(57)【要約】【課題】ガス放電ランプでのアークの長さの変化を一定限度内に維持すること【解決手段】電極（２１、２２）を有するガス放電ランプ（２）を駆動するためのドライバー（１）は、制御可能な電流源（３）と、前記電流源（３）を制御するためのコントローラ（４）とを備え、前記コントローラ（４）は、前記電流源（３）を制御し、例えば所定の電流周波数（ｆ）およびデューティサイクル（Δ）を有する整流ランプ電流を発生するようになっており、前記コントローラ（４）は、変調されたデューティサイクルモードで作動でき、前記変調されたデューティサイクルモードでは、デューティサイクルは、第１フェーズ（Ｐ）の間の第１の値（Δ１）と、前記第１の値と交互に生じる、前記第２フェーズ（Ｐ２）中の、１−前記第１の値に等しい第２の値（Δ２）（Δ２＝１−Δ１）とを有し、前記第２のフェーズ（Ｐ２）と前記第１のフェーズ（Ｐ１）とは互いに等しい時間長さを有し、前記第２のフェーズ（Ｐ２）から前記第１のフェーズ（Ｐ１）への切り換えまたはこの逆の、前記第１のフェーズ（Ｐ１）から前記第２のフェーズ（Ｐ２）への切り換えは、所定のデューティサイクルのスイッチング周波数（ｆΔ）で行われる。【選択図】図４Ｂ
2010509710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極を有するガス放電ランプを駆動するためのドライバーであって、
このドライバーは、
制御可能な電流源と、
前記電流源を制御するためのコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記電流源を制御し、例えば所定の電流周波数（ｆ）およびデューティサイクル（Δ）を有する整流ランプ電流を発生するようになっており、前記コントローラは、変調されたデューティサイクルモードで作動でき、前記変調されたデューティサイクルモードでは、デューティサイクルは、第１フェーズ（Ｐ）の間の第１の値（Δ１）と、前記第１の値と交互に生じる、前記第２フェーズ（Ｐ２）中の、１−前記第１の値に等しい第２の値（Δ２）（Δ２＝１−Δ１）とを有し、前記第２のフェーズ（Ｐ２）と前記第１のフェーズ（Ｐ１）とは互いに等しい時間長さを有し、前記第２のフェーズ（Ｐ２）から前記第１のフェーズ（Ｐ１）への切り換えまたはこの逆の、前記第１のフェーズ（Ｐ１）から前記第２のフェーズ（Ｐ２）への切り換えは、所定のデューティサイクルのスイッチング周波数（ｆΔ）で行われる、ガス放電ランプを駆動するためのドライバー。
【請求項２】
前記第２のフェーズ（Ｐ２）および前記第１のフェーズ（Ｐ１）の時間長さは、電流の周期（Ｐ）の整数倍である、請求項１に記載のドライバー。
【請求項３】
前記コントローラは、太い先端成長モードで作動でき、この成長モードでは、前記ランプの電極の端部の方面での太い先端の成長を刺激するように、前記デューティサイクルの値（Δ１、Δ２）および前記デューティサイクルのスイッチング周波数（ｆΔ）が選択されている、請求項１に記載のドライバー。
【請求項４】
前記電流の周波数は、３６０Ｈｚに等しく、前記デューティサイクルは、０.７と０.３とに交互に変化し、前記デューティサイクルスイッチング周波数（ｆΔ）は、６０Ｈｚに等しい、請求項３に記載のドライバー。
【請求項５】
前記コントローラは、先端消滅モードで作動でき、この消滅モードでは、前記デューティサイクルの値（Δ１、Δ２）およびデューティサイクルスイッチング周波数（ｆΔ）は、前記ランプ電極の前記端部表面上の先端を消滅させるように選択されている、請求項１に記載のドライバー。
【請求項６】
前記電流の周波数は、３６０Ｈｚに等しく、前記デューティサイクルは、０.８と０.２とに交互に変化し、前記デューティサイクルスイッチング周波数（ｆΔ）は、２０Ｈｚに等しい、請求項５に記載のドライバー。
【請求項７】
前記コントローラは、更に細い先端成長モードで作動でき、この成長モードでは、前記デューティサイクルの値（Δ１、Δ２）およびデューティサイクルスイッチング周波数（ｆΔ）は、前記ランプ電極の前記端部表面上の細い先端の成長を刺激するように選択されている、請求項１に記載のドライバー。
【請求項８】
前記電流周波数は、３６０Ｈｚに等しく、前記デューティサイクルは、常に０.５に等しい、請求項７に記載のドライバー。
