(57)【要約】  ガス放電ランプ２は交流で動作する。正の持続時間τＰの間に正の電流強度ＩＰで正のランプ電流ＩＰが生成される。負の持続時間τＮの間に負の電流強度ＩＮで負のランプ電流ＩＮが生成される。デューティサイクル（Ｄ＝τＰ／（τＰ＋τＮ））は５０％とは異なる。電流比（Ｒ＝ＩＰ／ＩＮ）は１とは異なる。
2007511879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流でガス放電ランプを駆動する方法であり、
正の持続時間（τＰ）の間、正の電流強度（｜ＩＰ｜）を有する正のランプ電流（ＩＰ）を生成するステップと、
前記ランプ電流の方向を変えるステップと、
負の持続時間（τＮ）の間、負の電流強度（｜ＩＮ｜）を有する負のランプ電流（ＩＮ）を生成するステップと
を有する前記方法であって、
デューティサイクル（Ｄ＝τＰ／（τＰ＋τＰ））が５０％とは異なり、電流比（Ｒ＝｜ＩＰ｜／｜ＩＮ｜）が１とは異なる当該方法。
【請求項２】
平均電流（ＩＡＶ）がゼロに実質的に等しい請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記デューティサイクル（Ｄ）及び前記電流比（Ｒ）を変化させることによりランプ特性が変えられ、平均電流（ＩＡＶ）は一定の値に維持される請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記平均電流（ＩＡＶ）の前記一定の値はゼロに実質的に等しい請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記デューティサイクル（Ｄ）と前記電流比（Ｒ）とは実質的に同時に変えられる請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記デューティサイクル（Ｄ）はユーザコマンドに応じて変えられ、前記平均電流（ＩＡＶ）は測定され、前記電流比（Ｒ）は前記平均電流（ＩＡＶ）を一定の値に効果的に維持するために変えられる請求項３記載の方法。
【請求項７】
前記電流比（Ｒ）はユーザコマンドに応じて変えられ、前記平均電流（ＩＡＶ）は測定され、前記デューティサイクル（Ｄ）は前記平均電流（ＩＡＶ）を一定の値に効果的に維持するために変えられる請求項３記載の方法。
【請求項８】
ユーザコマンドに応じて、前記電流比（Ｒ）と前記デューティサイクル（Ｄ）との所定の関係に従った状態で前記電流比（Ｒ）と前記デューティサイクル（Ｄ）とが組み合わせて変えられる請求項３記載の方法。
【請求項９】
ユーザコマンドに応じて、メモリからの情報に基づいて前記電流比（Ｒ）と前記デューティサイクル（Ｄ）とが変えられる請求項３記載の方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法を実行するように設計されたガス放電ランプを駆動する電子ドライバ。
【請求項１１】
ガス放電ランプ、具体的にはＨＩＤランプ、より具体的にはメタルハライドランプ、最も具体的には３又は更に４よりも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方法であり、前記ランプは整流ＤＣ電流を与えられる前記方法であって、
前記ランプ内部の望ましい粒子の分布を得るように、デューティサイクル（Ｄ）を５０％とは異なる値に設定し、電流比（Ｒ）を１とは異なる値に設定するステップを有する当該方法。
【請求項１２】
デューティサイクル（Ｄ）と電流比（Ｒ）との組み合わせは、前記整流電流がゼロに等しい平均電流強度を有するように設定される請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記ランプの効力を変えるため及び／又は前記ランプの色温度を変えるためにデューティサイクル（Ｄ）と電流比（Ｒ）との組み合わせが変えられる請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
前記整流電流の平均電流強度が実質的に一定であるようにデューティサイクル（Ｄ）と電流比（Ｒ）との前記組み合わせが変えられる請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記効力が実質的に向きに依存しないようにランプを動作させる当該方法であり、前記ランプのその時点の向きが決定される請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
前記ランプは垂直方向の向きに配され、デューティサイクル（Ｄ）と電流比（Ｒ）との組み合わせは、偏析を低減する及び好ましくは偏析を無くすように設定される請求項１１記載の方法。
【請求項１７】
デューティサイクル（Ｄ）と電流比（Ｒ）との組み合わせは、偏析を増大するように設定される請求項１１記載の方法。
【請求項１８】
前記ランプは水平方向の向きに配され、デューティサイクル（Ｄ）と電流比（Ｒ）との組み合わせは、粒子の分布のシフトが生じるように設定され、前記ランプの効力を変化させる及び／又は前記ランプの色温度を変化させる請求項１１記載の方法。
【請求項１９】
前記ランプは水平方向の向きに配され、デューティサイクル（Ｄ）と電流比（Ｒ）との組み合わせは、粒子の分布のシフトが生じるように設定され、水平方向ゼロのカラーポイントとは異なる場所にカラーラインに関するカラーポイントを設定する請求項１１記載の方法。
【請求項２０】
前記ランプは垂直方向の向きに配され、デューティサイクル（Ｄ）と電流比（Ｒ）との組み合わせは、粒子の分布のシフトが生じるように設定され、垂直方向ゼロのカラーポイントとは異なる場所にカラーラインに関するカラーポイントを設定する請求項１１記載の方法。
【請求項２１】
デューティサイクル（Ｄ）と電流比（Ｒ）との前記組み合わせは、前記カラーポイントに前記カラーラインを移動させるために変えられる請求項１９又は２０記載の方法。
【請求項２２】
水平方向の向きに配された（１０気圧よりも高い）高圧ランプに対して行われ、約１５００ないし２０００Ｋのオーダーの幅を有する範囲にわたって色温度が変えられる請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
垂直方向の向きに配された（１０気圧よりも高い）高圧ランプに対して行われ、約２５００ないし３０００Ｋのオーダーの幅を有する範囲にわたって色温度が変えられる請求項２１記載の方法。
【請求項２４】
請求項１ないし９又は１１ないし２３のいずれか１項に記載の方法に従ってガス放電ランプ、具体的にはＨＩＤランプ、より具体的にはメタルハライドランプ、最も具体的には３又は更に４よりも大きいアスペクト比でメタルハライドランプを駆動する駆動装置であって、
電流を生成する電流生成手段と、
ランプに接続するための出力部を備えた、前記電流を受け取る整流手段であって、５０％とは異なるデューティサイクル及び１とは異なる電流比（Ｒ）で前記電流を整流するように設けられた当該整流手段と
を有する駆動装置。
【請求項２５】
前記整流手段はゼロに等しい平均電流強度を維持するように設けられた請求項２４記載の駆動装置。
【請求項２６】
前記整流手段は可変デューティサイクルで前記電流を整流するように設けられた請求項２４記載の駆動装置。
【請求項２７】
前記整流手段は平均電流強度を一定に維持するように設けられた請求項２６記載の駆動装置。
【請求項２８】
制御信号を受け取る制御入力部を更に有すると共に、制御入力部において受け取られる制御信号に応答し、それに応じてデューティサイクル（Ｄ）と電流比（Ｒ）との組み合わせを設定する請求項２６記載の駆動装置。
【請求項２９】
前記制御入力部に結合されたモード選択スイッチを備え、このモード選択スイッチは２つ好ましくは３つの切り換え位置を有する請求項２８記載の駆動装置。
【請求項３０】
