(57)【要約】  【課題】  ガス放電ランプの発光量制御に関する従来問題を解消する、温度及び電力の関数としてのランプ効率推定による発光量制御技法を提供することである。  【解決手段】  メタルはライドランプが、アウタージャケット１１内に配置したアーク管１を含む。アウタージャケット１１が脱気され、外部ベース部１０を持つガラス製の固定ステム部材１４に密封される。一対の導伝体１８及び１９を固定ステム部材１４内にシールさせ且つ当該固定ステム部材を貫かせる。アーク管１は一対の電極２及び３を有し、各電極はその各端部位置でアーク管１の内側に突出し、動作中における外部電源による放電ランプ賦活を提供する。導伝体６と導伝体１８との間の連結部を、放射物シールド（シュラウド）１３の外側を垂直方向伸延状態に配置したワイヤで構成する。一対の随意的なゲッター２０及び２１を支持構造部１２に取り付け、各ゲッターを利用してランプの外側包囲体内の真空を維持させ得る。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプの発光量制御用システムであって、
ランプ入力電流及びランプ入力電圧を含むランプの電気的データに基づきランプ入力電力及びランプ損失電力を決定する構成を有する電力／損失モジュールと、
ランプ入力電力及びランプ損失電力に基づきランプ温度を推定する構成を有する温度モジュールと、
ランプ推定温度に基づき微細ランプ入力電流を決定する構成を有する微細電力モジュールと、
を含むシステム。
【請求項２】
実際のランプ入力電流及びランプ入力電圧を測定してランプの電気的データを検出する構成を有する検出モジュールを更に含む請求項１のシステム。
【請求項３】
ランプ動作の少なくとも１部分に関する微細ランプ入力電流を、ランプ温度のみの関数とするランプ効率に基づき計算する請求項１のシステム。
【請求項４】
ランプ動作の少なくとも一部分に対する微細ランプ入力電流を、ランプ温度及びランプ瞬間入力電力の関数とするランプ効率に基づき計算する請求項１のシステム。
【請求項５】
微細電力モジュールが第１モード及び第２モードを有し、第１モードではランプ温度及びランプ瞬間入力電力の関数とするランプ効率に基づき、第２モードではランプ温度のみの関数とするランプ効率に基づき、微細ランプ入力電流を計算する請求項１のシステム。
【請求項６】
１つ以上のランプパラメータにより第１モード又は第２モードの何れかの使用を決定する請求項５のシステム。
【請求項７】
１つ以上のランプパラメータがランプ温度を含み、該ランプ温度が推定温度閾値以下である場合に第１モードまたは第２のモードの一方が使用される請求項６のシステム。
【請求項８】
非ランプパラメータにより第１モード及び第２モードの何れかの使用を決定する請求項５のシステム。
【請求項９】
微細ランプ入力電流を実現させる装置コマンドを提供するコマンドモジュールを更に含む請求項１のシステム。
【請求項１０】
ランプの正味電力が、ランプ入力電力とランプ損失電力との電力差であり、ランプ加熱用に入手可能な正味エネルギーが、正味電力の時間積分値であり、ランプ損失電力が、ランプのアーク管表面からの熱放射、ランプの電極に沿った伝導、光形態での射出放射、の少なくとも１つを含む請求項１のシステム。
【請求項１１】
ランプの推定温度が、ランプに関連するランプ温度プロファイルに含まれ単一のランプ温度値を反映し、ランプ温度プロファイルにおける変化が、前記ランプ推定温度に温度プロファイル調節係数を乗算して考慮され得る請求項１のシステム。
【請求項１２】
微細ランプ入力電流が、ランプ温度、ランプ瞬間入力電力、ランプ発光量、の相当する各値を反映する１つ以上の発光量（ＬＯ）対電力（Ｐ）のマップに基づき計算される請求項１のシステム。
【請求項１３】
ランプ動作シナリオの範囲に関するランプ温度、ランプ瞬間入力電力、発光量、の１つ以上の値が入手され、ランプ損失電力推定で使用するランプの関心制御パラメータが、ランプ動作シナリオ範囲におけるランプの動作性能に基づき決定される請求項１のシステム。
【請求項１４】
微細電力モジュールが、ユーザーが手動で提供する所望発光量を受ける構成を有する請求項１のシステム。
【請求項１５】
微細電力モジュールが、確立されたプロセスに基づき自動提供される所望発光量を受ける構成を有する請求項１のシステム。
【請求項１６】
ランプの発光量制御方法であって、
ランプ入力電流及びランプ入力電圧を含むランプの電気的データに基づくランプ入力電力及びランプ損失電力の決定、
ランプ入力電流及びランプ損失電力に基づくランプ温度の推定、
推定ランプ温度に基づく微細ランプ入力電力の決定、
を含む方法。
【請求項１７】
ランプへの実際の入力電流及び入力電圧の測定によるランプの電気的データの検出、
微細ランプ入力電流実現のための装置コマンドの提供、
を更に含む請求項１６の方法。
【請求項１８】
ランプ動作の少なくとも１部分に関する微細ランプ入力電力が、ランプ温度のみの関数とするランプ効率に基づき計算される請求項１６の方法。
【請求項１９】
ランプ動作の少なくとも１部分に関する微細ランプ入力電力が、ランプ温度及びランプ瞬間入力電力の関数とするランプ効率に基づき計算される請求項１６の方法。
【請求項２０】
微細ランプ入力電力が、前記第１モードではランプ温度及びランプ瞬間入力電力の関数とするランプ効率に基づき計算され、前記第２モードではランプ温度のみの関数とするランプ効率に基づき計算される請求項１６の方法。
【請求項２１】
１つ以上のランプパラメータにより第１モード及び第２モードの何れかの使用を決定する請求項２０の方法。
【請求項２２】
１つ以上のランプパラメータがランプ温度を含み、該ランプ温度が推定温度閾値以下である場合に第１モードまたは第２のモードの一方が使用される請求項２１の方法。
【請求項２３】
非ランプパラメータにより第１モード及び第２モードの何れかの使用を決定する請求項２０の方法。
【請求項２４】
ランプ損失電力が、ランプのアーク管表面からの熱放射、ランプの電極に沿った伝導、光形態での射出放射、の少なくとも１つを含む請求項１６の方法。
【請求項２５】
ランプの推定温度が、ランプに関連するランプ温度プロファイルに含まれる単一のランプ温度値を反映し、ランプ温度プロファイルにおける変化が、前記ランプ推定温度に温度プロファイル調節係数を乗算して考慮され得る請求項１６の方法。
【請求項２６】
微細ランプ入力電力が、相当するランプ温度、ランプ瞬間入力電力、発光量、を反映する１つ以上の発光量（ＬＯ）対電力（Ｐ）に基づいて計算される請求項１６の方法。
【請求項２７】
ランプ温度、ランプ瞬間入力電力、発光量、の１つ以上の値が、ランプ動作シナリオ（例えば、ランナップ動作、電力遮断に続く冷却、及びまたは減電時の安定動作）の範囲に関して入手され、ランプ損失電力推定で用いたランプの関心制御パラメータが、前記ランプ動作シナリオ範囲中のランプ動作性能に基づき決定される請求項１６の方法。
【請求項２８】
ランプの発光量制御システムであって、
ランプへの実際の入力電流及び入力電圧を測定してランプの電気的データを検出する構成を有する検出モジュールと、
検出した電気的データに基づき、ランプ入力電力及びランプ損失電力を決定する構成を有する電力／損失モジュールと、
ランプ入力電力及びランプ損失電力に基づいてランプ温度を推定する構成を有する温度モジュールと、
推定したランプ温度に基づき、微細なランプ入力電力を決定する構成を有する微細電力モジュールにして、その構成上第１モード及び第２モードを有し、第１モードではランプ温度及びランプ瞬間入力電力の関数とするランプ効率に基づいて、第２モードではランプ温度のみの関数とするランプ効率に基づいて、微細ランプ入力電力を計算する微細電力モジュールと、
微細ランプ入力電力を実現させる装置コマンドを提供する構成を有するコマンドモジュールと、