【請求項９】
前記コントローラは、前記細い先端成長モードと前記先端消滅モードとに交互に切り換わることができる、請求項７および５に記載のドライバー。
【請求項１０】
前記ランプ電極と電極との間の距離を測定するための測定手段（を更に備え、
前記コントローラは、細い先端成長モードで作動しているときに、前記測定手段の出力信号と第１の所定の基準レベルとを比較し、前記測定手段の前記出力信号が前記第１の所定の基準レベルに達した場合に、先端消滅モードで作動するように切り換わり、
前記コントローラは、前記先端消滅モードで作動しているときに、前記測定手段の出力信号と、第２の所定の基準レベルとを比較し、前記測定手段の前記出力信号が前記第２の所定の基準レベルに達した場合に、前記細い先端成長モードで作動するように切り換わる、請求項９に記載のドライバー。
【請求項１１】
前記第２の所定の基準レベルは、前記第１の所定の基準レベルに等しい、請求項１０記載のドライバー。
【請求項１２】
前記コントローラは、第１の時間の間に前記細い先端成長モードで作動し、次に前記先端消滅モードで作動するように切り換わり、
前記コントローラは、第２の時間の間に前記先端消滅モードで作動し、次に細い先端成長モードで作動するように切り換わる、請求項９に記載のドライバー。
【請求項１３】
前記ランプ電極と電極との間の距離を測定するための測定手段を更に備え、
前記コントローラは、前記細い先端成長モードで作動しているときに、前記測定手段の出力信号の時間微分を計算し、前記計算された時間微分と所定の基準値とを比較し、前記時間微分が前記所定の基準値に達した場合に、前記先端消滅モードで作動するように切り換わる、請求項９に記載のドライバー。
【請求項１４】
前記コントローラは、前記細い先端成長モードと前記先端消滅モードとに交互に切り換わることができる、請求項３および５に記載のドライバー。
【請求項１５】
前記ランプ電極と電極との間の距離を測定するための測定手段を備え、
前記コントローラは、太い先端成長モードで作動しているときに、前記測定手段の出力信号と第３の所定の基準レベルとを比較し、前記測定手段の前記出力信号が前記第３の所定の基準レベルに達した場合に、先端消滅モードで作動するように切り換わり、
前記コントローラは、前記先端消滅モードで作動しているときに、前記測定手段の出力信号と第４の所定の基準レベルとを比較し、前記測定手段の前記出力信号が前記第４の所定の基準レベルに達した場合に、前記太い先端成長モードで作動するように切り換わる、請求項１４に記載のドライバー。
【請求項１６】
前記第３の所定の基準レベルは、前記第４の所定の基準レベルに等しい、請求項１５記載のドライバー。
【請求項１７】
前記コントローラは、第１の時間の間に前記太い先端成長モードで作動し、次に前記先端消滅モードで作動するように切り換わり、
前記コントローラは、第２の時間の間に前記先端消滅モードで作動し、次に太い先端成長モードで作動するように切り換わる、請求項１４に記載のドライバー。
【請求項１８】
前記ランプ電極と電極との間の距離を測定するための測定手段を更に備え、
前記コントローラは、前記太い先端成長モードで作動しているときに、前記測定手段の出力信号の時間微分を計算し、前記計算された時間微分と所定の基準値とを比較し、前記時間微分が前記所定の基準値に達した場合に、前記先端消滅モードで作動するように切り換わる、請求項１４に記載のドライバー。
【請求項１９】
前記コントローラは、前記太い先端成長モードから前記細い先端成長モードに切り換わることができる、請求項７および３に記載のドライバー。
【請求項２０】
前記ランプ電極と電極との間の距離を測定するための測定手段を備え、
前記コントローラは、太い先端成長モードで作動しているときに、前記測定手段の出力信号と第３の所定の基準レベルとを比較し、前記測定手段の前記出力信号が前記第３の所定の基準レベルに達した場合に、細い先端成長モードで作動するように切り換わり、
前記コントローラは、前記細い先端成長モードで作動しているときに、前記測定手段の出力信号と第４の所定の基準レベルとを比較し、前記測定手段の前記出力信号が前記第４の所定の基準レベルに達した場合に、前記太い先端成長モードで作動するように切り換わるようになっている、請求項１９に記載のドライバー。