ゼロに実質的に等しい平均電流強度及びデューティサイクル（Ｄ）と電流比（Ｒ）との所定の組み合わせで整流電流を生成するために設けられ、前記組み合わせは、前記ランプの向きに関連する前記モード選択スイッチの前記切り換え位置に依存する請求項２９記載の駆動装置。
【請求項３１】
前記モード選択スイッチが前記ランプの立っている向きを示す第１の位置（Ｕ）に置かれた場合に前記デューティサイクル（Ｄ）は５０％とは異なる所定の第１の値（ＤＵ）を有し、前記モード選択スイッチが前記ランプのぶら下がっている向きを示す第２の位置に置かれた場合に前記デューティサイクルは５０％とは異なる所定の第２の値（ＤＤ）を有し、ＤＤ≠ＤＵである請求項３０記載の駆動装置。
【請求項３２】
対称形のランプを駆動するために設計され、ＤＤ＝１００％−ＤＵである請求項１８記載の駆動装置。
【請求項３３】
変動可能な粒子の分布のシフトのために構成され、前記制御入力部に結合された制御設定装置を備え、
この制御設定装置は、所定の範囲内において連続的に変えられる制御信号（ＳＵ）を生成するために設けられ、
当該駆動装置は、前記制御信号に応じて前記整流ランプ電流のデューティサイクル（Ｄ）と電流比（Ｒ）との前記組み合わせを連続的に変えるように設けられた
請求項２８記載の駆動装置。
【請求項３４】
前記ランプの最初のフェーズの間、５０％に等しいデューティサイクルで前記電流を生成する請求項２４ないし３２のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項３５】
ガス放電ランプ、具体的にはＨＩＤランプ、より具体的にはメタルハライドランプ、最も具体的には３又は更に４よりも大きいアスペクト比でメタルハライドランプを駆動する、自動的な向きに依存しない効力特性を伴うシステムであり、実質的に向きに依存しない効力でランプを駆動することができる前記システムであって、
請求項２４ないし３３のいずれか１項に記載の駆動装置と、
前記駆動装置の前記制御入力部に結合された少なくとも１つの出力部を備えた位置検出器であって、前記ランプのその時点の向きを検出し、そのような向きを示す制御信号を前記出力部において生成するように設けられた当該位置検出器と
を有する当該システム。
【請求項３６】
前記駆動装置は、前記ランプの向きに関連する前記モード選択スイッチの前記切り換え位置に依存して、デューティサイクル（Ｄ）と５０％との差を設定するために前記位置検出器の出力信号に応答する請求項３５記載のシステム。
【請求項３７】
前記駆動装置は、前記位置検出器の出力信号が前記ランプの立っている向きを示す第１の値を有する場合に５０％とは異なる所定の第１の値（ＤＵ）を有するデューティサイクルを生成し、前記位置検出器の出力信号が前記ランプのぶら下がっている向きを示す第２の値を有する場合に５０％とは異なる所定の第２の値（ＤＤ）を有するデューティサイクルを生成するために前記位置検出器の出力信号に応答し、ＤＤ≠ＤＵである請求項３５記載のシステム。
【請求項３８】
対称形のランプを駆動するために設計され、ＤＤ＝１００％−ＤＵである請求項３６記載のシステム。
【請求項３９】
ランプ組立体のランプキャップを収容する嵌合部を更に有し、この嵌合部は前記整流手段の出力端子に接続された接触部を有しており、前記位置検出器は前記嵌合部に関連している請求項３５記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くは、ガス放電ランプ、具体的にはＨＩＤランプ、より具体的にはメタルハライドランプを駆動する方法及び装置に関する。本発明の観点の多くは他のランプのタイプにも適用可能であるが、本発明は、具体的には、かなり大きいアスペクト比を持つ、すなわち長さ／径の比が３又は更には４よりも大きい（従来、アスペクト比は典型的には２のオーダーである。）メタルハライドランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス放電ランプは広く知られている。一般に、ガス放電ランプは、放電チャンバを密閉封入する光透過容器と、イオン化可能な充填物と、上記放電チャンバ内に互いに対向して配置された電極のペアとを有しており、上記各電極は放電チャンバからランプ容器を介して外部まで延在する関連の電流導体に接続されている。動作中、上記各電極に電圧が印加され、上記電極間においてガス放電が起こり、ランプ電流が電極間を流れる。かなり広い範囲の動作電流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、典型的にはある決まったランプ電圧及びランプ電流において動作し、従ってある決まった公称電力を消費するように設計されている。この公称電力において、上記ランプは規格（nominal）量の光を生成する。ＨＩＤランプは当業者に広く知られているので、ここではより詳細にその構造及び動作について論じる必要はない。
【０００３】
高圧放電ランプは、一般に、整流ＤＣ電流を与える電子バラストにより駆動される。そのようなランプ用の電子バラスト又はドライバは、一般に、ＡＣ電源を受け取る入力部と、ＡＣ電源電圧を整流電圧に整流する整流器（rectifier）と、整流電圧をより高い定電圧に変換するＤＣ／ＤＣアップコンバータと、上記より高い定電圧をより低い定電圧（ランプ電圧）及びより高いＤＣ電流（ランプ電流）に変換するダウンコンバータと、上記ＤＣ電流の向き及びＤＣ電圧の極性を定期的に変化させる整流子（commutator）とを有している。上記ダウンコンバータは電流ソースとして作用する。一般に、上記整流子は約１００Ｈｚのオーダーの周波数において動作する。従って、原則的には、上記ランプは、通常、一定の電流の大きさで動作し、ランプ電流は、対称であるように非常に短い時間（整流期間）内に定期的に向きを変える。すなわち、電極は、各電流期間の５０％の間カソードとして動作し、各電流期間の他の５０％の間アノードとして動作する。この動作のモードは、矩形波電流動作として示される。概してランプ電流は矩形波電流動作においてゼロであることが当業者には明らかであるべきである。
【０００４】
米国特許第６，３６９，５１８号公報には、電極の温度及び従って最も低い場所の温度を制御するためにデューティサイクルが形成されるシステムについて説明されている。
【０００５】
メタルハライドランプの１つの問題は、その水平方向における挙動が垂直方向における挙動と異なることである。水平方向の向きにおいては、粒子の空間分布はほぼ均一である。垂直方向の向きでは、粒子の空間分布はランプの軸に沿った場所に依存する。偏析として示されるこの現象は対流及び拡散のような物理的な作用により生じ、これらはともに、ランプ内部の雰囲気の状態により決定される。偏析の量は圧力及びイオン化可能な充填物の材料の種類のような環境に依存する。上記偏析作用は、電極の間隔を大きくする、すなわちアスペクト比を大きくするに従って大きくなる。
【０００６】
メタルハライドランプでは、原子により光が生成されるので、偏析は、光の強度及び光の色がランプの中心軸に沿ってもはや一定ではないという結果、並びに、ランプの全体の光及び技術的特性が水平方向に動作する際に得られるランプの全体の光及び技術的特性とは異なるという結果になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の全体的な目的は、垂直方向におけるメタルハライドランプの光生成能力に影響を及ぼすことができるようにすることである。
【０００８】
より具体的には、本発明は、メタルハライドランプの効力（efficacy）に影響を及ぼすことを目的としている。
【０００９】
１つの観点においては、本発明は、偏析の作用を打ち消し、理想的にはランプの中心軸に沿った光の強度及び光の色をできる限り一定に保つことを目的としている。特別な目的では、本発明は、ランプの向きに依存しない一定の効力を自動的に維持するランプ組立体を提供することを目的としている。
