(57)【要約】ガス放電ランプ（１）であって、具体的には、ＨＩＤランプ、更に具体的には、メタルハライドランプ、その上具体的には、３又は更に４より大きいアスペクト比を有するメタルハライドランプを駆動するための方法について開示している。ランプは、特定の電力出力において平均電流強度（ＩＡＶ）及びデューティサイクル（Ｄ）を有する整流ＤＣ電流を供給される。その方法は、ランプの色温度を変えるように電力出力及び平均電流強度（ＩＡＶ）を変える段階を有する。好適には、平均電流強度（ＩＡＶ）はデューティサイクル（Ｄ）を変化させることにより変化し、電力出力は平均電流強度（ＩＡＶ）に関連して変化する。
2007519175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス放電ランプであって、具体的には、ＨＩＤランプ、更に具体的には、メタルハライドランプ、その上具体的には、３又は更に４より大きいアスペクト比を有するメタルハライドランプを駆動するための方法であって、前記ランプは、特定の電力出力において平均電流強度及びデューティサイクルを有する整流ＤＣ電流を供給される方法であり：
前記ランプの色温度を変えるように前記電力出力及び前記平均電流強度を変える段階；
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記平均電流強度が、前記ランプの前記色温度における増加を効果的にもたらすように変化するとき、前記電力出力は増加する、ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって：
前記平均電流強度及び前記電力出力は、上限電流と下限電流及び上限電力と下限電力をそれぞれ有する電流範囲内及び電力範囲内で変わり、それ故、前記ランプの前記色温度は、上限温度と下限温度とを有する温度範囲内で変化する；
方法であり、
前記ランプの前記色温度が前記上限温度にあるとき、前記電力出力は前記上限電力に設定され、前記ランプの前記色温度が前記下限温度にあるとき、前記電力出力は前記下限電力に設定される；
ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、前記温度範囲の少なくとも一部において、前記電力出力は前記平均電流強度における変化に比例して変化する、ことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、前記電力出力及び前記平均電流強度は、実質的に一定値に演色評価数を保つように変化する、ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、前記電力出力及び前記平均電流強度は、実質的に一定値に前記光出力を保つように変化する、ことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、前記平均電流強度は前記デューティサイクルを変えることにより変わる、ことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、前記デューティサイクルの各々の設定において、正電流の大きさは負電流の大きさに等しい、ことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、前記平均電流強度が変わるとき、前記電流の大きさの絶対値は、前記平均電流強度の実際の値に拘らず、固定値に維持される、ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、鉛直方向に配置されている光電圧（約１０気圧）ランプにおいて実施され、前記色温度は、２８００Ｋ又はそれより低い温度のオーダーにある加減温度と４０００Ｋ又はそれより高い温度のオーダーにある上限温度とを有する温度は荷において変化する、ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
ガス放電ランプであって、具体的には、ＨＩＤランプ、更に具体的には、メタルハライドランプ、その上具体的には、３又は更に４より大きいアスペクト比を有するメタルハライドランプを駆動するための駆動装置であって：
実質的に一定の電流強度を有する電流を生成するための電流生成手段；及び
前記電流を受け、ランプに接続するための出力を有する整流手段であって、前記整流手段は前記電流を整流するために備えられている、整流手段；  
を有する駆動装置であり、
前記駆動手段は請求項１乃至１０の何れ一項に記載された方法を実行するように設計されている；