を含むシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガス放電ランプに関し、詳しくはガス放電ランプの発光量制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
メタルハライドランプ及びその他ガス放電ランプは一般に、スポーツアリーナやスタジアム、育種所、工業設備等の多くの現場で使用される。メタルハライドランプは、その他ガス放電ランプと同様に、放電容器に収納したガス（例えば、アルゴン、水銀、メタルハライド）の混合物に電気アークが通過することで発光する。アルゴンはランプへの電圧印加時に容易にイオン化されて電極間に横断アークを発生させる。水銀及びメタルハライドは、アークによる発熱で蒸発し、放電容器（今後、アーク管またはバーナーとも称する）内の温度及び圧力上昇に従い発光する。ハライドは一般に発光の色や光度を制御する。
【０００３】
ランプのランナップ時及びホットリライト時の本来２つのシナリオでの、メタルハライドランプ及びその他ガス放電ランプの発光量を制御する数多くの従来技法が存在する。ガス放電ランプのランナップ時発光量を制御する従来技法には、例えば、光学的フィードバック、所定電力対印加時間の関係、ランプ電圧の関数としてのランプ効率推定を含む電圧フィードバック、ランプへの全送達エネルギーの関数としてのランプ効率推定、が含まれる。ガス放電ランプのホットリライト時制御法には、所定電力対印加時間の関係を改善するための、ランプ遮断時以降の時間追尾及び電圧フィードバック使用が含まれる。
【０００４】
ガス放電ランプの発光量制御に関する軽視し得ない難問が多数存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５，０５７，７４３号明細書
【特許文献２】米国特許第４，９６３，７９０号明細書
【特許文献３】米国特許第４，８５９，８９９号明細書
【特許文献４】米国特許第４，７０９，１８４号明細書
【特許文献５】米国特許第５，３２７，０４２号明細書
【特許文献６】米国特許第７，０３０，５４３号明細書
【特許文献７】米国特許第７，２５６，５４６号明細書
【特許文献８】米国特許第５，６９４，００２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ガス放電ランプの発光量制御に関する従来問題を解消する、温度及び電力の関数としてのランプ効率推定による発光量制御技法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
メタルハライドランプ等のガス放電ランプの発光量制御法が開示される。本発明は、ランナップ時及びホットリライト時を含む広範な動作シナリオで適用可能である。加えて本発明は、任意数の発光量対時間スキームの発光量制御においても使用可能である。本発明は例えば、メタルハライドランプ及びその他のガス放電ランプ用の制御アルゴリズムとして開始され得る。制御アルゴリズムは、例えば、ソフトウェアで開始され、プロセッサにより実行され、ターゲットランプ駆動装置にコマンドが発行され得る。別の実施例ではハードウェアで、またはハードウェア及びソフトウェアにより開始され得る。
【発明の効果】
【０００８】
ガス放電ランプの発光量制御に関する従来問題を解消する、温度及び電力の関数としてのランプ効率推定による発光量制御技法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は本発明の１実施例に従う、ランプ効率推定に使用し得る発光量対電力（ＬＯ対Ｐ）の関係の例示図である。
【図２】図２ａ−２ｈは、ランナップ時、ホットリライト時、ランプ調光時、ステップ調光時及びその他の任意形状時の経路を含む色々のシナリオで開始され得る、発光量対時間経路の関係を各実証する例示図である。
【図３】図３は、本発明の１実施例に従い制御され得るメタルハライドランプの例示図である。
【図４】図４は、傾斜(ｓｌｏｐｅ）及びインターセプト(Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ）を温度に対してプロットした図であり、図１に示す発光量対電力のマップを構成する、測定した発光量（ＬＯ）対電力（Ｐ）の曲線を、傾斜及びインターセプトを温度の関数とする式、発光量（ＬＯ）＝傾斜＊電力（Ｐ）＋インターセプトとする各ラインに近似させ得る状況が示される。
【図５】アルミナ製アーク管の放射率ｅの、Ｔκの関数としての例示図である。
【図６】ニオビウム導線に関する熱伝導率κの温度依存性の例示図である。
【図７】アルミナの比熱の温度依存性の例示図である。
【図８ａ】本発明の１実施例に従うランプ発光量制御用システムの例示図である。
【図８ｂ】本発明の１実施例に従うランプ発光量制御方法の例示図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
メタルハライドランプ等のガス放電ランプの発光量制御法が開示される。本発明は、ランナップ時及びホットリライト時を含む広範な動作シナリオで適用可能である。加えて本発明は任意数の、発光量対時間スキームに関わる発光量制御においても使用可能である。本発明は例えば、メタルハライドランプ及びその他のガス放電ランプ用の制御アルゴリズムとして開始され得る。制御アルゴリズムは、例えば、ソフトウェアで開始され、プロセッサにより実行され、ターゲットランプ駆動装置にコマンドが発行され得る。別の実施例ではハードウェアで、またはハードウェア及びソフトウェアに於て開始され得る。
【００１１】
概要：
ガス放電ランプの発光能力は一般に、発光収集対異なるランプ温度に各相当する各電力曲線で説明され得る。従って、発光量はランプの輝度またはルーメン出力に、電力はランプ動作時の入力電力に対して各参照される。ランプ温度は均一ではないが実際は温度プロファイルまたは温度分布で説明できる。例えば、ランプ温度はアーク管の中央部付近で最大となり、各端部または細管付近でそれ以下となり得る。計算の都合上、ランプ温度はアーク管の中央部またはその付近の外側表面上の最大温度に相当する単一値で説明され得る。
【００１２】
先に説明した如く、ガス放電ランプの発光量制御に関する軽視し得ない難問題が数多く存在する。詳しくは、図１の発光量対電力の曲線例に示す如く、ランプ温度が高いとランプ効率は高まる。また、ランプ温度が一定であるとランプ効率は瞬間入力電力と共に増大する。一般に、ランプ効率は入力電力対ルーメンの比である。発光量対電力の曲線は比較的直線的であり、効率は一定に見えるが各直線はグラフの原点を通過しない。
【００１３】
むしろ、入力電力の増大は発光量を比例的増大以上に増大させる。例えば、入力電力が１８Ｗ及び２０Ｗである場合の発光量は入力電力１５Ｗ時の夫々１．２及び１．３３倍となる。ターゲットランプ用の発光量対電力の記述（ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ）が確立されれば、所定ランプ温度及び所望発光量に関し、当該発光量の入手に要する入力電力を決定し得る。ランプ温度追跡用の、また本発明の１実施例に従う制御アルゴリズムが提供され、アーク電力またはランプ入力電流を乗じたランプ入力電圧であるところの、ランプへの印加入力電力が追跡される。制御アルゴリズムは更にランプの、例えばアーク管表面からの熱放射、電極に沿った伝導、光形態（例えば、紫外線、可視光）での射出放射を含み得る損失電力を推定する構成を有し得る。次いで、入力電力と損失電力との差からランプ加熱用に入手可能な正味電力を算出し得、実質上、この正味電力を時間で積分した値がランプ加熱用に入手可能な正味エネルギーとなる。ランプ熱容積が推定されると制御アルゴリズムによりランプ温度に関する影響を推定できる。
【００１４】