【００１０】
他の観点においては、本発明は、メタルハライドランプにより生成される光の強度及び好ましくは色温度にも影響を及ぼすことを目的としている。特別な目的では、本発明は、非常に大きい範囲にわたって色温度を変化させることが可能である変動可能な色温度を伴うランプ組立体を提供することを目的としている。
【００１１】
具体的には、本発明は、メタルハライドランプの効力及び／又は色温度のようなランプ特性に影響を及ぼし、ゼロレベルに維持されるＤＣ成分を持つランプ電流でランプを駆動することを目的としている。特別な目的では、本発明は、ランプ組立体に、非常に大きい範囲にわたって色温度を変化させる一方でランプ電流のゼロＤＣ成分を維持することが可能である変動可能な色温度を与えることを目的としている。
【００１２】
しかしながら、本発明の原理は、任意の一定レベルにおけるランプ電流のＤＣ成分を維持するために適用可能でもある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の重要な観点によれば、メタルハライドランプは、５０％とは異なるデューティサイクルＤと１とは異なる電流比Ｒとを持つ整流電流で動作する。上記デューティサイクルＤ及び電流比Ｒは、概してランプ電流のＤＣ成分が所望の値、好ましくはゼロを有するように互いに関連して選択される。
【００１４】
本発明の他の重要な観点によれば、メタルハライドランプは、５０％とは異なるデューティサイクルＤと１とは異なる電流比Ｒとを持つ整流電流で動作する。効力及び／又は色温度を変化させるために、上記デューティサイクルＤ及び電流比Ｒは、概してランプ電流のＤＣ成分が一定、好ましくはゼロに維持されるように同時に変えられる。その結果、ランプのタイプに依存して、ランプ電流のＤＣ成分を変化させることなく効力及び／又は色温度が変えられる。
【００１５】
本発明のこれらの観点、特徴及び利点、並びに他の観点、特徴及び利点は、以下の詳細な説明により図面を参照して更に説明される。各図面において、同一の参照符号は、同一又は類似の部品を意味している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
まず最初に、図１ないし図４を参照して、メタルハライドランプの一般的な動作及びランプの向きの重要性が説明される。
【００１７】
図１は、参照符号１で全体的に示されているメタルハライドランプの可能な実施の形態を模式的に示している。このランプ１は光透過容器２を有しており、光透過容器２は、図示されている実施の形態では、円筒形状を有し、内径Ｄｉを有している。しかしながら、他の形状も可能である。本発明の状況の中では必須ではないが、容器２はセラミック材料から作られていることが好ましく、代替として、容器２は石英から作られ得る。容器２は、その長手方向の端部において、融和性（compatible）材料のプラグ又はエンドキャップ３，４により密閉されている。容器２とプラグ及び／又はエンドキャップ３，４とが、容器２の内径Ｄｉに等しい径を有すると共に、各エンドキャップ３，４間の距離により決定される軸長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として定義される。
【００１８】
放電チャンバ５の内部には、２つの電極６，７が、容器２の中心軸とほぼ位置合わせされて相互距離ＥＡで配されている。電極６，７からエンドキャップ３，４にかけて電極導体８，９がそれぞれ密閉状態で延在している。エンドキャップ３，４が石英から作られる場合、導体８，９はこの石英に鋳込みされ得る。典型的には、電極６，７は電極導体８，９の材料とは異なる材料から作られ、例として、電極６，７はタングステンから作られている。
【００１９】
放電容器２の内部、すなわち放電チャンバ５内には、イオン化可能な充填物が配されている。定常状態における動作中、上記充填物は、典型的にはかなりの量の水銀（Ｈｇ）を有する雰囲気を有している。典型的には、上記雰囲気は、キセノン（Ｘｅ）及び／又はアルゴン（Ａｒ）のような成分も有している。実際の例では、放電容器２内部の全体の圧力が１ないし２気圧のオーダーである場合、アルゴン及びキセノンは１：１の比で存在する。他の実際の例では、上記全体の圧力が１０ないし２０気圧のオーダーである場合、放電チャンバは水銀及びかなり少量のアルゴンを含んでいる。以下に、商業化可能なランプのそれらの例が、相対的に低圧のランプ及び相対的に高圧のランプとしてそれぞれ示される。
【００２０】
放電容器２は、１つ又はそれ以上の金属ハロゲン化物質も含有している。これらは臭化物又は他のハロゲン化物を有し得るが、これらの物質は典型的にはヨウ化物を有している。そのような可能な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。他の物質も可能である。
【００２１】
金属ハロゲン化物は、過剰量の塩を有する飽和した系として与えられ、ランプの動作中、放電チャンバ５内に金属化塩の塩のプールが存在する。以下において、上記塩のプールは放電チャンバ５内の最も低い場所に位置すると仮定される。
【００２２】
動作中、放電は各電極６，７の間において広がる。放電の高い温度のために、上記物質はイオン化され、光を生成する。生成される光の色は、それぞれの物質に関して異なり、例えば、ヨウ化ナトリウムにより生成される光は赤であり、ヨウ化セリウムにより生成される光は緑である。典型的には、ランプは好適な物質の混合物を含んでおり、この混合物の組成、すなわち上記物質のアイデンティティ及び相互比は、特定の所望の全体色を得るように選択される。
【００２３】
図２は、好ましくは標準的なランプの嵌合部（図示せず）に回して取り付ける標準的なランプ接続キャップ１２を一端部に有するバルブ又は蓋体１１に取り付けられたランプ１を示している。このランプ１は、バルブ１１と軸方向に位置合わせされている。ランプ１は、好ましくは上記電極導体８，９にそれぞれ接続されるとともに、キャップ１２の電気的な接触部に電気的に接続された２つの支持導体１３，１４により支持されている。
【００２４】
ランプ１とそれを取り囲むバルブ１１との組み合わせは、以下においてランプ組立体１０として示される。
【００２５】
図２は、水平方向の向きの、すなわち放電容器２の中心軸が水平方向に位置するランプ組立体１０を示している。この向きでは、電極６，７間の放電は水平方向に向けられたアーク軸を有する。この向きでは、放電容器２の中心軸に沿った放電容器２内の粒子の空間的な分布が、図３において水平方向のラインＨにより示されているようにほぼ均一である。図３は、部分的な粒子の圧力又は粒子の濃度を放電容器２の中心軸に沿った場所の関数として示したグラフである。上記場所は、図３の水平軸により表されており、参考のためにエンドキャップ３，４及び電極６，７の位置が示されている。このグラフは、専ら電極６，７間の空間、すなわちアークの場所に関連している。
【００２６】
実際には、上記イオン化可能な成分の混合物の組成は、各個々のイオン化可能な成分の分圧が異なる値を持つように変わり得るが、これは図３には示されていない。この説明では、部分的な成分の圧力の正確な値は問題ではなく、従って図３の垂直軸はいかなる目盛りも示していないことに注意されたい。上記水平方向のラインＨのレベルにおいてのみ、値１００％が目盛られている。この値は、部分的な成分の圧力がランプの軸に沿って達する「最大」値に対応する。このように、全ての部分的な成分の圧力はランプの軸に沿ってほぼ一定である（及び従って最大値に等しい）ので、全ての互いに異なる分圧は、１つの水平方向のラインＨによってのみ図３に示されている。
【００２７】