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の駆動装置であって、該駆動装置は、制御信号を受信するための制御入力部を有し且つ前記駆動装置を制御するための制御出力部を有する制御回路を備え、前記制御回路は、前記制御信号に従って平均電流強度を設定するように前記駆動装置を制御するように前記制御入力部において受信される制御信号に責任を負っている、ことを特徴とする駆動装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の駆動装置であって、平均電流強度と電力出力との間の関係を有するメモリを更に有し、前記制御回路は、前記メモリに記憶されている前記関係に基づいて前記電力出力を設定するようにダウン変換器を制御するように設計されている、ことを特徴とする駆動装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の駆動装置であって、前記制御回路は、前記平均電流強度の特定値に設定するように前記デューティサイクルの特定値に設定するように前記整流手段を制御するように設計されている、ことを特徴とする駆動装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の駆動装置であって、デューティサイクルと電力出力との間の関係を有するメモリを更に有し、前記制御回路は、前記メモリに記憶されている前記関係に基づいて前記電力出力を設定するようにダウン変換器を制御するように設計されている、ことを特徴とする駆動装置。
【請求項１６】
請求項１２に記載の駆動装置であって、前記制御回路は、前記平均電流強度から独立した固定値に出力電流の大きさを設定するためにダウン変換器を制御するように設計されている、ことを特徴とする駆動装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の駆動装置であって、前記制御回路は電流の大きさの選択入力部を有し、前記固定値を設定するようにこの電流の大きさの選択入力部において受信されるコマンド入力に責任を負っている、ことを特徴とする駆動装置。
【請求項１８】
請求項１２に記載の駆動装置であって、可変電流制御粒子分布シフトについて適合されている、駆動装置であり：
前記駆動装置は、前記制御回路の前記制御入力部に結合されている制御設定装置を備え；
前記制御設定装置は、所定範囲内で連続的に変えることができる制御信号を生成するように備えられ；そして
前記制御回路は、前記制御信号に応じて整流ランプ電流の前記平均電流強度及び出力電力を連続的に変えるように備えられている；
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項１９】
ガス放電ランプであって、具体的には、ＨＩＤランプ、更に具体的には、メタルハライドランプ、その上具体的には、３又は更に４より大きいアスペクト比を有するメタルハライドランプを有する、可変色温度光生成システムであって：
請求項１１乃至１８の何れ一項に記載の駆動装置であって、前記駆動装置は、色度図において色点が色線を移動することが可能であるように、前記ランプにおける可変電流制御粒子分布シフトをもたらすように可変設定可能平均電流強度及び対応する可変設定可能出力電力を有する前記ランプを駆動することができる；
ことを特徴とするガス放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ガス放電ランプ、具体的には、ＨＩＤランプ、更に具体的には、メタルハライドランプを駆動するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス放電ランプは、一般に、周知である。一般に、それらのガス放電ランプは、ガスの漏れない方式で放電チャンバを囲む光透過性容器と、イオン化可能充填物と、放電チャンバ内に互いに対向して位置付けられた一対の電極とを有し、各々の電極は、ランプ容器を貫いて放電チャンバから外部に伸びる関連電流導体に接続される。動作中、電圧が前記電極に対して印加され、ランプ電流がそれらの電極間で流れるようにする前記電極間で、ガス放電が起こる。比較的広い動作電流の範囲内で個々のランプを駆動することが可能であるが、ランプは、典型的には、特定のランプ電圧及びランプ電流において動作されるように、それ故、特定の定格電力を消費するように設計される。この定格電力において、ランプは光の定格量を発生する。ＨＩＤランプは、一般に、当業者に周知であるため、ここで、その構成及び動作について詳細に説明する必要はない。
【０００３】
高圧放電ランプは、典型的には、整流されたＤＣ電流を供給する電子安定器により駆動される。例示としての実施形態においては、そのようなランプのための電子安定器又はドライバは、典型的には、ＡＣ電源電圧を受け取るための入力部と、ＡＣ電源電圧を整流ＤＣ電圧に整流するための整流器と、整流電源ＤＣ電圧を高ＤＣ電圧に変換するため及び、通常は又、正味電流に対して力率補正を実行するためのＤＣ／ＤＣアップ変換器と、前記高ＤＣ電圧を低ＤＣ電圧（ランプ電圧）及び高ＤＣ電圧（ランプ電流）に変換するためのダウン変換器と、このＤＣ電流の方向を定期的に変えるための整流器とを有する。ダウン変換器は電流電源として動作する。典型的には、整流器は、約５０乃至４００Ｈｚのオーダーの周波数において動作する。それ故、原理的には、高圧放電ランプは一定の電流において動作され、ランプ電流は、対称方式で非常に僅かな時間（整流期間）内にその方向を定期的に変え、それ故、電極は、各々の電流期間の５０％の間、陰極として動作し、各々の電流期間の他の５０％の間、陽極として動作する。この動作モードは、方形波電流動作として表される。
【０００４】
本発明の特徴の多くは又、異なる種類のランプに適用可能であるが、本発明は、具体的には、比較的大きいアスペクト比を有するメタルハライドランプに関し、即ち、長さ／直径の比は３より大きく又は４に等しい。従来は、アスペクト比は、典型的には、２のオーダーであった。
【０００５】