制御アルゴリズムは、以下に説明する如く数多くの方法で開始され得る。特定実施例の制御アルゴリズムは、ランプの電気的データ（例えば、入力電流及び入力電圧対時間の関係）を検出し、検出した電気的データに基づき、電力及びエネルギーの入力及び損失を算出し、算出した電力及びエネルギーの入力及び損失に基づきランプ温度を推定し、推定したランプ温度及び所望のランプ出力に基づき、ランプへの印加入力電力を算出し、より精密な入力電力を印加して所望の発光量を生じさせる装置コマンドを発行するようプログラムされあるいはそうでなければ構成される。既知の如く、ランプへの電力印加方法は多数存在し、電力印加用の装置／回路は一般に従来技法（例えば、バラスト、スイッチング等）を用いて開始し得る。電力印加用の装置／回路は、ここで説明する如く、制御アルゴリズムが発行する制御コマンドに応じて動作するようにも構成し得る。
【００１５】
例えば、また本発明の１実施例に従えば、電力によるランプの電圧変動は僅かであるため、既に動作中のランプのランプ入力電力を次に所望されるターゲット電流に調整する１方法はランプ電流をスケーリング（尺度化）することである。実電力及びターゲット電力間に生じた比較的小さい差が、引き続く制御ループにおいて同様に処理され、かくして入力電力が十分に制御される。より高精度が所望される幾つかの実施例では実電力及びターゲット電力間の差はずっと小さく、従って、電力による僅かな電圧変動を推定することで電力制御はずっと高速下においてさえ提供され得る。ランプ点灯時のランプ入力電圧を初期推定することでターゲット電力の素早い実現が支援され得る。ランプ入力電圧推定は、例えば、推定ランプ温度に依存し得る。
【００１６】
ランプランナップシナリオへの適用、また本発明の１実施例に従えば、全時間の所望発光量が１００％に設定され得る。ランプは低温下では一般に低効率であり、全光量発光には高電力を要する。ランナップ時の許容電流の制約上、所望電力は実現し得ない。この場合、ランプは最大許容電流下に初期ランナップされ得る。ランプが暖機され効率及び電圧が増大する結果、全光量発光を入手可能となる。全光量発光はランプの完全暖機以前に生じ得る。定格以下のランプ効率は定格以上の印加入力電力により補償される。ランプが継続暖機されるに従い増大する効率を、入力電力を定格または公称水準方向で低減させることで均衡化させて発光量を一定に維持する必要がある。１実施例において、ランプ制御アルゴリズムは所望発光量入手時に適用する適宜の入力電力を決定できる。ランプに生じるランナップ時挙動は、全光量発光が達成されるまでは最大許容電流時の一定電流ランナップのそれであり得る。ランプが暖機を継続して安定状態となる間の発光量は定格水準に維持される。定格水準発光または全光量発光は、定格電力時のランプ動作による安定した発光である。全ルーメン出力はランプが安定状態化する以前に達成されるが、これは急速ランナップが所望される場合は有益である。本発明の１実施例に従えば、低温時にランプの発光量対電力の記述が低精度化した場合のランプ効率が、温度のみの関数として早期ランナップ中に推定され得る。この目的上、効率が温度のみの関数から温度及び入力電力の両方の関数への切り替えを定義する閾値温度Ｔ閾値を確立し得る。
【００１７】
ホットリライト時の適用、また本発明の１実施例に従えば、制御アルゴリズムがランプ消灯時においてさえ実行される構成とされ得る。ランプ消灯時のランプへの正味エネルギー流れは陰性（電力入力が無く損失電力のみが生じる）であり得る。本実施例における制御アルゴリズムはランプの冷間時温度を追跡する構成とされ得る。制御アルゴリズムは、ランプのリライト時に定格（またはその他ターゲットの）発光量を生じさせる適宜の入力電力を算出する。一般に、ランプの安定状態からの冷却及びそれに準じた効率低下は、要求入力電力が安定状態時のそれより増大することを意味する。また、ランプが暖機されて効率が増大すると、一定発光量を維持させるに要する印加入力電力は低減され得る。結局、エンドユーザーはホットリライト時に所望の発光量を生じさせ、他方、過小発光、過剰発光、ランプへの不要電力を回避し得る。ランプが過剰冷却され、ターゲット発光量入手に要する電流が最大許容動作電流を超える場合、ランプはターゲット発光量が達成されるまであたかも冷間時からのランナップの如く、許容最大電流の一定電流下にランナップ動作する。この特定ケースでは、ランプが完全冷間状態ではない場合、ランナップ時間は一般に冷間時のランプのそれよりも減少され得る。
【００１８】
消灯され且つ冷間時のランプのランプ温度プロファイルの傾斜はランプ点灯時のそれよりも小さくなりやすい。例えば、外側最大表面温度が同じであるとして、消灯時のランプ結露温度は点灯時のランプのそれより高くなりやすい。リライト時の外側最大表面温度の関数としてのランプ効率は高くなりやすい。本発明の１実施例では冷間時のランプリライト時の入手光量の推定が補正係数の使用で改善される。ある方法ではそれら補正係数を、リライト直前にランプ推定温度を温度プロファイル調整係数（ＴＰＡＦ）に乗算して導入する。次いで、調整したランプ温度を用いてランプリライト時の印加入力電力を決定する。
【００１９】
本発明の幾つかの実施例において、所望の発光量を１００％（定格値）以外の値に設定可能である。例えば、ランナップ時及びリライト時のターゲット発光量を８０％とし得る。一般に、特定用途に依存して任意の所望の発光量を設定可能である。所望の発光量を、任意またはカスタムの発光量発生に要する時間対時間経路の関数として変更することもできる。制御アルゴリズムに所望の発光量が提供（例えば、制御ノブまたは電気信号、または任意のその他好適な入力機構を介して）され、かくして制御計算をリアルタイムで実施可能となることから、任意の発光量対時間の経路をオンデマンドで、または所望発光量入力時に自生させ得る。所望発光量対時間の経路を入手する上で必要な印加入力電力対時間の関係は予め決定しておく必要はない。
【００２０】
図２ａ〜図２ｈには制御アルゴリズムが実施し得る任意発光量対時間の経路例が示される。制御アルゴリズムは、ランプ全体の瞬間効率を推定する能力により、ランナップ時やホットリライト時をその特定例とする図２ａ及び図２ｂに示す如き任意発光量対時間の経路を生成可能となる。図示の如く、発光量対時間の経路は、図２ａのランナップ時は本来定格の発光量（ＬＯ）の経路（印加電力を制限し得る最大許容電流を受ける）となり、他方、図２ｂに示す如きホットリライト時の発光量対時間の経路はゼロからのステップ関数となる。図２ｃは減電調光用の発光量対時間の経路を表し、図２ｄはステップ調光用の発光量対時間の経路を表す。その他の発光量対時間の経路例には、サイン波形状経路（図２ｅ）、三角波形状経路（図２ｆ）、及び任意数の不規則あるいはそうでなければ任意形状の経路（図２ｇ及び図２ｈ）が含まれる。
【００２１】
自生的光量制御が特に有益となる状況（ランナップ及びホットリライトの各シナリオに加えて）には、例えば、一般にはランプの所望発光量が、熱平衡に到るに要するそれと比較して短い時間尺度で変化する減光時等のランプ不安定動作状況、発光量に関するカスタムまたは自生的条件が所望されるステージ照明時、または製造あるいはプロセス（例えば、溶着エポキシ用のＵＶ硬化プロセス）でのランプ使用時の各状況が含まれる。
【００２２】
かくして、制御アルゴリズムを電気的フィードバックのみに基づきランプのランナップを制御するよう構成し得、当該構成では選択可能な発光量へのランナップのみならず、ランプ温度が既知（例えば、測定または推定により）の場合は部分暖機されたランプからのランナップを容易に収受可能である。制御アルゴリズムはまた、リライト時のランプ電力を制御するようにも構成し得、この場合は選択可能な発光量へのホットリライトを容易に収受可能であり、しかもランプ遮断時のランプ安定状態の想定が不要である。制御アルゴリズムを任意発光量対時間に関する発光量制御用にも構成し得る。当該構成の１実施例では制御計算をリアルタイムに実施するため、所望の発光量対時間の挙動をオンデマンドで入手可能である。ここで説明する技法により可能なランプ制御の時間尺度はランプの熱平衡時間よりも一般に早いため、ランプの安定状態化を待たずに発光量を制御可能である。ここでの開示により、ランプ温度及びまたは入力電力に基づく有益な発光量制御スキームが多数存在することが明らかである。