上記ランプのある場所におけるランプ１の発光特性は、その場所におけるイオン化可能な成分の分圧に依存することを認識することが重要である。上記ある場所における特定の成分の分圧が高いほど、この特定の成分に対応する特定のスペクトル特性を有するより多くの光が生成される。従って、ランプの中心軸に沿った上記成分の分圧が図３のラインＨにより示されているように一定であれば、ランプ１の発光特性も概してランプ１の中心軸に沿って一定、すなわち一定の光強度及び一定の色である。
【００２８】
図４は、ランプ１の垂直方向の向きに関連する偏析の問題を示している。図４は、図３と比較可能であり、参考のためにランプ１の水平方向の向きに対応する水平方向のラインＨが同様に示されている。他の点では、図４は、ランプ１の垂直方向に関連しており、その場合、燃焼アークは垂直方向に向けられたアーク軸を有する。図示されている例では、第２の電極が下方電極であり、第1の電極が上方電極であると仮定されており、これは図１の説明に対応する。曲線（Ａ）ないし（Ｅ）は、この条件において部分的な粒子の圧力は一定ではなく、場所に依存することを示している。より具体的には、部分的な粒子の圧力は下部電極７からの垂直方向の距離が大きくなるにしたがって減少する。この現象は、当業者には明らかであるように、自然現象であり、放電チャンバ５内において生じる対流及び拡散の組み合わせにより引き起こされる。
【００２９】
偏析の影響は多かれ少なかれ深刻であり、これは状況に依存する。一般に、上記影響は放電チャンバ５内の圧力の増大にともなってますます深刻になる。例えば、曲線（Ａ）は１ないし２気圧のオーダーのかなり低い圧力状態に関連し、曲線（Ｅ）は１０ないし２０気圧のオーダーのかなり高い圧力状態に関連している。
【００３０】
更に、偏析の影響はランプの一端部（図示されている例では上端部）において最も顕著である傾向にある。下方電極７の近くでは、この例では粒子の濃度はほぼ「標準」である。すなわち水平方向の状態と等しい。これは、下方電極７の場所において、全ての曲線が水平方向のラインＨで互いに交差することにより示されている。他の場所においては、粒子の濃度は、下方電極７の近くでは上記値からずれており、このずれは、下方電極７からの距離が大きくなると増大し、上方電極６の近くにおいて最大のずれとなる。一般に、上記影響は、放電チャンバ５の長さＬｉの増大にともなってますます深刻になる。
【００３１】
更に、偏析の程度は、同じランプ内の異なる成分に関して等しくない。例えば、ヨウ化セリウムの場合の偏析は、ヨウ化ナトリウムの場合の偏析よりも深刻であり、曲線（Ｂ）はヨウ化セリウムを表し、曲線（Ａ）はヨウ化ナトリウムを表している。しかしながら、これは、必ずしもヨウ化ナトリウムの分圧がヨウ化セリウムの分圧よりも常に高いということを意味するわけではない。
【００３２】
当業者には明らかであるように、ある単位空間内において生成される光の量はそのような単位空間内において粒子を生成する光の量に比例するので、偏析はランプ１の効力に影響を及ぼす。従って、偏析は、概してランプの光出力の低下を引き起こす。また、偏析はランプの長さに沿った光強度の不均一な分布を引き起こし、より具体的には、ランプの高い部分がランプの低い部分よりも少ない光を生成する。
【００３３】
ランプが１種類のみの光生成物質を含む場合、既述したことが当てはまる。物質の混合物の場合にも上述したことは当てはまるが、先に説明したように、混合物の種々の成分に関して異なる程度に当てはまる。ランプにより生成される光の全体的な色の印象は、混合物の種々の成分からの光の寄与に依存するので、偏析は、概してランプにより生成される光の色の変化をもたらす一方で、他方ではランプの長さに沿って不均一な色の分布を引き起こす。
【００３４】
この作用はランプ１の上端において最も顕著であり、ランプの下端における状態は標準のようである。図４に示されているように、下方電極７において、光生成成分の相対的な分圧は、水平方向の状態の向きにほぼ対応し、生成される光は設計見込みに従う。対照的に、上方電極６では、相対的な分圧は水平方向の向きの状態からずれ、ずれの程度はそれぞれの成分に関して異なる。例えば、所定の比におけるヨウ化ナトリウムとヨウ化セリウムとの混合物を含有するランプの場合、ヨウ化ナトリウムにより生成される赤みを帯びた光の量（例えば曲線（Ａ））は、上方電極６においては、上方電極付近のナトリウム原子の低下した濃度のために減少する一方で、ヨウ化セリウムにより生成される緑色を帯びた光の量（例えば曲線（Ｂ））もセリウム原子の低下した濃度のために減少する。上方電極６においては、赤みを帯びた光の強度も緑色を帯びた光の強度も低減するので、上方電極６周辺の全体の光強度は低減する。緑色を帯びた光の減少は赤みを帯びた光の減少よりも多いので、上方電極６の周辺において生成される光の色の全体の印象は赤みをも帯びた方にシフトする。
【００３５】
曲線（Ｄ）及び曲線（Ｅ）は、上方電極６周辺のある量の空間は任意の光生成イオンがほとんど無い程に偏析が深刻であることを示している。存在するものは、水銀バッファガスにより生成されるバックグラウンドグローである。
【００３６】
本発明は、電界がイオンの移送を引き起こし、結果として反対方向に同じ成分の原子の移送も引き起こすという認識に基づいている。これは、以下のように模式的に説明され得る。図５に示されているように、上述の互いに垂直方向に配置された２つの電極５６，５７を考えると、上方電極５６は下方電極５７に対して負に帯電している。これらの電極間の電界は矢印Ｅにより示されている。正に帯電した粒子Ｐ＋は、負に帯電した上方電極５６の方に粒子を引っ張る力を感じる。平衡状態では、正に帯電した粒子の群（cloud）５８が上方電極５６の付近に形成され、上方電極５６の負の電荷を効果的にシールドし、電界Ｅを低減する。
【００３７】
既述したことは、直流の場合に当てはまる。交流又は交互の電流の向きを持つ「定」電流の場合には、帯電した粒子は、電流期間の第１の部分の間に１つの電極の方へ運ばれ、電流期間の第２の部分の間に他の電極の方へ運ばれる。帯電した粒子は、対流及び／又は重力から生じる力、並びにランプの上記電荷の群によりもたらされる力もまた感じる。
【００３８】
本発明は、放電チャンバ内の粒子の分布を操作することによりメタルハライドランプによって生成される光（量及び／又は色温度）を操作する。具体的には、本発明の一実施の形態によれば、５０％とは異なるデューティサイクルかつ１とは異なる電流比でランプ電流が生成され、これは概して電流のＤＣ成分がゼロ値を有するように選択される。ここで、より詳細に説明されるように、上記電流比は、正の電流の大きさと負の電流の大きさとの比として定義される。ランプのタイプに依存して、デューティサイクルと電流比とを組み合わせて変化させ、ゼロにおける電流のＤＣ成分を維持することは、粒子の分布の変化をもたらし、従って色温度及び／又は効力の変化をもたらす。
【００３９】
以下は、本発明によるドライバ装置の可能な実施の形態の説明である。図６は、ランプ１を駆動するドライバ装置又は電子バラスト６０を模式的に示すブロック図である。電子バラスト又はドライバ１は、典型的には、ＡＣ電源を受け取る入力部６１と、ＡＣ電源電圧を整流する整流器６２と、整流された電源電圧をより高い定電圧に変換するＤＣ／ＤＣアップコンバータ６３と、上記より高い定電圧をより低い定電圧（ランプ電圧）及び対応する定電流（ランプ電流）に変換するダウンコンバータ６４と、非常に短時間（整流期間）内に上記ＤＣ電流の向き及びＤＣ電圧の極性を規則的に変換させる整流子６５とを有している。
【００４０】
一般に、ドライバは、その出力が、交番する電流の向きであるが、一定の電流の大きさで、５０％のデューティサイクルを有して、すなわち、電流は電流期間の５０％の間１つの方向を持ち、電流期間の残りの間反対の方向を持って電流ソースを構成すると考慮されるように設計される。従って、各ランプ電極は、各電流期間の５０％の間カソードとして動作し、各電流期間の他の５０％の間アノードとして動作し、平均電流ＩＡＶはゼロに等しい。図７Ａは、ランプ電流ＩＬを時間の関数として示したグラフであり、上記矩形波電流動作を説明している。ランプ電流の大きさはほぼ一定（ＩＮＯＭ）のままであるが、電流の向きが定期的に変化する（これは、正から負への及び負から正への電流の符号の変化として示されている。）ことが明らかに示されている。