メタルハライドランプにおいては、偏析が生じる可能性があり、即ち、粒子の空間的分布はランプの軸に沿った位置に依存する。この現象は、ランプが鉛直方向に向いているとき、自然に（重力によりもたらされ）起こり、そして、対流及び拡散のような物理的影響によりもたらされ、それら両方はランプ内の環境条件により決まる。偏析の量は、圧力のような環境とイオン化可能充填物の材料の種類とに依存する、偏析効果は、電極間隔の増加、即ち、アスペクト比の増加と共に増加する。
【０００６】
偏析は又、ランプ動作中に電気パラメータを制御することにより影響され得る。以前、出願された特許文献、国際公開第ＩＢ０３／０１５４７号パンフレットにおいて、０と異なる平均ＤＣレベルを有する整流されたＤＣ電流によりランプを駆動することにより、好ましくは、電流のデューティサイクルを制御することにより、粒子分布が変わり得ることが記載されている。その結果、約２５００Ｋ乃至約４２００Ｋの広い範囲においてランプの色温度を変えることが可能である。
【０００７】
この以前の特許文献において、標準的電子ドライバが、ＤＣ電流レベルを設定するために、好ましくは、デューティサイクルをそれぞれ設定するために、制御入力を備えていることが記載されている。デューティサイクルが５０％に維持される場合、互いに異なる正電流の大きさ及び負電流の大きさを有することにより、ＤＣ電流レベルが設定される。しかしながら、好ましくは、電流値は一定に保たれ、即ち、正電流の大きさは負電流の大きさに等しく、デューティサイクルは、所望のＤＣ電流レベルを得るために、原理的には、０％乃至１００％の間に制御される。
【０００８】
ＤＣ電流レベルを設定するために前記制御入力部を除いて、標準的電子ドライバが、平均出力電力、即ち、ランプに供給される電力を実質的に一定に保つように設計されている。標準的電子ドライバ、即ち、平均出力電力を一定に保つドライバを使用しながら、低温度から高温度に色温度範囲を横断するように、電流のデューティサイクルが変化するとき、演色評価数（ＣＲＩ）及び発光効率（ルーメン／ワット）は減少することが明らかになった。
【０００９】
演色評価数及び発光効率は、塩（ｓａｌｔ）温度を高くすることにより改善されることが可能であり、その塩温度は、ドライバにおいて電力設定を増加させることにより影響され得る。しかしながら、デューティサイクルは高出力電力設定において変化する、それ故、演色評価数及び発光効率は、低い色温度及び高い色温度において増加する。従って、高出力電力設定に対しては、尚更、高色温度に対する演色評価数及び発光効率が低色温度に対する場合より小さい問題点が残ったままである。更に、色温度範囲自体は電力に依存し、電力が増加する場合、色温度範囲は高温度の方にシフトし、それ故、所望の低い色温度をそれ以上得ることは可能ではないことが分かった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の一般の目的は、上記の問題点を克服すること又は少なくとも低減させることである。
【００１１】
特に、本発明の目的は、十分に大きい演色評価数及び高い発光効率を維持しつつ、好ましくは、演色評価数及び／又は光出力が実質的に一定に保たれつつ、広い色温度範囲に亘って色温度を変化させることができるように、ガス放電ランプを駆動するための方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
改善された本発明の特徴に従って、ランプは種々の電力により駆動され、それ故、低色温度に設定する場合、比較的低い電力が用いられる一方、高色温度に設定される場合、比較的高い電力が用いられる。それ故、広い色温度範囲並びに大きい演色評価数及び高い発光効率の有利点が結合される。実際には、同じデューティサイクルに対しては、色温度範囲は、高温限界がより高い値にシフトする点で、更に効果的に増加する。
【００１３】
電力における変化は不連続であることが可能である。例えば、第１の比較的低い電力を用いつつ、色温度範囲の低い温度部分に色温度を設定することと、第２の比較的高い電力を用いつつ、色温度範囲の高い温度部分に色温度を設定することとが、原理的に、本発明の範囲内で可能である。しかしながら、色温度範囲を横断するとき、電力が連続方式で変化することが好ましい。
【００１４】
特定の実施形態においては、ランプドライバは、デューティサイクル設定と電力設定の間の関係に関連するテーブルのような情報を有するメモリを備えている。動作中、ランプドライバは、デューティサイクルコマンド入力部において受け取られたコマンド信号に基づいてデューティサイクルを設定し、設定されたデューティサイクルに関連する前記テーブルにおける情報に基づいて出力電力を設定する。
【００１５】
そのようなメモリは、メーカーがメーカーにより所望される特定の電力特性を、例えば、その特性が最適特性であると考えられているために、改善することを可能にする。しかしながら、非最適特性が十分に満足いくものであるか又は許容できるものであることが可能である。そのような場合、本発明に従ったランプドライバの的確且つ簡単な実施形態は、低温度から高温度まで色温度範囲が横断されるとき、ＤＣ電流レベルによりもたらされる粒子分布のシフトのために、ランプ電圧が増加する、実験的に得られた結果を巧みに利用する。このような現象に基づいて、ランプドライバのこの簡単な実施形態においては、色温度範囲を横断するようにデューティサイクルが変化するとき、電流の大きさを一定に維持する。