【００２３】
ランプ構造例：
図３には本発明の実施例に従い制御可能なメタルハライドランプが例示される。例示したランプ構造は広範なランプの代表例であって、本発明は任意の特定ランプ構造に限定されるものではない。本発明の提供する発光量制御技法はむしろ、ランプ効率を温度及びまたは瞬間入力電力の関数として推定することで発光量を制御することが望ましいたいていのランプ構成において使用可能なものである。その他数多くのランプ形式及び構造のみならず、従来型ランプの特徴、構造、材料の種々の組み合わせも本発明の開示により明らかとなろう。
【００２４】
例示したランプは、外側シールガラス包囲体またはアウタージャケット１１内に配置したアーク管１を含む。先に説明した如く、ランプ温度はアーク管の中間付近で最大となり、各端部または細管付近ではそれ以下となる。計算の都合上、本実施例におけるランプ温度はアーク管１の中央部外側表面位置またはその付近の最大温度に相当する単一値で表される。アウタージャケット１１を脱気し、外側ベース部１０を持つガラス製の固定ステム部材１４に密封する。一対の導伝体１８及び１９を固定ステム部材１４内にシールし且つ当該固定ステム部材を貫かせる。アーク管１は一対の電極２及び３を有し、各電極はその各端部位置でアーク管１の内側に突出し、動作中における外部電源による放電ランプ賦活を提供する。アーク管１は全体を、例えば石英製とし得るが、アルミナ、窒化アルミニューム、アルミニュームオキシ窒化物、またはイットリウムアルミニュームガーネット等のその他好適材料を使用できる。各電極２及び３は例えば、モリブデンまたはタングステン製のワイヤコイルで包囲したコア部分を含む。本実施例のランプ構成の各電極２及び３をピンチシールし且つ、例えばモリブデンからなり得る金属箔４及び５の夫々に連結する。各金属箔４及び５に電気的に接続した導伝体６及び７を各プレスシールの外側に伸延させる。例示したランプ構成では導伝体６と導伝体１８との間の連結部を、放射物シールド（シュラウド）１３の外側を垂直方向伸延状態に配置したワイヤで構成する。一対の随意的なゲッター２０及び２１を支持構造部１２に取り付ける。各ゲッターを利用してランプの外側包囲体内の真空を維持させ得る。
【００２５】
アーク管１をシュラウド１３内に位置決めし、シュラウド１３及び支持構造部１２から電気的に絶縁する。この“浮きフレーム”構造を用いて支持構造部１２を電気的に絶縁することで、アーク管１の充填物からのアルカリ金属損失を制御し得る。浮きフレーム構造例は、何れもここでの参照によりその全体を本明細書の一部とする米国特許番号第５，０５７，７４３号及び同第４，９６３，７９０号に詳しく説明される。
【００２６】
シュラウド１３を、支持構造部１２の垂直方向整列部分に夫々溶接あるいはそうでなければ連結し得る離間したストラップ１６及び１７により支持構造部１２に固定する。例示したランプ構成におけるシュラウド１３は円筒形状を有し、その一端にドーム形状の蓋を有しまたは有さない石英製スリーブで形成し得る。各ストラップ１６及び１７を、シュラウド１３を然るべく把持するようバネ状材料から作製し得る。米国特許第４，８５９，８９９号に記載される如く、シュラウド１３の直径及び長さを、アーク管１の壁面温度を一様化する最適放射再配分を達成する寸法形状に関して選択し得る。
【００２７】
ベース部１０を、例えば、Ｅ２７ねじベースの如きモーグルタイプのベースとし得る。しかしながら、ランプはメディアムベースまたは両端構成を有し得、あるいは電源への電気的接続を許容する任意数の好適なベースまたはインターフェースを有し得る。ランプはメタルハライドガス放電ランプあるいはその他等のランプに一般に見られるその他の構造的特徴をも含み得る。例えば、ランプはアーク管の底端部位置で主電極３に隣り合って設け得る補助的な開始プローブまたは電極（例えば、全体がタンタラムまたはタングステン製の）を含み得る。
【００２８】
１実施例ではアーク管１は不活性開始ガス、水銀、ヨウ化アルカリ金属、ヨウ化スカンジウムからなるケミカルフィルを収納する。ランプのアーク管内へのケミカルフィル分与に際しては、出発ガス導入以前に未シールのアーク管１に非ガス成分を分与する。現在既知の如く、アーク管１内には、所望の放電を維持するに要するアンペア条件を望ましく低減させ、かくしてランプの電気的特性を増長させるに十分な量の水銀充填物が存在する。アーク管１内には、水銀に加え、アルゴンの如きイオン化しやすい不活性の出発ガス充填物が少量存在し得る。しかしながら、適宜圧力が維持される条件下において、ランプを開始させ且つ電極のスパッタリングまたは蒸発を最小化する導伝性を有するその他の希ガスをアルゴンで代替し得る。
【００２９】
随意的なゲッター２０及び２１と共に利用可能なランプの１形式が米国特許第４，７０９，１８４号に詳しく説明される。当該米国特許で説明されるランプではヨウ化スカンジウム及びヨウ化アルカリ金属を用い、これらヨウ化スカンジウム及びヨウ化アルカリ金属はケミカルフィルとして存在し且つランプ動作中は放電ガス中に含まれる。当該１構成において、ヨウ化スカンジウム及びヨウ化アルカリ金属の各成分は、白熱ランプのそれと比較してより暖色の発光を提供する比率下に存在する。本発明の各実施例は任意数の好適なケミカルフィルを収納するランプで利用可能である。
【００３０】
アーク管１の壁面温度は当該アーク管１の光透過特性、直径、長さ、壁厚等の多数の因子に依存する。脱気したアウタージャケット１１を設けるとコールドスポット温度は高くなりやすい。１実施例ではアーク管１のコールドスポット温度は約８００℃〜約１０００℃である。しかしながら、各請求項に関わる本願発明は任意の特定範囲のアーク管温度またはアーク管形式に限定されるものではない。
【００３１】
ランプの退色傾向は脱気したアウタージャケット１１内にゲッター２０及び２１が含まれていると軽減され得る。ゲッター２０及び２１は鉄金属製裏当てに固定し得る。鉄金属製裏当ては図示例のランプ構成では溶接あるいはその他好適な取付け技法により支持構造部１２に固定し得る。組み立て状態のランプのアウタージャケット１１はランプのベース部１０内に位置付けた配管を通して脱気され得る。アウタージャケット１１は、脱気に先立ち、酸素等の反応性ガスを除去するべく不活性ガスでパージし得る。パージ及び脱気は、例えば、アウタージャケット内に存在する水分も排出されるよう、オーブン焼温度下に実施し得る。米国特許第５，３２７，０４２号にはゲッター材料例に関する追加的説明が記載される。しかしながら、ゲッター２０及び２１を含まないその他のランプ構成が存在し得る。
【００３２】
図３には、上記アウタージャケット１１内に含まれる光源を包囲し、かくしてリフレクタランプ構成を提供するハウジング（全体を点線で示す）も示される。図示の如く、ハウジングは一般に光源からの光を出力させる反射性内壁２３とレンズ２２とを含む。レンズ２２は、アウタージャケット１１内に含まれる光源を包囲するべく反射性内壁２３の前縁部に装着し得る。レンズ２２を、典型的には融着、接着、または類似様式下に反射性内壁２３に連結させ得る。反射性内壁２３は、アウタージャケット１１内に含まれる光源からの放射光を反射させる反射性内面を有する。リフレクタランプの詳細例は米国特許第７，０３０，５４３号に記載される。
【００３３】
ここで説明する発光量制御による利益を受ける数多くのその他ランプ構成が存在し得る。例えば、セラミックメタルハライドランプ例が米国特許第７，２５６，５４６号に、また石英メタルハライドランプ例が同第５，６９４，００２号に夫々記載される。