【００４１】
以下において、一方の向きを持つ電流は「正の」電流ＩＰとして示され、反対の向きを持つ電流は「負の」電流ＩＮとして示され、どちらの電流の向きが「正」の表示と関連するかは任意である。
【００４２】
また、「正の」電流ＩＰの電流強度は「正の」強度｜ＩＰ｜として示され、「負の」電流の電流強度は「負の」強度｜ＩＮ｜として示される。電流比Ｒは、Ｒ＝｜ＩＰ｜／｜ＩＮ｜として定義され、矩形波電流動作の場合、Ｒ＝１である。
【００４３】
更に、「正の」電流ＩＰの持続時間は「正の」持続時間τＰとして示され、「負の」電流ＩＮの持続時間は「負の」持続時間τＮとして示される。電流期間ｔはｔ＝τＰ＋τＮである。デューティサイクルＤはＤ＝τＰ／ｔとして定義され、矩形波電流動作の場合、Ｄ＝５０％である。
【００４４】
図７Ｂは、色温度を変化させる１つの可能性を示したグラフである。このケースでは、正の強度｜ＩＰ｜が負の強度｜ＩＮ｜と異なるが、電流は５０％のデューティサイクルを有している。従って、Ｒ≠１かつＤ＝５０％である。平均電流ＩＡＶはゼロとは異なる（破線により示されている。）ことが分かる。電流強度は単位時間当たりに移送される粒子の数に比例するので、負の電流の間よりも正の電流の間に多くの粒子が移送され、概して平均電流ＩＡＶに比例した粒子の移送が生じる。粒子の移送に関するこのメカニズムは、以下、「電流比メカニズム」という表現により示される。
【００４５】
図７Ｃは、色温度を変化させる第２の可能性を示したグラフである。このケースでは、正の強度｜ＩＰ｜は負の強度｜ＩＮ｜と等しいが、電流が５０％とは異なるデューティサイクルを有している。従って、Ｒ＝１かつＤ≠５０％である。平均電流ＩＡＶはゼロとは異なる（破線ＩＡＶにより示されている。）ことが分かる。デューティサイクルの正の半分及び負の半分の両方において、単位時間当たりに移送される粒子の数は同じであるが、正の持続時間τＰは負の持続時間τＮよりも長いので、デューティサイクルの負の半分の間よりも正の半分の間に多くの粒子が移送され、概して平均電流ＩＡＶに比例した粒子の移送が生じる。粒子の移送に関するこのメカニズムは、以下、「デューティサイクルメカニズム」という表現により示される。
【００４６】
以下に実証されるように、結果として得られる粒子の分布のシフトは、上記電流比メカニズムとデューティサイクルメカニズムとに関して同じではない。ランプ電圧がランプ電流からほぼ独立しているという点において可能な説明が見出され得る。従って、上記電流比メカニズムのケースでは、デューティサイクルが５０％と等しいと、平均ランプ電圧はゼロにほぼ等しい。これに対して、上記デューティサイクルメカニズムのケースでは、平均ランプ電圧がゼロとは異なり、デューティサイクルに比例し、これは帯電した粒子の群についての正味の力（net force）をもたらす。
【００４７】
本発明は、平均電流がゼロに維持されるようにデューティサイクルＤ及び電流比Ｒの両方を変化させることを提案している。これは、本発明によるランプ電流の一例を表すグラフを示した図１０に示されている。この例では、
・電流期間は１０ｍｓ（１００Ｈｚ）である。
・正の電流持続時間τＰは４ｍｓに等しい。
・負の電流持続時間τＮは６ｍｓに等しい。
・正の電流強度｜ＩＰ｜は５２８ｍＡに等しい。
・負の電流強度｜ＩＮ｜は３５２ｍＡに等しい。
【００４８】
従って、電流比Ｒ＝｜ＩＰ｜／｜ＩＮ｜は１．５に等しく、比τＮ／τＰも１．５に等しい。そのようなケースでは、式
ＩＡＶ＝｜ＩＰ｜・τＰ−｜ＩＮ｜・τＮ／（τＰ＋τＮ）  （１）
に従って、平均電流ＩＡＶはゼロに等しいことが容易に分かる。
【００４９】
実験１
最初の実験では、１つの実験用のＨＩＤランプが約７５Ｗのランプ電力、１００Ｈｚの整流周波数を有するランプ電流で駆動された。デューティサイクルはＤ＝５０％で設定され、電流比はＲ＝１で設定され、平均電流ＩＡＶはゼロであり、平均ランプ電圧は約ゼロであった。ランプの実効電圧は約１７０Ｖであり、ランプの実効電流は約４４０ｍＡであった。光の色温度が測定され、約２７５０Ｋのようであった。この結果は、色温度（縦軸）を平均ランプ電流（横軸）の関数として示したグラフである図８において符号１８１として示されている。また、ランプの効力が測定され、約８３ｌｍ／Ｗのようであった。この結果は、効力（縦軸）を平均ランプ電流（横軸）の関数として示したグラフである図９において符号１９１として示されている。
【００５０】
実験２
２番目の実験では、同じランプを用いて、デューティサイクルをＤ＝５０％で一定に保持し、平均ランプ電圧をゼロで一定に保持し、平均ランプ電流ＩＡＶのＤＣシフトを得るために電流比が変えられた。平均ランプ電流ＩＡＶとの相関から光の色温度が測定され、その結果は図８に曲線１８２としてプロットされている。また、平均ランプ電流ＩＡＶとの相関から効力が測定され、その結果は図９に曲線１９２としてプロットされている。電流比Ｒ≒２．６（｜ＩＰ｜＝７０６ｍＡ，｜ＩＮ｜＝２７０ｍＡ）において、平均ランプ電流｜ＩＡＶ｜≒２１８ｍＡで約３９３０Ｋの色温度及び約６６ｌｍ／Ｗの効力が達成された。このケースでは、ランプの実効電圧が約１８０Ｖまで上昇し、ランプの実効電流が約４９０ｍＡまで上昇した。
【００５１】
実験３
３番目の実験では、同じランプを用いて、ランプ電流の大きさを４４０ｍＡでほぼ一定に保持し、ランプ電圧の大きさを１７０Ｖでほぼ一定に保持し、平均ランプ電流ＩＡＶのＤＣシフト及び平均ランプ電圧のシフトを得るためにデューティサイクルが変えられた。平均ランプ電流ＩＡＶとの相関から光の色温度が測定され、その結果は図８に曲線１８３としてプロットされている。また、平均ランプ電流ＩＡＶとの相関から効力が測定され、その結果は図９に曲線１９３としてプロットされている。平均ランプ電流｜ＩＡＶ｜≒９６ｍＡにおいて約４２５０Ｋの色温度及び約６５ｌｍ／Ｗの効力が達成された。このケースでは、ランプの実効電圧が約１７５Ｖまで上昇し、ランプの実効電流が約４３０ｍＡまで減少し、平均ランプ電圧が約４０Ｖまで上昇した。
【００５２】
以下の式が当てはまることに注意されたい。
｜ＩＡＶ｜＝｜１−２δ｜・｜Ｉｒｍｓ｜及び｜ＶＡＶ｜＝｜１−２δ｜・｜Ｖｒｍｓ｜（但し、δ＝τ１／（τ１＋τ２））
【００５３】
上記各実験の結果を比較すると、色温度の変化を得るため又は効力の変化を得るために、デューティサイクルＤを変化させることにより平均電流を変化させることは、電流比Ｒを変化させることにより平均電流を変化させることよりも非常に効率的であることが容易に分かる。例えば、電流比を１から０．６６に変えることにより平均電流をゼロから−９０ｍＡに変化させることは、２７５０Ｋから約３２００Ｋへの色温度の変化、すなわち＋４５０Ｋの変化をもたらすのに対して、デューティサイクルＤを５０％から約４０％に変えることにより平均電流をゼロから−９０ｍＡに変化させることは、２７５０Ｋから約４１００Ｋへの色温度の変化、すなわち＋１３５０Ｋの変化をもたらす。これは、色のバリエーションを得るために必要とされる異なるメカニズム（「デューティサイクルメカニズム」及び「電流比メカニズム」）により説明され得る。
【００５４】
実験４
４番目の実験では、同じランプを用いて、平均ランプ電流ＩＡＶをゼロで保持し、デューティサイクル及び電流比が変えられた。デューティサイクルＤとの相関から光の色温度が測定され、その結果は図１１に曲線１８４としてプロットされている。また、デューティサイクルＤとの相関から効力が測定され、その結果は図１２に曲線１９４としてプロットされている。これらの曲線は、ランプ特性を変化させ、同時に平均ランプ電流ＩＡＶをゼロで保持することが可能であることを明らかに示している。