【００１６】
本発明の上記の及び他の側面、特徴及び有利点について、以下、図を参照して更に説明し、その説明において、同じ参照番号は同じ又は類似する要素を表している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、参照番号１で一般的に示されているメタルハライドランプの実現可能な実施形態を模式的に示している。ランプ１は、その実施形態においては、円筒形状を有し、内側直径Ｄｉを有する光透過性容器２を有しているが、他の形状も又、可能である。本発明に照らして本質的ではないが、容器２は、好適には、セラミック材料より成り、代替としては、容器２は石英により成ることが可能である。その長手方向の端部において、容器２は、適合材料より成るプラグ又は端部キャップ３、４によりガス漏れが生じない方式で閉じられている。容器２並びにプラグ及び／又は端部キャップ３、４は、容器２の内側直径Ｄｉに等しい直径を有し、端部キャップ３、４間の距離により決定される軸長さＬｉを有する放電チャンバ５を密閉している。アスペクト比ＡＲは比Ｌｉ／Ｄｉと定義される。
【００１８】
放電チャンバ５の内側において、２つの電極６、７が相互間距離ＥＡを置いて配置され、容器２の中心軸と実質的に位置合わせされている。ガスが漏れないような方式で、電極導体８、９は、端部キャップ３、４を貫通して電極６、７それぞれから伸ばされている。端部キャップ３、４が石英から成る場合、電極導体８、９は石英中が溶解して埋め込まれることが可能である。典型的には、電極６、７は、電極導体８、９の材料と異なる材料から成り、実施例としては、電極６、７はタングステンから成ることが可能である。
【００１９】
放電容器２の内側、即ち、放電チャンバ内においては、イオン化可能充填剤が備えられている。その充填剤は、典型的には、相当量の水銀（Ｈｇ）を含む雰囲気を有する。典型的には、その雰囲気は又、キセノン（Ｘｅ）及び／又はアルゴン（Ａｒ）のような元素を含む。実際の実施例においては、放電容器２内部の全体の圧力は１乃至２気圧のオーダーであり、アルゴン及びキセノンは１対１の比で存在することが可能である。他の実際の実施例においては、全体の圧力は１０乃至２０気圧のオーダーであり、放電チャンバは水銀と比較的少量のアルゴンとを含むことが可能である。下記においては、それらの市販されているランプの実施例において、比較的低い圧力のランプ及び比較的高い圧力のランプそれぞれについて示すことにする。
【００２０】
放電容器２は又、１つ又はそれ以上の金属ハロゲン化物物質を有することが可能である。それらは臭化物又は他のハロゲン化物を有することが可能であるが、それらの物質は、典型的には、ヨウ化物を有する。そのような実施可能物質の典型的な例は、ヨウ化リチウム、ヨウ化セリウム、ヨウ化ナトリウムである、他の物質も又、実施可能である。
【００２１】
金属ハロゲン化物は、塩の過剰量を有する飽和系として供給され、それ故、ランプの動作中、融解された塩の塩プールが放電チャンバ５内部に存在する。下記においては、塩プールは放電チャンバ５内部の最下部位置に位置付けられていることを前提とする。
【００２２】
動作中、放電が電極６、７間に伸びる。放電が高温であるために、前記物質はイオン化され、光を発する。発せられた光の色は異なる物質に対して異なり、例えば、ヨウ化ナトリウムにより発せられる光は赤色である一方、ヨウ化セリウムにより発せられる光は緑色である。典型的には、ランプは適切な物質群の混合を有し、この混合の組成、即ち、前記物質群のアイデンティティ及びそれら物質群の相互比は、特定の所望の全体的な色を得るために選択される。
【００２３】
国際公開第ＩＢ０３／０１５４７号パンフレットにおいて既に記載されているように、放電容器２内の粒子分布を操作すること、それ故、０とは異なる平均ＤＣ電流成分を有するランプ電流を有するランプを操作することにより、好適には、以下で更に詳細に説明するように、デューティサイクルを制御することにより、メタルハライドランプにより発せられる光の色温度を操作することが可能である。これにより、粒子分布のシフトをもたらす、電極６、７間の平均電場が得られ、それ故、負電荷粒子近傍の正電荷粒子の濃度が増加する。その結果、粒子の軸方向勾配が構築されることとなる。この現象は又、“電流誘導分布シフト”と呼ばれる。
【００２４】
ランプが１つの光を発する物質のみを有する場合については、上記は既に当てはまっている。物質を混合する場合、上記は又、その混合における種々の成分についての異なる範囲に対して適用される。ランプにより発せられる光の全体的色の結果は、混合物の種々の成分による光の寄与度に依存するため、偏析は、全体のランプにより発せられる光の色の変化をもたらす。例えば、所定比のヨウ化ナトリウムとヨウ化セリウムとの混合物を有するランプの場合、鉛直方向において、上部電極６の周りの偏析はヨウ化ナトリウムにより発せられる赤色を帯びた光の量を減少させ、ヨウ化セリウムにより発せられる緑色を帯びた光の量を減少させ、緑色を帯びた光の量の減少は赤色を帯びた光の量の減少より大きく、それ故、上部電極６の周りで生成される光の色の全体的結果は赤色を帯びた方にシフトする。
【００２５】
図２は、種々の色特性を有するランプシステム９０においてランプ１を駆動するための、本発明に従った駆動装置又は電子安定器６０の好適な実施形態を模式的に示すブロック図である。安定器６０は：