【００３４】
発光量対電力（ＬＯ対Ｐ）のマップ：
先に図１を参照して説明した如く、ランプの発光量を、ランプの各関心温度の曲線が異なる、発光量（ＬＯ）対電力（Ｐ）の曲線セットによりマップ化あるいはそうでなければ説明し得る。例えば、ランプ温度を固定した状態で、ジャケット無しバ−ナをベルジャー内で動作させて電力及び発光量のデータ対を測定することで、特定温度時の発光量対電力の１曲線を経験的に決定できる。各発光量対電力データ対に関し、ランプを先ず、その安定状態時において所望温度となる電力下に動作させて所望のランプ温度に設定する。安定状態時温度に達した後、関心電力水準に渡りランプ電力をステップ変化（上昇または降下）させ得、その際、ランプの暖機または冷却が顕著化（例えば、１０℃あるいはそれ未満の変化の如き所定許容範囲により決定される如き）する以前に各電力水準での電力及び発光量のデータ対を記録し得る。任意数の安定状態時温度に関して当該プロセスを反復し、かくして図１に示す如き１組の発光量対電力の曲線を提供させ得る。他の実施例では発光量対電力のマップを、それら理論的マップが所望程度の精度を提供すると仮定して、既知情報の理論的分析に基づいて決定し得、あるいはそうでなければ既知情報から導出し得る。
【００３５】
以下の議論の目的上、図１に示す曲線を提示するランプを２０Ｗ  ＨＣＩ  ＰＯＷＥＲＢＡＬＬ（商標名）型ランプ（ＯＳＲＡＭ  Ｓｙｌｖａｎｉａ社製のＭＣ２０ＴＣ／Ｕ／Ｇ８．５／８３０）とする。任意のガス放電ランプを用いて、ここで説明する発光量対電力のマップ（または発光量対電力のデータ曲線）を生成させ得るものであり、各請求項に関わる本願発明は任意の特定ランプまたは一組のランプには限定されない。単位発光量（ＬＯ＝１）は定格電力時に安定動作するランプにより得られる発光量に相当する。実測時以外の温度における発光量を決定する上で、図１に示す発光量対電力の測定済みの各曲線を、発光量＝傾斜(Ｓｌｏｐｅ）＊電力＋切片（Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ）（この場合、傾斜及び切片を温度の関数とする）である各ラインとして近似させ得る。図４に例示するグラフでは傾斜及び切片が温度に対してプロットされる。
【００３６】
傾斜及び切片の温度依存性を、傾斜＝Ａ＊Ｔc＋Ｂ、切片＝Ｃ＊Ｔc＋Ｄとする線形関数により同様に近似させ得る。これらの式を発光量式に代入すると、発光量（ＬＯ）＝（Ａ＊Ｔc＋Ｂ）＊Ｐ＋（Ｃ＊Ｔc＋Ｄ）となる。図１及び４に示す例で更に説明すれば、ランプの所定温度（Ｔc）をセ氏温度、電力（Ｐ）をワットとして、Ａ＝３．７４Ｅ−０．５、Ｂ＝１．９７Ｅ−０２、Ｃ＝４．３９Ｅ−０４、Ｄ＝−５．９４Ｅ−０１である。当該ランプの発光能力を前提としてランプ温度を推定するあるいはそうでなければ追跡すればランプの瞬間発光量を推定及び制御可能である。ランプ温度及び入力電力の関数であるところの標準化したランプ効率（η）を、η（Ｔ、Ｐ）＝Ｐn＊ＬＯ（Ｔ、Ｐ）／Ｐと表し得る。ここでＰnは最小入力電力（本実施例では２０Ｗ）、Ｐは実効的な入力電力、ＬＯ（Ｔ、Ｐ）は標準化した発光量（Ｐn時に１）である。
【００３７】
低温時にランプの発光量（ＬＯ）対電力（Ｐ）の明細記述精度が低下する場合はランナップ早期におけるランプ効率を温度のみの関数として推定し得る。この場合の実施例によれば、所定の閾値温度（Ｔ閾値）以下ではランプ効率（η）を表１に示す如く推定し得る。図示の如く、本実施例では所定の閾値温度（Ｔ閾値）＝８２０℃であるがその他好適な閾値温度を用い得る。
【表１】
2011233525.tif 000003
【００３８】
ランプ効率を温度及び電力の関数、または温度のみの関数の何れかで推定するかは、ランプの動作シナリオまたは所定のランプ用途に対して所望される任意数の変更に依存する。例えば、ランプ効率を、所定範囲内のランプ温度に関する温度及び電力の関数として推定し得、ランプ温度が前記範囲以上あるいは以下である場合（このケースでは閾値温度は２つ、即ち閾値温度１（Ｔ閾値1）及び閾値温度２（Ｔ閾値2）となる）は温度のみの関数として推定し得る。他の実施例ではランプ効率を一週間の午前８時から午後８時のみにおける温度及び電力の関数として、また、非業務時間のみの温度の関数として夫々推定し得る。かくして、ある動作モード（温度及び電力の関数としてランプ効率（η）を推定）から別の動作モード（温度のみの関数としてランプ効率（η）を推定）への移行はランプパラメータデータ（例えば温度等）、非ランプパラメータデータ（例えば、日／時間等）あるいはその両方がベースとなり得る。その他数多くのシナリオが存在し得、請求項に関わる本願発明は任意の特定の１シナリオには限定されない。
【００３９】
幾つかの実施例において、所望であればランプ効率を全運転シナリオ用の温度のみの関数として推定し得る。当該ケースの１つではランプ温度範囲は０℃〜１０００℃であり得るが、使用するランプ、ランプ動作時間、ランプ動作電力及び環境等の要因に依存してその他範囲を適用可能である。その他実施例では所望出れば効率を全運転シナリオ用の温度及び電力の関数として推定し得る。
【００４０】
ランプ温度追跡用の制御パラメータ：
ランプ温度をエネルギーバランス式により追跡可能である。詳しくは、ランプ入力電力（Ｐランプ）はランプ入力電流とランプ入力電圧の積である。所望精度やランプ温度の公称範囲等の要因に依存して任意数の損失電力成分を考慮し得る。１実施例では４つの損失電力成分が以下に説明する如く考慮される。その他実施例ではこれら損失成分のサブセットあるいはその他関連する損失成分が考慮され得る。以下に前記４つの各損失電力成分を詳しく説明する。
【００４１】
公称電力下での安定運転中における最大の損失電力成分はアーク管表面からの黒体的放射、即ち、放射損失電力（Ｐ放射）＝定数（Ｃ放射）＊ｅ（Ｔk）＊［（Ｔk）4−（Ｔ周囲、ｋ）4］、（ここでＴk及びＴ周囲、ｋは、夫々ケルビンでのランプ温度及び周囲温度とする）。放射率（ｅ）は図５に示す如くランプ温度（Ｔk）の関数であって、ポリクリスタリンアルミナ（ＰＣＡ）アーク管例における放射率を表す。定数（Ｃ放射）には、ステファン−ボルツマン定数σとランプのサイズ／表面積とが含まれ、その大きさは、例えば、以下に説明するベルジャー内で動作するジャケット無しアーク管の壁温値を赤外線カメラにより測定して決定し得る。
【００４２】
次に大きなあるいはそうでなければ有意の損失電力成分は射出される可視放射であり、当該成分は、ランプ効率（η）が瞬間放電電力及びランプ温度またはランプ温度のみに依存し得且つ公称電力時の安定状態動作時の値が１であるとして、可視放射損失電力（Ｐ可視）＝ランプ入力電力（Ｐランプ）＊ランプ効率（η）＊０．３６として近似させ得る。係数０．３６は、公称電力下に安定動作する関心ランプに対しては、可視射出されるランプ電力部分は約３６％であると言う知見を反映したものである。他の実施例では可視放射損失電力（Ｐ可視）の推定が、係数０．３６をランプ温度または入力電力の関数とすることで改善され得る。
【００４３】
第３の大きなまたは有意の損失電力成分は導線に沿った伝導、即ち、伝導損失電力（Ｐ伝導）＝定数（Ｃ伝導）＊ｋ（Ｔk）＊（Ｔ−Ｔ周囲）＊Ｋ2（Ｐ）（ここで導線の物理的寸法形状及び組成の影響は定数（Ｃ伝導）に含まれるものとする）。熱伝導度ｋの温度依存性は一般化上含まれるが、その依存度は小さく且つ伝導損失電力（Ｐ伝導）もまた、先の第１及び第２の各エネルギー損失成分と比較して幾分小さいことから必ずしも含まなくて良い。引き続き２０Ｗ  ＨＣＩ  ＰＯＷＥＲＢＡＬＬ（商標名）型ランプ例に関し、また図６を参照するに、ｋ（Ｔk）が、導線作製用の一般材料であるニオビウム（Ｗｍ-1Ｋ-1）のそれに習ってモデル化されている。Ｋ2（Ｐ）は、より大きい放電電力時の導伝損失の係数を表す。定数（Ｃ伝導）及びＫ2（Ｐ）の各値は、例えば熱画像カメラその他好適な温度読み取り装置により取得したランプ壁面温度データを利用する較正／フィッティング手順において決定し得る。