【００５５】
得られる定量的効果、例えばどのデューティサイクルにおいてどの色温度が達せられるかは、例えばランプのタイプ及び電流強度のような動作条件に依存し得ることに注意されたい。
【００５６】
本実験においては、図１１及び図１２の結果を図８及び図９の結果と比較して少なくとも１つの利点が得られる。色温度が基準の特徴として用いられると、対応する効力は実験４の場合により高い。
【００５７】
図１３は、本発明によるランプの制御を実行する電子ランプドライバ１６０の模式的なブロック図である。このドライバは制御器１５０を有しており、制御器１５０はユーザ入力装置１５２からユーザコマンドＳｕを受け取る入力部１５１を備えている。具体的な実施の形態では、ユーザ入力装置１５２はポテンショメータであり得る。制御器１５０は、整流子６５に結合され、整流子６５のデューティサイクルを設定する第1の制御出力部１５５を備えている。制御器１５０は、更に、ダウンコンバータ６４に結合され、ランプの電流強度を制御する第２の制御出力部１５４を備えている。制御器１５０は、平均ランプ電流ＩＡＶがゼロに維持されるように制御信号ＳＤ，ＳＩを適応させるよう設計されている。必要に応じて、制御器１５０は、平均ランプ電流がゼロとは異なる一定のレベルに維持されるように制御信号を適応させるよう設計されることが可能であることに注意されたい。
【００５８】
１つの実施の形態では、制御器１５０は、実際の又は平均のランプ電流を示す測定信号ＳＬを与えるランプ電流センサ１５９、例えばランプと直列に結合された抵抗器に関連しており、上記測定信号ＳＬは、電流センサ入力部１５８において制御器１５０により受け取られ、電流フィードバックループを与える。制御器１５０は、ユーザコマンドＳＵの受信に応じてデューティサイクルＤの設定を変えるために第１の制御信号ＳＤの設定を変え、測定信号ＳＬに応じて平均ランプ電流ＩＡＶを一定のレベルに維持するために第２の制御信号ＳＩを変え得る。代替として、制御器１５０は、ユーザコマンドＳＵの受信に応じて電流比Ｒの設定を変えるために第２の制御信号ＳＩの設定を変え、測定信号ＳＬに応じて平均ランプ電流ＩＡＶを一定のレベルに維持するために第１の制御信号ＳＤを変えてもよい。
【００５９】
他の実施の形態では、上記制御器は例えばテーブルの形態の情報を含むメモリ１５６と関連しており、この情報は、例えばデューティサイクルＤと電流比Ｒとの関係を含むか、又は例えば一方では入力信号と他方では第1の制御信号ＳＤ及び第２の制御信号ＳＩの設定値との関係を含んでいる。上記情報は、予め決められた情報であり、製造者により与えられる。制御器１５０は、ユーザコマンドＳＵの受信に応じてデューティサイクルＤの設定を変えるために第１の制御信号ＳＤの設定を変え、それに応じて上記メモリ１５６の情報に基づいて第２の制御信号ＳＩを変え得る。代替として、制御器１５０は、ユーザコマンドＳＵの受信に応じて電流比Ｒの設定を変えるために第２の制御信号ＳＩの設定を変え、それに応じて上記メモリ１５６の情報に基づいて第１の制御信号ＳＤを変えてもよい。そうでなければ、ユーザコマンドＳＵの受信に応じて、制御器１５０は、上記メモリ１５６の情報に基づいて第２の制御信号ＳＩの設定と第１の制御信号ＳＤの設定とを同時に変えてもよい。
【００６０】
１つの観点では、本発明は、垂直方向の向きに取り付けられた場合の水平方向の動作に関して意図された、典型的には低圧ランプ（１〜２気圧）において生じるような低減された効力を招くランプの特性に影響を及ぼす偏析の問題に目を向けられている。本発明のこの観点により、偏析の低減及び従って効力の改善を可能にする手段が設けられている。ランプの効力が、異なるランプの向きにおいてさえも要望通りに制御され、ある所定の値に設定され得るランプシステムを提供することさえも可能である。効力がランプの向きとは無関係に自動的に一定に維持されるランプシステムを提供することさえも可能である。
【００６１】
メタルハライドランプは、動作中、ランプ内部のある場所において塩のプールを含んでいることに注意されたい。この塩のプールは、粒子の２つの流れ、すなわちプールに入ってくる粒子の流入及びプールを出ていく粒子の流出の影響下にある。定常状態では、上記流入及び流出は平衡が保たれている。ランプ電流のデューティサイクルＤ及び電流比Ｒが変化すると、上記流入又は流出が影響を及ぼされ、これはデューティサイクルの各部分における電流成分の大きさ及び向きに依存する。定常状態では、流入と流出との新しい平衡が確立され、これはランプ内の新しい粒子の分布に関連する。
【００６２】
デューティサイクルＤと電流比Ｒとの組み合わせは、偏析を増大させるように慎重に選択され得る。そのケースでは、より多くの粒子が塩のプールに入るように平衡がシフトする。しかしながら、本発明の具体的な実現においては、デューティサイクルＤと電流比Ｒとの組み合わせは、上述した偏析の作用を効果的に取り除くか又は少なくとも低減するように選択される。この趣旨で、偏析を補償するためにイオンの流れは塩のプールから遠くに向けられなければならない。このケースでは、上方電極６が概して下方電極７に対して負であるべきである。
【００６３】
また、１つの特定のランプ試料に関して、１つの特定の最適なデューティサイクルに対応する１つの特定の最適な電界が存在する。この最適なデューティサイクルは同じタイプの異なるランプに関してほぼ同じであり、この最適値は製造者により実験に基づいて決定され得る。従って、特定の電極（例えばＵＰ（Ｕ）又はＤＯＷＮ（Ｄ）である第1の電極６）に対応する水平方向の位置（Ｈ）又は垂直方向の位置（Ｕ，Ｄ）それぞれにおいてランプ１を動作させる対応する３つの切り換え位置（position）Ｕ，Ｈ，Ｄを有するモード選択スイッチ１６７を駆動装置１６０に与えることが可能である。
【００６４】
ランプ１が垂直方向の向きに取り付けられる場合、ユーザはモード選択スイッチ１６７をＵ位置又はＤ位置に設定することができ、これは、電極がＵＰであるかＤＯＷＮであるかに依存する。通常、これは、キャップ１２に下向きに取り付けられたランプのバルブ１１（ランプバルブは「立っている」。）又はキャップ１２に上向きに取り付けられたランプのバルブ１１（ランプバルブは「ぶら下がっている」。）に対応している。ドライバ１６０は、デューティサイクルＤ（Ｄ≠５０％）と電流比Ｒ（Ｒ≠１）との所定の最適な組み合わせを生成することによりこの選択に応答する。
【００６５】
ランプが対称形である場合、立っているバルブのケースにおける偏析はぶら下がっているバルブのケースにおける偏析と等しく、その場合、上り方向の補正のための電流の設定値は、下り方向に関する電流の設定値と比較可能である。ランプが対称形ではない場合は、これら２つの電流の設定値は互いに異なる。
【００６６】
ある電極（７；６）が他の電極（６；７）に対して正である期間の持続時間がそれぞれ（Ｔ７；Ｔ６）として示されるとすると、合計の電流期間はＴＴ＝Ｔ７＋Ｔ６である。ここで、（モード選択スイッチ１６７がＵ位置である場合に対応する）デューティサイクルＤＵは、比Ｔ７／ＴＴとして定義され、（モード選択スイッチ１６７がＤ位置である場合に対応する）デューティサイクルＤＤは、比Ｔ６／ＴＴとして定義される。対称形のランプの場合には、ＤＤ＝１−ＤＵである。
【００６７】
上述した実施の形態では、モード選択スイッチ１６７はユーザが制御可能である。しかしながら、本発明は、好ましい実施の形態において、その時点のランプの向きに適合する水平方向の動作と同等の最適な動作条件が自動的に設定される、メタルハライドランプを用いて光を生成するシステムも提供する。これは、ユーザがある規定されたランプの向きにより制限されないだけではなく、ユーザはランプドライバに関する最適な動作条件を選択する必要がないことを意味する。すなわち、ランプを配置するためにユーザが要求するどの向きにおいても、ドライバは最適な動作モードにおいて動作するよう自動的に適合することを意味する。