−  ＡＣ電源電圧を受け取る入力部６１と；
−  ＡＣ電源電圧を整流されたＤＣ電圧に整流するための整流器と；
−  整流された電源ＤＣ電圧を高いＤＣ電圧に変換し、力率補正を実行するためのＤＣ／ＤＣアップ変換器６３と；
−  前記高いＤＣ電圧を低いＤＣ電圧（ランプ電圧）及び対応するＤＣ電流（ランプ電流）に変換するためのダウン変換器６４と；
−  非常に僅かな時間（整流期間）内にこのＤＣ電流の方向を定期的に変えるための整流器６５と；
を典型的に有する。
【００２６】
ドライバ６０は、ダウン変換器６４に結合された第１制御出力９４を有し、整流器６５に結合された第２制御出力９５を有する制御回路９２を更に有する。制御回路９２は、ダウン変換器６４の動作を制御するために、特に、出力電流の大きさを制御するために適合される一方、更に、制御回路９２は、整流器６５の動作を制御するために、特に、デューティサイクルを制御するために適合されている。
【００２７】
ドライバ６０は、所定範囲内で連続的に変化することができる制御信号Ｓを生成する、制御設定装置９１であって、例えば、ポテンショメータを更に有する。制御設定装置９１は、ユーザが制御することが可能であるが、適切にプログラムされた制御器であることが又、可能である。制御回路９２は、前記制御信号Ｓを受け取る制御入力９３を有する。
【００２８】
従来、ドライバは、５０％のデューティサイクルを有する、交流電流方向及び一定の電流の大きさを有する電流電源として、その出力をみなすことが可能である、即ち、１つの電流方向のインターバルは逆の電流方向のインターバルと等しい持続時間を有するように、各々の電極は各々の電流期間の５０％の間、陰極として動作し、そして、各々の電流期間の５０％の間、陽極として動作するように、設計されている。図３Ａは、この方形波電流動作を示す、時間の関数としてのランプ電流Ｉを示すグラフである。ランプ電流の大きさは実質的に一定（ＩＮＯＭ）に維持されるが、電流の方向は規則正しく変化し、正から負に及びその逆に電流の符号を変化するものとして示されている。全電流期間において、電流は、その期間の５０％（正電流インターバル）の間、第１電極６から第２電極７に流れ、その期間の残りの５０％（負電流インターバル）の間、その反対方向に流れる。それ故、平均電流ＩＡＶは０である。
【００２９】
上記のように、粒子分布のシフトをもたらすために、ランプ電流は、０と異なる平均電流ＩＡＶを与える。具体的には、制御回路９２は、平均ＤＣ電流ＩＡＶに対して特定の値を設定するように制御入力９３において受け取られる制御信号Ｓに責任を負っている。
【００３０】
図３Ｂは、本発明を実施する１つの可能性について示している。この場合、平均電流ＩＡＶは、正の電流期間の間の電流強度は負の電流期間の間の電流強度と異なるために、０とは異なる。又、電流は５０％のデューティサイクルを有することが可能であり、即ち、電流は、その期間の５０％の間（ｔ１）、一の方向に流れ、その期間の残りの５０％の間（ｔ２）、反対方向に流れるが、正の期間ｔ１の間の電流の大きさＩ１は負の期間ｔ２の間の電流の大きさＩ２より大きい。それ故、平均すると、平均ＤＣ電流ＩＡＶは第１電極６から第２電極７に流れ、破線ＩＡＶにより示されている。
【００３１】
しかしながら、このタイプの実施は実行されず、その１つの理由は、電流期間の“正”の半分（ｔ１）の間の電流の大きさＩ１は電流期間の“負”の半分（ｔ２）の間の電流の大きさＩ２と異なる、即ち、電流強度は時間経過すると一定でないことである。他の理由は、既存のドライバ設計においてはこの方法を実行することは比較的困難であることである。
【００３２】
下記においては、本発明について、図３に示す、本発明の好的な実施形態の場合について更に詳細に説明し、その図３Ｃにおいては、本発明により、上記の不利点が回避され、更には、既存のランプドライバにおける適切なソフトウェア又はハードウェアの適合により非常に容易に実行することができる。しかしながら、互いに異なる正の電流の大きさ及び負の電流の大きさを有することにより、同じ又は類似する結果を得ることができることを特記しておく。
【００３３】
このような好適な実施形態においては、デューティサイクルは５０％ではなく、電流強度は常に一定に維持され、それ故、電流期間の“正”の半分（ｔ１）の間のランプ電流の大きさＩ１は電流期間の“負”の半分（ｔ２）の間のランプ電流の大きさＩ２に等しい。図３Ｃの実施例においては、“正”の電流の大きさＩ１は“負”の電流の大きさＩ２に等しいが、“正”の電流インターバルｔ１は“負”の電流インターバルｔ２より長く持続し、それ故、平均すると、平均電流ＩＡＶは第１電極６から第２電極７に流れ、破線ＩＡＶにより示されている。
【００３４】
上記の両方の場合においては、即ち、電流の大きさの制御及びデューティサイクル制御の場合には、前記平均電流ＩＡＶは、上記のように、上部電極６の方への正イオンの分布のシフトをもたらす。しかしながら、同じ平均電流ＩＡＶが電流の大きさの制御により得られる場合に比べて、特定の平均電流ＩＡＶがデューティサイクル制御により得られる場合に、この分布シフトがより大きいことが認識され、このことは、デューティサイクル制御方法が電流の大きさの制御より好ましい、更なる理由である。
【００３５】