【００４４】
考え得る第４のエネルギー損失成分（Ｐ4）はランプ入力電力（Ｐランプ）＊０．０４で求められ、当該成分には、アーク管を加熱することなく逃出する紫外線（ＵＶ）及び赤外線（ＩＲ）放射が含まれる。出発時点の損失推定値として４％を使用し得るが、データ入手に従い調節し得、また温度依存性が生じ得る。
各計算ループにおいて、アーク管への正味電力を、ランプ入力電力から前記４つの損失電力（またはそのサブセット）を減算して決定し得る。ループ時間で積分すると正味エネルギー流れ（Ｅ正味）を決定できる。かくしてランプの温度変化ΔＴ＝正味エネルギー流れ（Ｅ正味）／Ｃp（Ｔk）となり、熱キャパシティＣp（Ｔk）は更に、Ｃp（Ｔk）＝Ｃp20＊ｆ（Ｔk）における如く、温度依存性を持つ関数と、周囲温度下の熱容量に略相当する換算係数とに分離され得る。
【００４５】
例えば、引き続き図１及び４の２０Ｗ  ＨＣＩ  ＰＯＷＥＲＢＡＬＬ（商標名）型ランプ例を参照するに、ｆ（Ｔk）＝［４０．９２＋４．０２４＊Ｔ−（５．００４８Ｅ−０３）＊Ｔ2＋（２．８８５２Ｅ−０６）＊Ｔ3−（６．２４８８Ｅ−１０）＊Ｔ4］／７８９であり、これを３００Ｋ時の１に等しくスケール処理した。図７に示す如く、ランプの熱容量の温度依存性を、セラミック金属ハライドアーク管を製造する代表的材料であるアルミナの比熱からスケール処理した。
【００４６】
ここで説明する種々の制御パラメータ用の値の決定を助成するべく、関心形式のランプのジャケット無しアーク管を、ランプデータを同時収集可能なベルジャー内で動作させ得る。ランプデータは、ランプ電圧（Ｖ）、ランプ電流（Ｉ）、ランプ入力電力（Ｐランプ＝ランプ電圧（Ｖ）×ランプ電流（Ｉ））を含む電気的データ、ルーメン出力及び効率等の光データ、ランプ温度データである。これらの測定ランプデータ値はランプのランアップ動作中、電力中断に続く冷間中、減電時の安定動作中、を含む異なるシナリオ時に入手（測定）し得る。次いで、ランプの関心制御パラメータを、ランプの測定データ値全体に合致あるいはそうでなければフィットさせるべく引き続き選択し得る。かくして、ランプの動作シナリオに関わらず最適制御パラメータセットを使用可能となる。
【００４７】
詳しくは、ランナップ中、冷却中、安定（公称及び減電）動作中にランプデータ値（ランプ電圧（Ｖ）、ランプ電流（Ｉ）、ランプ入力電力（Ｐランプ）、ルーメン出力及び効果等の光データ、ランプ温度データ）を測定する状態下に、ランプ制御パラメータ値である各定数Ｃ放射、Ｃ導伝、Ｃp20を調整／選択することで、妥当な一致（最適またはその他好適な合致規準）を入手し得る。一般に、且つ本発明の１実施例に従えば、安定状態のランプからの放射損失は５０〜６０％の範囲であり、伝導損失は１０〜２０％とずっと少ない。安定状態の温度は定数（Ｃ放射）に大きく影響し、他方、定数（Ｃp20）はランナップ中のランプ温度対時間の曲線形状に影響する。同一の安定状態温度を得るべくＣ放射及びＣ導伝を逆方向に調整し得るが、ランプ温度対時間冷間の挙動への合致が不可能となるためＣ放射には上限がある。ランプ冷間中はエネルギー入力は無く、放射及び伝導によるエネルギー損失のみである。かくして所定Ｃp20に関する最大限度はＣ放射となる。Ｃ放射をランプ入力電力（Ｐランプ）と共に変動可能とすれば、ランナップ中、冷却中、安定減光動作中の各観察データへの一致が最良化され得る。
【００４８】
１実施例では一般手順において定数（Ｃ導伝）を初期推定するが、先に説明した通りその最大値はランプ冷却挙動と一致する。次に、ランプ入力電力（Ｐランプ）が０の時点で観察されたランプの冷却挙動に整合させるに要する伝導損失のみならず、種々の安定状態時電力（公称及び減電時の両方）時に観察されたランプ温度の入手に要する伝導損失を決定する。都合上、高電力時の高い伝導損失を、定数（Ｃk2）を用いる式、即ち、Ｋ2（Ｐ）＝１＋Ｃk2＊（Ｐ−Ｐ0）2により較正し、あるいはそうでなければフィットさせる。引き続く定数（Ｃ放射）の推定によりランプ制御パラメータの代替モデル群を生成し得、観察（測定）されたランプ挙動を最良に再現させるランプ制御パラメータモデル群を評価する。
【００４９】
上記各考慮事項により、制御パラメータの妥当な値が確立され、実験室でのランプ動作のための、例えばＬａｂＶＩＥＷプログラム（商標名）あるいはその他好適なソフトウェアプログラム環境に於て制御アルゴリズムを開始し得る。あるいは、制御アルゴリズムを、例えばプロセッサと共に構成した電子安定器において開始し得る。プロセッサは、ハードウェア（例えば、ここで説明する制御アルゴリズム機能を実施する構成のゲートレベル論理または専用シリコン）またはハードウェア及びソフトウェア組み合わせ（例えば、ここで説明する制御アルゴリズム機能を実施するための多数の埋め込みルーチンを伴う構成のマイクロコントローラ）において開始され得る。その他実施例ではプロセッサはランプ安定器あるいはその他のそれらランプ用の電源回路に動作上連結した別個のスタンドアロン型モジュールであり得る。何れの場合でも、プロセッサは関心パラメータ（例えば、ランプ及び室温、ランプ入力電圧及び入力電流、ランプ発光量等）への入力を受け得る入出力能力を有し且つ適宜の制御信号あるいはその他の所望コマンドを出力し得る構成とされ得る。プロセッサのアルゴリズム実行によりランプ温度が追跡し続けられ、かくして標的発光量を得るための相当効率と必要入力電力とが決定され、適用（電流制限を受ける）され得る。
【００５０】
図１及び図４の２０Ｗ  ＨＣＩ  ＰＯＷＥＲＢＡＬＬ（商標名）型ランプ例に関しては以下が当てはまる。Ｃ放射＝１．３３Ｅ−１１（ＷＫ-4）、Ｃ導伝＝１．６８Ｅ−０５（ｍ）、Ｃk2＝５．８９Ｅ−０３（Ｗ-2）、Ｐ0＝１（Ｗ）、ＣP20＝０．３１（ＪＫ-1）。このランプに適用し得る温度プロファイル調整係数（ＴＰＡＦ）の例は、ランプ消灯以来の時間（ｔオフ）に依存するものである。リライト時に印加する電力を決定する上で使用するべき調整ランプ温度は、最後に算出したランプ温度（℃での）に温度プロファイル調整係数（ＴＰＡＦ）を乗じた値であり、次の式、即ち、ＴＰＡＦ＝１＋（ＴＰＡＦ最大−１）［１−ｅｘｐ（−ｔオフ／ｔａｕオフ）］で表される。ここで、ＴＰＡＦ最大及びｔａｕオフは標的ランプ形式に固有の定数である。リライト後の発光量制御が引き続き改善されるよう、温度プロファイル調整係数（ＴＰＡＦ）を、ランプリライト以来の時間tオンの関数としての安定状態値１に徐々に復帰させ得る。即ち、（ＴＰＡＦ＝１＋（ＴＰＡＦ最大−１）[ｅｘｐ（−ｔオン／ｔａｕオン）］。２０Ｗ  ＨＣＩ  ＰＯＷＥＲＢＡＬＬ（商標名）型ランプ例ではＴＰＡＦ最大は１．１４とし、ｔａｕオフ及びｔａｕオンは何れも２０秒を使用し得る。
【００５１】
以上の説明から明らかな如く、当該制御方法をその他ワット数のＰＯＷＥＲＢＡＬＬ（商標名）のみならず、その他形式及び形状のメタルハライドランプに適用し得る。例えば、その他実施例において、金属ハロゲン化物塩、バッファガス圧、Ｈｇ投与量、包囲体材料、が変更され得る。その他実施例では、ここに説明する制御技法が無水銀型のメタルハライドランプに適用される。制御方法の一般原理は、水銀、ナトリウム、及びその他形式のランプに適用可能である。
【００５２】
制御システム及びアルゴリズム：