【００６８】
そのようなシステムが、図１４に示されている。このシステム１７０は、図１３に関連して上述したようなランプドライバ又はバラスト１６０であるが、ユーザが制御可能なモード選択スイッチ１６７を備えていない当該ランプドライバ又はバラスト１６０を有している。このシステム１７０は、それ自体は知られているようなランプ組立体１０のランプキャップ１２を収容する嵌合部１６８を更に有しており、嵌合部１６８は整流子６５の出力端子に接続された接触部を備えている。
【００６９】
このシステム１７０は、ランプ１のその時点の向きを検出し、そのような向きを示す制御信号Ｓを制御器１５０に与える位置検出器８０を更に有しているが、ランプドライバ１６０は、上記方向検出器により検知されるようなその時点のランプの向きに対応する最適な動作条件に従ってランプを駆動する。この点において、ドライバの応答性は上述した応答性と同じであり、これは当業者には明らかであろう。
【００７０】
原則的には、向きを示す検出可能な信号を生成するのに好適な任意の検出器が用いられ得る。図１５は、そのような方向検出器の可能な実施の形態を示している。この実施の形態では、方向検出器８０は、大きい径の溝部８２を有する中心部を持つ例えばガラスから作られた円筒形のコンテナ８１を有している。このコンテナ８１は、密閉されており、少量の電気伝導性の液体（例えば水銀）８３を含有している。コンテナ８１の第１の軸端部の近傍においてコンテナ８１の内部にコンタクト電極の第１のペア８４が配されており、これはコンテナ８１の壁面を介して延在する導体の第１のセット８５に接続されている。同様に、反対の軸端部に電極の第２のペア８６が配されており、これは導体の第２のセット８７に関連している。上記溝部には２つの環状電極のセット８８が配され、コンテナ８１の壁面を介して延在する導体の第３のセット８９に接続されている。
【００７１】
図１５では、検出器８０は水平方向の向きに示されている。導電性の液体８３は、このケースでは上記溝部８２であるコンテナ８１内部の最も低い場所に移動し、両方の中央の電極８８に接触する。従って、２つの対応する導体８９の間に電気伝導性の経路が形成される。同様に、検出器８０が垂直の向きに配置されると、導電性の液体８３は上記円筒体の両方の軸端部において電極８４；８６に接触する。
【００７２】
上記導体８５，８７，８９はドライバ１６０の制御器１５０に結合されており、従って、制御器１５０は、検出器出力信号を受け取り、ランプ１の向きを認識し、それに応じてランプを駆動する。
【００７３】
上記方向検出器８０は、ランプ組立体１０のバルブ１１の内部に配され得る。しかしながら、その場合、ドライバに対してセンサ信号を誘導するためにランプキャップ１２に接触部を与える必要がある。従って、センサはランプ組立体１０に関する上記嵌合部６８に関連していることが好ましく、そのような嵌合部はランプ組立体１０の内部に取り付けられたランプと同じ向きを有する。その場合、センサとドライバとの固定された接続が可能である。
【００７４】
上述したように、デューティサイクルＤが５０％とは異なり、かつ電流比Ｒが１とは異なるために、塩のプールから離れる方向に向けられるイオンの流れが生じる。上記Ｄと５０％との差が大きいほど、イオンの流れは強くなる。それに対して、塩のプールは原子の再流により維持される。塩のプールが異なる場所に移動し、偏析が促進され得るので、上記Ｄと５０％との差は大きすぎるように選択されるべきではない。
【００７５】
他の観点では、本発明は、変動可能な色特性を有するランプシステムを提供することを目的としている。そのような実現のために好ましいドライバは、ユーザが制御可能なモード選択スイッチ１６７が省略されているという認識の下で図１３に示されている。例えばポテンショメータのような入力装置１５２が、所定の範囲内において連続的に変化し得る制御信号を生成する。入力装置１５２は、ユーザが制御可能であるが、好適にプログラムされた制御器でもある。
【００７６】
また、ドライバ１６０は、要求通りに偏析の量を変化させるようにデューティサイクルＤ及び電流比Ｒがユーザ又は好適にプログラムされた制御器のいずれか一方により直接的に変化し得る整流電流を生成する。原則的には、デューティサイクルＤは０から１００％まで変化し得る。ここで、上方電極６は、上述したように所望の程度まで偏析を減少させるために下方電極７に対して負とされ得るが、偏析を増大させ、色分離効果又は色を変化させる効果を高めるために下方電極７に対して正ともされ得る。
【００７７】
この点において、１０〜２０気圧のオーダーのかなり高圧のメタルハライドランプの場合、デューティサイクルを電流比と組み合わせて変えることは、驚くべきことに生成される光の色に対して大きな影響を及ぼすようであることに注意されたい。
【００７８】
そのようなシステムを用いて、標準的なＸＹカラー又は色度図において明確なラインが走るようにランプを制御することが可能なようである。塩混合物の組成物を用いると、この図のあるゼロカラーポイントが選択され得る。整流電流のデューティサイクルと電流比との組み合わせを変化させる一方で、平均電流を一定、好ましくはゼロに保持することにより、ランプのカラーポイントは上記ゼロカラーポイントを横切るラインに沿って交差する。このラインの角度は、とりわけ全体のランプ圧力及びランプ内の水銀の量に依存し、低圧ランプ（すなわち、約３気圧よりも低い全体のランプ圧力）の場合には、上記ラインは色等温線とほぼ平行であり、高圧ランプ（すなわち、約１０気圧よりも高い全体のランプ圧力）の場合には、上記ラインは色等温線に対してほぼ垂直であり、これは色温度の大きな変化を伴う。
【００７９】
本発明のこの観点は、垂直方向のランプの向き及び水平方向のランプの向きにおいて実行され得る。上述したように、メタルハライドランプが垂直方向に取り付けられた場合に偏析が生じ、この偏析は５０％とは異なるデューティサイクルを１とは異なる電流比と組み合わせて与えることにより減少又は増大し得る。この点における重要な特徴は、デューティサイクルを電流比と組み合わせて変化させる一方で平均電流を一定に保持することにより、粒子の分布を瞬時に変えることが可能なことである。この特徴は、垂直方向のランプの向きに限定されない。
【００８０】
水平方向のランプの向きにおいて、塩のプールがある場所（対称形の長く、薄いランプの場合には典型的にランプの一端部又は両端部である。）において形成される。前述のように、塩のプールへの粒子の流入と塩のプールからの粒子の流出との間に平衡が存在する。本発明によれば、デューティサイクルを電流比と組み合わせて変化させる一方で平均電流を一定に保持することにより、この粒子の分布をシフトさせることが可能である。この現象は、「デューティサイクルにより引き起こされる分布のシフト」とも呼ばれる。
【００８１】
規定された初期状態を得るために、ＤＣ電流でランプを動作させる（例えばデューティサイクル０％）ことが可能である。その後、幾らか時間を経て、ランプの２つの端部のうちの一方に塩のプールが存在し、その時に偏析は最大である。
【００８２】
この最初の状態から、デューティサイクルを０％から上昇させ、同時にデューティサイクルを変化させることにより、偏析は減少し得る。デューティサイクルを高くすると、流入と流出との間において新しい平衡が確立され、塩のプールは当初ほぼその場所に存在し続ける。約５０％までデューティサイクルを上昇させることにより、偏析は除去され得る。５０％よりも高いデューティサイクルは、望ましくない塩の移送を招く。
【００８３】