それ故、このような本発明の好適な特徴に従って、ドライバ６０が、適合性のあるデューティサイクルを有するように設計される。具体的には、ドライバ６０は、特定のデューティサイクルを設定するように制御器９２の制御入力９３において受け取られるデューティサイクル制御信号Ｓに対して責任を負っている。
【００３６】
そのような装置を用いる場合、適切に設定された線が標準的ＸＹカラー又は色度図において移動されるように、ランプを制御することが可能であることが明らかになった。塩混合の構成により、このような図において特定のゼロカラーポイントを選択することができる。整流電流のデューティサイクルを変えることにより、ランプのカラーポイントは前記ゼロカラーポイントと交差する線に沿ってシフトする。具体的には、高圧ランプ（即ち、１０気圧より大きい全体ランプ圧力）の場合、前記線は色等温線に対して略直交し、それは色温度において大きい変化を有する。ユーザは、このシステムを用いるとき、典型的には、所望の色温度に対応する条件に制御設定装置９１を置いて、ランプの色温度を観測しながら、前記制御信号Ｓを変化させる。
【００３７】
ランプは、鉛直方向及び水平方向に置かれることが可能である。上記のように、偏析は、メタルハライドランプが鉛直方向に設置される場合に起こり、この辺席は、ＤＣ電流成分を適用することにより増減することが可能である。この点で重要な特徴は、ＤＣ電流成分を適用することにより瞬間的に粒子分布を変化させることが可能であることである。この特徴は、鉛直方向に置かれたランプに限定されない。
【００３８】
鉛直方向に置かれたランプの場合、原理的には、デューティサイクルＤは０乃至１００％の範囲内で変化することができる。ここでは、上部電極６は、上記のように、所望の範囲に偏析を低減するように下部電極７に対して負にされることが可能であるが、上部電極６は又、偏析を増大させ且つ色分離効果または色変化効果を向上させるように下部電極に対して正にされることが可能である。
【００３９】
水平方向に置かれたランプにおいては、塩プールは特定の位置において形成され、対称的で長く、薄いランプの場合、その塩プールは、典型的には、ランプの一の端部又は両方の端部にある。ランプ内部の特定の粒子の分布に対応する、塩プールへの粒子の流入及び塩プールからの粒子の流出の間の平衡が存在する。本発明に従って、ＤＣ電流成分を適用することによりこの粒子分布をシフトさせることが可能である。この現象は又、“電流誘導分布シフト”と呼ばれる。
【００４０】
対称的なランプの場合に規定される初期状態を得るために、ＤＣ電流（例えば、デューティサイクル０％）においてランプを動作させることが可能である。次いで、ある時間後、塩プールは、ランプの２つの端部の一に位置付けられ、偏析が、ここで、最大となる。
【００４１】
この初期状態から、デューティサイクルを０％から増加させることにより、偏析を低減させることができる。デューティサイクルの増加に伴って、新しい平衡が流入と流出との間で構築され、塩プールは、初期的には実質的に所定位置に留まる。５０％及びそれ以上のオーダーのデューティサイクルは、塩の不所望の移動、即ち、反対方向への偏析に繋がる。
【００４２】
それ故、水平方向に置かれたランプの場合、０％乃至５０％のデューティサイクル範囲はランプの色の範囲を決定する。デューティサイクルが０％のとき、ランプにより発せられる光を、色度図における特定の色点により表すことができる。この色点の正確な位置は又、“水平ゼロ”色点と呼ばれ、ランプ内の元素混合の成分に依存し、当業者にとって明らかであるように、この組成を適切に選択することにより選択されることができる。デューティサイクルが増加される場合、色点は水平ゼロ色点から遠ざかる方にシフトする。シューティサイクルが５０％に達するとき、端部点に達する。それ故、色点は色度図における線であって、ここでは“色線”と呼ぶ線を移動し、その色線は、水平ゼロ色点により規定される一の端部点と、５０％のデューティサイクルにより規定される反対側の端部点とを有する。
【００４３】
初期状態が反対になる場合、即ち、初期にデューティサイクルを１００％に設定する場合、１００％から５０％へのデューティサイクルの変化は、実質的に同じ結果をもたらす。
【００４４】
特に、例えば、外囲器又はアーマチュア内の設計又は構成により、ランプは非対称であることが可能であり、それ故、ランプは端部において所定のコールドスポットを有することを特記しておく。上記と同じ原理が適用されるが、上記の“端部点”はデューティサイクルの異なる値に達することが可能である。
【００４５】
図４Ａ及び４Ｂは色度図であって、黒体線及び幾つかの等温線を有し、従来のドライバ、即ち、平均出力電力を一定に保つように設計されているが、可変デューティサイクルを有するように適合されているドライバにより駆動される１つの鉛直方向に置かれたランプのタイプＨＩＤ−ＣＣＣ０２４３を用いて行われた実験の結果を示す、色度図である。このタイプのランプＨＩＤ−ＣＣＣ０２４３は、次のパラメータを有する。
軸長さＬｉ：              １６ｍｍ
内部の直径Ｄｉ：    ４．５ｍｍ
壁の厚さ：          ０．８ｍｍ
塩充填物の組成：    ＮａＩとＣｅＩ３のモル比  ７：１
休止状態の全体圧力：  ２５ｂａｒ