図８ａには、本発明の１実施例に従うランプ発光量制御用システムが例示される。図示されるように、システム８００はメモリ８０１と、プロセッサ８０３と、電源回路８０５とを含む。メモリ８０１は、検出モジュール８０１ａ、電力/損失モジュール８０１ｂ、温度モジュール８０１ｃ、微細電力モジュール８０１ｄ、コマンドモジュール８０１ｅ、を含む。図示されないその他の従来部品及びまたは機能（例えば、バス、ストレージメカニズム、コプロセッサ、グラフィックカード、オペレーティングシステム、ディスプレイ、ユーザー入力メカニズム等の）はここでの開示により明らかである。システム８００は所望の発光量入力のみならず、システム８００の種々構成部品を駆動する入力電力を受ける。それら構成部品はメモリ８０１のいろいろのモジュールの実行に応答してプロセッサ８０３からの発行コマンドに基づいて駆動され、そこから出力電力が導出される。
【００５３】
ユーザーが所望の発光量を特定するとシステム８００が、ユーザーの要求を所定許容誤差範囲（例えば、発光量の±１０％あるいはそれ以下）内において標的ランプの発光量をリアルタイムで調節する。他の実施例では、所望の発光量が自動的且つユーザー介入（例えば、異なる時間に特定光量を画定する既定スケジュールまたはプロセスに基づく）なしで提供され得る。システム８００の物理的構成部品は従来技法を用いて開始され得、それら従来技法には、プロセッサ８０３（例えばIntel（商標名）Pentium（商標名）クラスのプロセッサあるいはその他好適なマイクロプロセッサ）及びメモリ８０１（例えば、コンピュータ装置に代表的に存在する任意のRAM及びROM、キャッシュ、あるいはそれらの組み合わせ）が含まれる。電源回路８０５もまた、プログラム可能な安定回路あるいはその他の、コマンド信号を受け且つ相当する電力水準を出力し得る好適なメカニズム等の従来技術を使用して開始され得る。１実施例では電源回路８０５は受けたコマンド信号に基づいてランプ電流を調節し、かくして所望の出力電力を提供する構成を有する。
【００５４】
各モジュール（検出モジュール８０１ａ、電力／損失モジュール８０１ｂ、温度モジュール８０１ｃ、微細電力モジュール８０１ｄ、コマンドモジュール８０１ｅ）を、例えば、メモリ８０１からアクセスしてプロセッサ８０３が実行する際に、ここで説明する発光量制御技術を実行させあるいはそうでなければ容易化させ得る指令またはコードのセットとして開始させ得る。他の実施例では、各モジュールはハードウェア（例えば、ゲートレベル論理または専用シリコン）において開始される。以下に、システム８００を使用する、標的ランプの発光量制御法を例示する図８bを参照して各モジュールを説明する。
【００５５】
図示の如く、検出モジュール８０１ａはランプへの実際の入力電流及び入力電圧を測定することでランプの電気的データを検出するようプログラムされあるいはそうでなければ構成される。ランプに印加される、アーク電力であるところの入力電力は、ランプ入力電圧にランプ入力電流を乗じて求められる。従って、その他のランプ関心パラメータを、検出した電気的データから計算しあるいはそうでなければ導出させ得る。
電力／損失モジュール８０１ｂは、ランプの検出された電気的データに基づき、ランプの入力電力及び損失電力を決定するようプログラムされあるいはそうでなければ構成される。ランプ加熱用に入手可能な正味電力は入力電力と損失電力との差として求められ、ランプ加熱用に入手可能な正味エネルギー（Ｅ正味）は実際上は正味電力を時間で積分して算出する。１実施例では損失電力には、アーク管表面からの熱放射(Ｐ放射)、電極に沿った伝導(Ｐ伝導)、光形態での射出放射(Ｐ4番、Ｐ可視)が含まれ、各損失分は先に議論した如く推定され得、次いで所望であれば、また先に説明した如く、細分化され得る。電力／損失モジュール８０１ｂは先に説明した如く、ランプの損失電力算出で使用する制御パラメータ及びまたはランプデータを記憶しあるいはそうでなければそれらへのアクセスを有し得る。
【００５６】
温度モジュール８０１ｃは電力／エネルギーの入力及び損失に基づいて生じるランプ温度を推定するようプログラムされあるいはそうでない場合は構成される。先に説明した如く、ランプに生じる温度変化ΔＴ＝正味エネルギー(Ｅ正味）/Ｃp（Ｔk）であって、熱キャパシティＣp（Ｔk）は更に、Ｃp（Ｔk）＝Ｃp20＊ｆ（Ｔk）における如く、温度依存性を持つ関数と、周囲温度下の熱容量に略相当する換算係数とに分離され得る。また、推定したランプ温度には、発光量制御の精度を更に改善するべく、温度プロファイル調整係数（ＴＰＡＦ）が乗算（リライト直前に）され得る。
【００５７】
微細電力モジュール８０１ｄは、推定したランプ温度に基づき、微細化したランプ電力を決定するようプログラムされあるいはそうでなければ構成される。達成するべき所望の発光量は、標的発光量を画定する確立されたプロセス（例えば、カーリングプロセス）に基づき、ユーザーにより、または自動で提供され得る。先に説明したとおり、微細化したランプ電力出力は、例えば、ランプ温度のみ（モードＡ）に、あるいは発光量（ＬＯ)対電力(Ｐ)のマップ（モードＢ)を構成する測定されたランプパラメータ、に基づいて算出され得、前記マップはランプ温度、瞬間入力電力、発光量（ＬＯ)を反映する。微細電力モジュール８０１ｄは、ランプ効率（η）の推定に際して用いる発光量（ＬＯ)対電力（Ｐ）のマップデータまたはη（Ｔ）を記憶あるいはそうでなければそれらへのアクセスを有し得、また、先に説明した如く、モード選択を可能とする１つ以上の入力を更に含み得る。
【００５８】
コマンドモジュール８０１ｅは、微細化され、結局は所望の発光量を提供するランプ電力を実現するための装置コマンドを提供するようプログラム化されあるいはそうでなければ構成される。電源回路８０５は、先に説明した如く、コマンドモジュール８０１ｅの出す（またはコマンドモジュール８０１ｅを実行した結果としての）コマンドに応答する。発行されたコマンドは、例えばデジタル単語（ｎビットの）であり、これを電源回路８０５が受け、相当するアナログ電流信号に変換する。あるいは、それらデジタル単語またはコマンドは、電力出力電流経路内の抵抗レベルを選択し、電源回路８０５の提供する出力電力を有効調整するために使用され得る。その他好適なコマンド／電力出力スキームは以下に説明される。
【００５９】
ここでの説明により、本方法に関する多数のその他変更例が存在することも明らかである。例えば、言及した如く、ランプの発光量対電力値の精度が低温下に低下した場合、本発明の１実施例に従えばランプ効率を早期ランナップ中に温度のみの関数として推定し得る。当該実施例では、温度のみの関数から温度及び瞬間入力電力の両方の関数としての値への切り替え時点を定義する閾値温度（T閾値）が確立され得る。先の表１には、当該ケースの１つが明示される。その他の種々のランプパラメータ（例えば、タイムオン、発光量、電源入力等）を用いて、第１または第２の各モードの何れを使用するかを決定し得る。他の実施例では、非ランプパラメータを使用して第１または第２の各モードの何れを使用するかを決定し得る。更に他の実施例ではランプパラメータ及び非ランプパラメータの組み合わせを使用して第１または第２の各モードの何れを使用するかを決定し得る。ランプ継続動作期間の１つには任意数のモード移行が含まれ得る。
【００６０】
従って、図８ｂの方法をシステム８００により実行することで、ランプ効率をランプ温度及び瞬間入力電力の両方の関数として、又はランプ温度のみの関数として考慮しての、高輝度放電ランプの発光量制御が可能となる。発光量を、各曲線が関心ランプ温度に対して相違する、発光量（ＬＯ）対電力（Ｐ）の曲線セットにより説明し得る。ランプへのエネルギー入力及びランプからの出力（損失）を推定することでランプ温度を追跡できる。エネルギー損失例には、アーク管表面からの放射、電極や毛管に沿った伝導、可視放射、及びその他放射が含まれる。温度プロファイル調整係数（ＴＰＡＦ）を用いてランプの単独温度値の関数として発光量を特定する場合、ランプ温度プロファイルの変動が考慮対象となり得る。本方法には、ランナップ、ホットリライト、任意の種々の発光量対時間経路、を含む一般的なランプ動作に対する適用性がある。