０％と５０％との間のデューティサイクルは、本発明のこの観点により実現可能なランプの色の範囲を決定する。デューティサイクルが０％であると、ランプにより生成される光は、色度図のあるカラーポイントにより表され得る。このカラーポイントの正確な位置は、「水平方向ゼロ」のカラーポイントとも呼ばれ、ランプ内部の各成分の混合物の組成に依存し、当業者には明らかであるようにこの組成を好適に選択することにより選択され得る。デューティサイクルが大きくなると、カラーポイントは上記水平方向ゼロのカラーポイントから遠くにシフトする。デューティサイクルが５０％に達すると、終点に到達する。従って、カラーポイントは、ライン（以下、「カラーライン」と呼ばれる。）を進み、水平方向ゼロのカラーポイントにより規定される一方の端点と５０％のデューティサイクルにより規定される反対側の端点とを有する。これは、１５００Ｋと２０００Ｋとの間のオーダーにおける色温度の変化を伴う。
【００８４】
上記初期状態が逆にされると、すなわち最初にデューティサイクルを１００％に設定することにより、１００％から５０％にデューティサイクルを変化させることはほぼ同じ結果をもたらす。
【００８５】
このように、高圧（１０〜２０気圧）ランプの場合、１５００〜２０００Ｋのオーダーの範囲にわたって色温度を変化させることが可能なようである。
【００８６】
対称形状のランプの場合、塩のプールは好ましい位置、すなわちランプの最も冷たい場所を有し、これは典型的にはランプの一端部である。この好ましい位置が０％のデューティサイクルを設定することにより得られる最初の位置であると仮定する。その場合、塩の移送が生じる前に、限られた範囲内において５０％を上回るまでデューティサイクルを大きくすることが可能である。従って、色温度の変化の範囲はより大きい。
【００８７】
垂直方向のランプの向きの場合には、そのようなケースでは塩のプールが典型的にはランプの一端部、すなわちランプの最も冷たい箇所（典型的には下端部）に位置するために、この範囲は非常に広い（２５００〜３０００Ｋ）。この場合、先に述べたものと同じランプが水平方向から垂直方向に向きを変え、平均ＤＣ電流がゼロに保持されると、偏析が生じ、色温度がシフトする。このシフトは、ランプ内部の各成分の混合物の組成および偏析の量に依存する。この場合もまた、ランプにより生成される光は、色度図のあるカラーポイントにより表され、「垂直方向ゼロ」のカラーポイントと呼ばれる。
【００８８】
デューティサイクルと電流比との組み合わせが変化すると、ランプの向きに依存して偏析は増大又は減少し、両方の場合においてカラーポイントがシフトする。
【００８９】
垂直方向の燃焼ランプの場合、対流のために放電は非対照的である。典型的には、ランプの上端部の温度はランプの下端部の温度よりも高い。従って、塩成分の分圧は凝縮が起こる前の塩のプールの真上の分圧よりも高い。このため及びこの作用が全ての塩成分に関して等しい程度に起こらないことのために、偏析の無い状態から最大の偏析までの範囲は色温度の追加の変動に対応し、最大の色温度の変化は、ランプが水平方向に取り付けられた場合よりも大きい。
【００９０】
このように、垂直方向に取り付けられた高圧（１０〜２０気圧）ランプの場合、約２５００ないし３０００Ｋの色温度の変化を得ることが可能なようである。
【００９１】
そのようなシステムを用いると、マルチカラーのランプを提供することも可能なようである。これを説明するために、図４が再度参照される。前述のように、偏析の程度は種々の物質に関して異なり、本発明によってデューティサイクルと電流比との組み合わせを制御する光により生じるような増大した偏析に関して同じことが当てはまる。曲線（Ａ）及び曲線（Ｂ）が、それぞれ、矩形波で動作するランプのためのヨウ化ナトリウム及びヨウ化セリウムを表していると仮定する。曲線（Ｃ）及び曲線（Ｄ）は、それぞれ、偏析を増大するように選択されたデューティサイクルと電流比との組み合わせで動作する同じランプのためのヨウ化ナトリウム及びヨウ化セリウムを表していると仮定する。その場合、ランプは３つの光の帯域を示す。最も低いランプの領域Ｉでは、光の色は「標準的な」白色光に近いが、赤みを帯びた方にシフトしている。この第１の領域の上の第２のランプの領域ＩＩでは、ヨウ化セリウムがほぼ完全に存在せず、発せられる光はもはやヨウ化セリウムからの緑色の寄与をもはや全く持たない。この場合、光の色は、ヨウ化ナトリウムにより完全に決定される（すなわち赤）。上記第２の領域の上の第３のランプの領域ＩＩＩでは、ヨウ化ナトリウムもほぼ完全に存在せず、発せられる光はもはやヨウ化ナトリウムからの赤色の寄与をもはや全く持たない。ランプが他の塩を全く含まない場合、この第３の領域は水銀バッファガスからの青色のようなグローを発する。ランプがより少ない偏析を伴う第３の塩成分を有している場合、この第３の成分により生成される光が支配する。
【００９２】
従って、異なる色を有するマルチバンドの非常にカラフルな結果が可能である。
【００９３】
本発明は上述した具体的な実施の形態に限定されないが、後に付されている特許請求の範囲において規定されるような本発明の保護範囲内において本発明幾つかの変形及び改良が可能であることは当業者には明らかであろう。
【００９４】
これまで、本発明による装置の機能ブロックを示すブロック図を参照して本発明が説明された。これらの機能ブロックの１つ又はそれ以上はハードウェアにおいて実現されることが可能であり、そのような機能ブロックの機能は個々のハードウェアコンポーネントにより実行されるが、これらの機能ブロックの１つ又はそれ以上はソフトウェアにおいて実現されることも可能であり、そのような機能ブロックの機能はコンピュータプログラムの１つ若しくはそれ以上のプログラムライン又はマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ等のようなプログラム可能な装置により実行される。
【００９５】
また、本発明により提案されるようなランプ電流の制御は、既存のランプ装置における適切なソフトウェア又はハードウェアを適合させることにより容易に実現され得ることに注意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】メタルハライドランプの一実施の形態を模式的に示している。
【図２】ランプ組立体を模式的に示している。
【図３】水平方向におけるランプの中心軸に沿った粒子の分布を示すグラフである。
【図４】垂直方向におけるランプの中心軸に沿った粒子の分布を示すグラフである。
【図５】イオンのドリフトを模式的に示している。
【図６】電子バラストを模式的に示したブロック図である。
【図７Ａ】電流波形を示すグラフである。
【図７Ｂ】電流波形を示すグラフである。
【図７Ｃ】電流波形を示すグラフである。
【図８】色温度の測定された結果を平均ランプ電流の関数として示したグラフである。
【図９】効力の測定された結果を平均ランプ電流の関数として示したグラフである。
【図１０】本発明による電流波形を示す図７ＡないしＣに相当するグラフである。
【図１１】本発明による電流波形を伴うデューティサイクルの関数としての測定された色温度の結果を示すグラフである。
【図１２】本発明による電流波形を伴うデューティサイクルの関数としての測定された効力の結果を示すグラフである。
【図１３】本発明による電子ランプドライバの模式的なブロック図である。
【図１４】本発明による他の電子ランプドライバの模式的なブロック図である。
【図１５】方向検出器を模式的に示している。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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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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【国際調査報告】
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