このランプは異なるデューティサイクルの設定において動作する一方、平均電力は所定値において一定に維持された。デューティサイクルの設定は所定値の平均ＤＣ電流を得るように選択された。平均ＤＣ電流（ＤＣ）の各々の設定において、発光効率（ＬＰＷ、ルーメン／Ｗ）、演色評価数（ＣＲＩ）及び色度座標Ｘ及びＹが測定された。測定された色度座標Ｘ及びＹは、黒色の四角形で示している、色度図における測定点の位置を決定する。ＤＣ、ＬＰＷ及びＣＲＩに対応する値は各々の測定点の隣に示されている。
【００４６】
図４Ａの場合、電流の大きさは、デューティサイクル５０％において約５００ｍＡであった。デューティサイクルは変えられ、ドライバは、８０Ｗにおいてランプの電力が一定に保たれるように制御された。
【００４７】
平均ＤＣ電流ＤＣ＝−２５０ｍＡ（約２５％のデューティサイクルに対応し、平均して上部電極は負である）ときに、２８００Ｋの色温度が得られ、ＤＣ値が＋１００ｍＡ（平均して正の上部電極に対応する）に増加する場合、色温度は４１００Ｋに増加することが、図４Ａから分かる。ＤＣ値が−２５０ｍＡから＋１００ｍＡに変化するとき、ＣＲＩ値は７７から６８に減少することが又、分かる。
【００４８】
図４Ｂの場合、同じ測定が実行されるが、ここでは、ドライバは９０Ｗにおいてランプの電力を一定に保つように制御された。電流の大きさは、デューティサイクル５０％において約５６０ｍＡであった。平均ＤＣ電流ＤＣ＝−２５０ｍＡのとき、約２９５０Ｋの色温度が得られ、ＤＣ値がゼロ（ＤＣ値の更なる増加により色温度の高い値は容易に得られるが、この実験は、４０００Ｋに達したとき、終了した）に増加する場合、色温度は４１００Ｋに増加することが、図４Ａから分かる。ＤＣ値が−２５０ｍＡから０ｍＡに変化するとき、ＣＲＩ値は８１から７３に減少することが又、分かる。ＤＣ値が−２５０ｍＡから０ｍＡに変化するとき、ＬＰＷ値は１２６から１１０に減少することが又、分かる。
【００４９】
それ故、図４Ｂの測定結果を図４Ａの測定結果と比較するとき、８０Ｗから９０Ｗへのランプ電力の増加はＤＣ値の全ての設定に対してＣＲＩ値の改善をもたらすことが明らかに分かる。しかしながら、８０Ｗから９０Ｗへのランプ電力の増加の不利点は、ＤＣ値に対する下限、−２５０ｍＡの場合に、色温度範囲の下限が２９５０Ｋまで増加し、小さい値は達成することができず、８０Ｗにおいてランプを駆動することにより、約２８００Ｋの範囲まで減少させることが可能である。この点で、それらの条件下でＤＣ値についての下限、２５０ｍＡは、ＤＣ値の絶対値が更に増加する場合に不所望の塩の輸送が生じた結果、もたらされたものである。
【００５０】
実際、８０Ｗから９０Ｗへのランプ電力の増加は全ての測定ポイントの高温度値（図の左）へのシフトをもたらす。これについては、下の表に示しており、その表は図４Ａの結果及び図４Ｂの結果を含んでいる。
【００５１】
【表１】
2007519175.tif 000003
この結果は、平均電力が増加し、色温度が増加しそして演色評価数が増加する場合、デューティサイクル又はＤＣ値の各々の設定において、次のような事柄がもたらされることが可能である。
【００５２】
上記の結果は又、次のように要約することができる。色温度が一定に保たれる場合、平均電力の増加は演色評価数の増加をもたらす。例えば、８０Ｗにおいて３３００Ｋの色温度はＣＲＩ＝７３で得られる一方、９０Ｗにおいて同じ色温度はＣＲＩ＝７７で得られる。
【００５３】
本発明は、ランプにより発生される光の色温度を変えるためのランプ駆動方法を提供し、それ故、色温度範囲は比較的広い一方、演色評価数は比較的大きい。
【００５４】
特に、本発明のランプ駆動方法は、色温度範囲の下限に対する比較的小さい値、色温度範囲の上限に対する比較的大きい値及び実質的に一定の演色評価数（少なくとも、ＣＲＩ値は一定電力におけるように大きく変化しない）について優位性を提供する。
【００５５】
本発明により提供される方法に従って、電力の設定はデューティサイクルに依存する。デューティサイクルの小さい値に対して、即ち、低い色温度に対応して、電力は比較的小さい。デューティサイクルの大きい値に対して、電力はそれに相応して増加する。
【００５６】
図４Ｃは、本発明に従って、上記と同じランプを用いる実験の結果を示し、ここでは、ドライバ６０により駆動されている。色温度は、２５％乃至５０％の範囲内でデューティサイクルが変化する（即ち、−２５０ｍＡ乃至０ｍＡの範囲内でＤＣ値が変化する）一方、同時に平均電力を変化させることにより、２８００Ｋ乃至４０００Ｋの範囲において変化した。デューティサイクルが２５％に設定されるとき、電力は比較的小さい値、８０Ｗに設定された。デューティサイクルが増加するとき、電力は又、徐々に増加し、ＤＣ値が０に達したとき、電力が比較的大きい値、９０Ｗに設定されるまで、電力における増加はＤＣ値における増加と共に比例する。それらの結果については又、下記の表に示している。
【００５７】
【表２】
2007519175.tif 000004
ＣＲＩ値は色温度範囲全体に亘って実質的に一定に維持されることが明らかに分かる。
【００５８】
図４Ａ及び４Ｂとは対照的に、図４Ｃは、各々の測定点における光出力を示している。
光出力は、実質的に一定のままであって、図４Ａ及び４Ｂの場合より少なくとも一定度が高く維持されることが明らかに分かる。
【００５９】