【００６１】
本発明の１実施例によれば、ランプの発光量制御用システムが提供される。本システムは、ランプ入力電流及びランプ入力電圧を含むランプの電気的データに基づきランプ入力電力及びランプ損失電力を決定する構成を有する電力／損失モジュールを含む。本システムは、ランプ入力電力及びランプ損失電力に基づいてランプ温度を推定する構成を有する温度モジュールも含む。本システムは更に、推定したランプ温度に基づき、微細なランプ入力電力を決定する構成を有する微細電力モジュールを含む。特定例において、本システムは、ランプへの実際の入力電流及び入力電圧を測定することによりランプの電気的データを検出する構成を有する検出モジュールを含み得る。他の特定例ではランプ動作の少なくとも一部分に関する微細ランプ入力電力を、ランプ温度及びランプ瞬間入力電力の関数であるランプ効率に基づき計算する。他の特定例では微細ランプ入力電力モジュールが、その構成上第１及び第２の各モードを有し、第１モードではランプ温度及びランプ瞬間入力電力の関数とするランプ効率に基づいて、第２モードではランプ温度のみの関数とするランプ効率に基づいて、夫々微細ランプ入力電力を計算する。当該ケースでは１つ以上のランプパラメータにより、第１モード又は第２モードの何れかの使用を決定する。
【００６２】
前記１つ以上のランプパラメータには、例えばランプ温度が含まれ得、このランプ温度が推定温度閾値以下である場合に第１及び第２の各モードの一方を使用する。他のケースでは非ランプパラメータにより第１モード又は第２モードの何れかの使用を決定する。また別のケースではシステムが、微細ランプ入力電力を実現させる装置コマンドを提供する構成を有するコマンドモジュールを含み得る。更に他のケースでは、ランプの正味電力がランプ入力電力とランプ損失電力との間の差であり、ランプ加熱のために入手し得る正味エネルギーが時間で積分した正味電力であり、ランプ損失電力が、ランプのアーク管表面からの熱放射、ランプ電極に沿った伝導、光携帯での射出放射、の少なくとも１つを含む。また他のケースでは、ランプの推定温度が、ランプに関連するランプ温度プロファイルに含まれる単一のランプ温度値を反映し、ランプ温度プロファイルにおける変化が、前記ランプ推定温度に温度プロファイル調節係数を乗算することにより考慮され得る。他のケースでは、微細ランプ入力電力を、相当するランプ温度、ランプ瞬間入力電力、発光量、を反映する１つ以上の発光量（ＬＯ）対電力（Ｐ）の関係に基づいて計算する。他のケースでは、ランプ温度、ランプ瞬間入力電力、発光量、の１つ以上の値が、ランプ動作シナリオ（例えば、ランナップ動作、電力遮断に続く冷間、及びまたは減電時の安定時動作）の範囲に関して入手され、ランプ損失電力推定で用いたランプの関心制御パラメータが、前記ランプ動作シナリオ範囲中のランプ動作性能に基づき決定される。他のケースでは微細ランプ入力電力が、ユーザーが手動提供する所望の発光量を受ける構成を有する。また別のケースでは微細ランプ入力電力が、推定プロセスに基づき自動提供される所望の発光量を受ける構成を有する。
【００６３】
本発明の他の実施例によれば、ランプの発光量制御方法が提供される。本方法には、ランプ入力電流及びランプ入力電圧を含むランプの電気的データに基づくランプ入力電力及びランプ損失電力の決定が含まれ得る。本方法には更に、ランプ入力電力及びランプ損失電力に基づくランプ温度推定が含まれ得る。本方法には更に、ランプ推定温度に基づく微細ランプ入力電力決定が含まれ得る。本方法には更に、ランプの実際の入力電流及び入力電圧測定によるランプの電気的データ検出と、微細ランプ入力電力を実現させる装置コマンド提供が含まれ得る。特定ケースではランプ動作の少なくとも一部分に関する微細ランプ入力電力が、ランプ温度のみの関数とするランプ効率に基づき計算される。他の特定ケースではランプ動作の少なくとも一部分に関する微細ランプ入力電力が、ランプ温度及びランプ瞬間入力電力の関数とするランプ効率に基づき計算される。更に他のケースでは微細ランプ入力電力が、第１モードではランプ温度及びランプ瞬間入力電力の関数とするランプ効率に基づき、第２モードではランプ温度のみの関数とするランプ効率に基づき計算される。このケースの１では、１つ以上のランプパラメータが第１または第２の各モードの何れかの使用を決定する。
【００６４】
前記１つ以上のランプパラメータには、例えば、ランプ温度が含まれ得、ランプ温度が推定温度閾値以下である場合に第１及び第２の各モードの一方が使用される。他のケースでは１つ以上の非ランプパラメータにより第１モード又は第２モードの何れかの使用を決定する。また他のケースではランプ損失電力が、ランプのアーク管表面からの熱放射、ランプ電極に沿った伝導、光携帯での射出放射、の少なくとも１つを含む。また他のケースでは、ランプの推定温度が、ランプに関連するランプ温度プロファイルに含まれる単一のランプ温度値を反映し、ランプ温度プロファイルにおける変化が、前記ランプ推定温度に温度プロファイル調節係数を乗算することにより考慮され得る。他のケースでは微細ランプ入力電力を、相当するランプ温度、ランプ瞬間入力電力、発光量、を反映する１つ以上の発光量（ＬＯ）対電力（Ｐ）の関係に基づいて計算する。他のケースでは、ランプ温度、ランプ瞬間入力電力、発光量、の１つ以上の値が、ランプ動作シナリオ（例えば、ランナップ動作、電力遮断に続く冷間等）の範囲に関して入手され、ランプ損失電力推定で用いたランプの関心制御パラメータが、前記ランプ動作シナリオ範囲中のランプ動作性能に基づき決定される。
【００６５】
本発明の他の実施例によれば、ランプの発光量制御システムが提供される。本実施例ではシステムが、ランプへの実際の入力電流及び入力電圧を測定してランプの電気的データを検出する構成を有する検出モジュールを含み得る。本システムは更に、検出した電気的データに基づき、ランプ入力電力及びランプ損失電力を決定する構成を有する電力／損失モジュールを含む。本システムは、ランプ入力電力及びランプ損失電力に基づいてランプ温度を推定する構成を有する温度モジュールも含む。本システムは更に、推定したランプ温度に基づき、微細ランプ入力電力を決定する構成を有する微細電力モジュールと、微細ランプ入力電力を実現させる装置コマンドを提供する構成を有するコマンドモジュールとを更に含む。微細ランプ入力電力は更に、その構成上第１モード及び第２モードを有し、第１モードではランプ温度及びランプ瞬間入力電力の関数とするランプ効率に基づき、第２モードではランプ温度のみの関数とするランプ効率に基づき、夫々微細ランプ入力電力を算出する。
【００６６】
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。
【符号の説明】
【００６７】
１  アーク管
２  電極
３  主電極
４  金属箔
６  導伝体
１０  外側ベース部
１１  アウタージャケット
１２  支持構造部
１３  シュラウド
１４  固定ステム部材
１６  ストラップ
１８  導伝体
２０  ゲッター
２２  レンズ
２３  反射性内壁
８００  システム
８０１  メモリ
８０１ａ  検出モジュール
８０１ｂ  電力/損失モジュール
８０１ｃ  温度モジュール
８０１ｄ  微細電力モジュール
８０１ｅ  コマンドモジュール
８０３  プロセッサ
８０５  電源回路
【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８ａ】
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【図８ｂ】
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【外国語明細書】
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