの安定化のために周波数掃引が必要となる場合には、周波数掃引△ｆ2 を加算すべき周波数として選択し、△ｆ2 −ｆ1 （又はｆ1 −△ｆ2 ）がアークの直線化に必要とする電力周波数掃引（例えば、８ｍｍＩＤ×２８ｍｍＩＬの寸法を有する２００Ｗランプの場合４０〜５０ｋHz）に等しくなるようにする。ｆ2 又は△ｆ2 の振幅を調整することによりアークの直線化の量を制御することに注意すべきである。
【００３７】
搬送周波数と関連してアークの直線化の音響モードを励起する更に他の例として、時系列周波数法を用いることができる。この時系列周波数法では、１つ又は複数の関数発生器により得ることのできる２つの周波数を時間的に連続させて交互に用いる。第１の周波数はＶＨＦ搬送周波数ｆ1 であり、第２の周波数は固定周波数ｆ3 又は周波数掃引△ｆ3 のいずれかである。ｆ3 又は△ｆ3 はアークの直線化に必要とする電力周波数の半分に等しい。図８は、ＶＨＦ搬送周波数と固定周波数とを交互にした時系列波形を示すグラフである。図９は、ＶＨＦ搬送周波数と周波数掃引とを交互にした時系列波形を示すグラフである。アークの直線化の量は、ｆ1 の持続時間と比較したｆ3 又は△ｆ3 の持続時間により制御される。
【００３８】
加算又は時系列のような振幅変調を実行する方法としては種々のものがあり、本発明はこれらの処理を実行するのに図示の特定の構成に限定されるものではない。
【００３９】
本発明の好適例の上述した説明は本発明を例示しただけのものである。本発明は上述したものに限定されるものではなく、上述した点を考慮して種々の変形が可能である。上述した実施例は本発明の原理を説明するために選択したものであり、又その実際的な適用に当って当業者が、種々の実施例で且つ予期する特定の使用に適するように種々の変形を施して本発明を利用しうるようにするものである。本発明の範囲は請求の範囲及びその等価として規定される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】ＩＬ／ＩＤを１．４４としたＨＩＤランプの共鳴チャートである。
【図２】ＩＬ／ＩＤを３．５０としたＨＩＤランプの共鳴チャートである。
【図３Ａ】本発明に用いる周波数発生器の第１実施例を示すブロック線図である。
【図３Ｂ】本発明に用いる周波数発生器の第２実施例を示すブロック線図である。
【図４】本発明の一実施例を実行するのに用いうるＨＩＤランプの線図である。
【図５】図４に示すランプの放電容器を示す断面図である。
【図６Ａ】単一周波数で振幅変調した場合の相対電圧対電圧周波数を示すグラフである。
【図６Ｂ】単一周波数で振幅変調した場合の相対電力対電力周波数を示すグラフである。
【図７Ａ】周波数掃引で振幅変調した場合の相対電圧対電圧周波数を示すグラフである。
【図７Ｂ】周波数掃引で振幅変調した場合の相対電力対電力周波数を示すグラフである。
【図８】搬送周波数と固定周波数とを交互に配置した周波数対時間を示すグラフである。
【図９】搬送周波数と掃引周波数とを交互に配置した周波数対時間を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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