この実験においては、色線はＣＴ＝２８００Ｋ乃至ＣＴ＝４０００Ｋの範囲内を移動し、電力の最大値はこの色線の軌跡の端点のみにおいて設定された。しかしながら、図４Ａの場合になされたように、０以上にＤＣ値を増加させることにより、色線を４０００Ｋ以下に更に移動させることが可能である。その場合、デューティサイクルと電力設定との間の関係は、電力の最大値が色線の軌跡の新しい端点に達するように変化することが可能である。しかしながら、電力は、４０００Ｋ以上の色温度に対する最大値に維持されることが又、可能である。
【００６０】
デューティサイクルと電力設定の他の関係が適切であることが見出され得ることに留意する必要がある。
【００６１】
特定の実施形態においては、本発明に従ったドライバは、例えば、式又は表の方式で、デューティサイクルと電力設定の間の所定の関係を有するメモリに備えられ手いる。ドライバの制御回路９２は、入力信号を受信し、この入力信号Ｓに基づいてデューティサイクルＤを選択し、前記メモリ９６に記憶されている関係から対応する電力設定を選択するように設計されている。制御回路９２は、前記入力信号に基づいて前記関係により決定される電力設定及びデューティサイクルにおいてランプが動作するように、ダウン変換器６４及び整流器６５を制御するように更に設計されている。このために、制御回路９２は出力電圧センサ９７を備えている。
【００６２】
動作中、ユーザが前記入力信号を変化させるとき、ランプの色温度は、実質的に遅延を伴わないで、それに応じて変化する。ユーザは、それ故、所望の色温度を選択し、この所望の色温度に維持するために入力信号を一定に保つことが可能である。入力信号は、例えば、連続的に変化し、実現可能であるように繰り返して変化する色温度を有する光源を得るように信号生成ユニット（図示せず）により生成される連続的に変化する信号であることが又、可能である。
【００６３】
簡単な実施形態においては、本発明に従ったドライバは、デューティサイクルが変化するとき、固定値に電流強度を維持するように適合されている。ドライバの制御ユニット９２は、入力信号を受信し、この入力信号に基づいてデューティサイクルＤを選択するが、デューティサイクルに依存しない固定値に電力強度を設定するように、設計されている。制御ユニット９２は、前記入力信号に基づいて選択されるデューティサイクル及び前記固定値に対応する一定の電流強度においてランプが動作するように、整流器６５を制御するように更に設計されている。
【００６４】
この簡単な実施形態の更なる実施形態において、制御回路９２は、電流強度の前記固定値を変化させるために第２制御入力９８を有する。これにより、必要に応じて、ユーザは電流強度の固定値の設定を変化させることが可能である。この簡単な実施形態の他の実施形態においては、ダウン変換器６４は制御回路９２により制御可能ではない。事実上、これは、ダウン変換器６４は固定設定を有することを意味する。
【００６５】
この簡単な実施形態においては、シューティサイクルが、低温度から高温度に色線を移動するように増加するとき、粒子分布のシフトはランプ電圧の増加をもたらす。これは、固定電流の大きさにおいてランプ電力の増加に対応する。ランプ電力の増加率は固定電流の大きさに依存することに留意する必要がある。
【００６６】
本発明は上記の例示としての実施形態に限定されるものではなく、同時提出の特許請求の範囲に記載されている本発明の保護範囲内で種々の変形及び修正が可能であることを当業者は理解する必要がある。
【００６７】
例えば、本発明はデューティサイクルに関連して詳述したが、制御回路９２は、制御入力部９３において受信される制御信号Ｓに応じで特定の平均ＤＣ値を設定するように設計されることが又、可能である。
【００６８】
上記において、本発明について、本発明に従った装置の基本的ブロックを示すブロック図に関連して説明した。それらの基本ブロックの１つ又はそれ以上は、基本ブロックの機能が個々のハードウェア構成要素により実行されるハードウェアにおいて実施されることが可能であり、それ故、そのような基本ブロックの機能は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ等のプログラマブル装置又はコンピュータプログラムの１つ又はそれ以上のプログラムラインにより実行されることが可能であることが理解される必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】メタルハライドランプを模式的に示す図である。
【図２】電子安定器を模式的に示すブロック図である。
【図３Ａ】方形波電流動作を示す、時間の関数としてのランプ電流を示すグラフである。
【図３Ｂ】平均ＤＣ電流を得るために電流の大きさの制御を伴う動作を示す、時間の関数としてのランプ電流を示すグラフである。
【図３Ｃ】平均ＤＣ電流を得るためにデューティサイクル制御を伴う動作を示す、時間の関数としてのランプ電流を示すグラフである。
【図４Ａ】従来のドライバを用いて、色線を移動した実験結果を示す色度図である。
【図４Ｂ】従来のドライバを用いて、色線を移動した実験結果を示す色度図である。
【図４Ｃ】本発明に従ったドライバを用いて、色線を移動した実験結果を示す色度図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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