【請求項２１】
前記第４の所定の基準レベルは、前記第３の所定の基準レベルに等しい、請求項２０記載のドライバー。
【請求項２２】
前記コントローラは、第１の時間の間に前記太い先端成長モードで作動し、次に前記細い先端成長モードで作動するように切り換わり、
前記コントローラは、第２の時間の間に前記細い先端成長モードで作動し、次に太い先端成長モードで作動するように切り換わる、請求項１９に記載のドライバー。
【請求項２３】
前記ランプ電極と電極との間の距離を測定するための測定手段を更に備え、
前記コントローラは、前記太い先端成長モードで作動しているときに、前記測定手段の出力信号の時間微分を計算し、前記計算された時間微分と所定の基準値とを比較し、前記時間微分が前記所定の基準値に達した場合に、前記細い先端成長モードで作動するように切り換わる、請求項１９に記載のドライバー。
【請求項２４】
前記コントローラは、前記太い先端成長モードから前記細い先端成長モードに変化できる、請求項７、請求項５および請求項３に記載のドライバー。
【請求項２５】
前記ランプ電極と電極との間の距離を測定するための測定手段を備え、
前記コントローラは、太い先端成長モードで作動しているときに、前記測定手段の出力信号と所定の基準レベルとを比較し、前記測定手段の前記出力信号がこの所定の基準レベルに達した場合に、細い先端請求項モードで作動するように切り換わり、
前記コントローラは、前記細い先端成長モードで作動しているときに、前記測定手段の出力信号と所定の基準レベルとを比較し、前記測定手段の前記出力信号がこの所定の基準レベルに達した場合に、前記先端消滅モードで作動するように切り換わるようになっている、請求項２４に記載のドライバー。
【請求項２６】
前記コントローラは、第１の時間の間に前記太い先端成長モードで作動し、次に前記細い先端成長モードで作動するように切り換わり、
前記コントローラは、第２の時間の間に前記細い先端成長モードで作動し、次に先端消滅モードで作動するように切り換わる、請求項２４に記載のドライバー。
【請求項２７】
前記ランプ電極と電極との間の距離を測定するための測定手段を更に備え、
前記コントローラは、前記太い先端成長モードで作動しているときに、前記測定手段の出力信号の時間微分を計算し、前記計算された時間微分と所定の基準値とを比較し、前記時間微分がこの所定の基準値に達した場合に、前記細い先端成長モードで作動するように切り換わり。
前記コントローラは、前記細い先端成長モードで作動しているときに、前記測定手段の出力信号の時間微分を計算し、前記計算された時間微分と所定の基準値とを比較し、前記時間微分がこの所定の基準値に達した場合に、前記先端消滅モードで作動するように切り換わる、請求項１９に記載のドライバー。
【請求項２８】
前記測定手段は、ランプ電圧を測定するようになっている電圧センサを含む、請求項１に記載のドライバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にはガス放電ランプの分野に関し、より詳細には、高強度放電ランプ（ＨＩＤ）または超高圧ランプ（ＵＨＰ）に関し、特に本発明はＨＩＤランプを駆動するためのドライバーに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス放電ランプは、一般に知られているものであるので、ガス放電ランプの構造の詳細な説明は、本明細書では省略する。ガス放電ランプはイオン化可能なガスまたは蒸気で満たされた閉じられた容器内に位置する２つの電極を備えることを説明すれば十分である。容器は一般に石英またはセラミックス製であり、例えば多結晶のアルミナ（ＰＣＡ）製である。これら電極は、互いに所定の距離に配置されており、作動中、これら電極の間に電気アークが維持される。
【０００３】
ガス放電ランプには電子ドライバーにより給電することができる。電子ドライバーは一般に知られているので、この電子ドライバーの構造の詳細な説明は、本明細書では省略する。ドライバーはランプ電流を発生する。原則として直流作動が可能であるが、ランプ電流は一般に整流電流である。すなわち実質的に一定の大きさであり、方向が交互に変わる電流である。この電流は、矩形波電流としても示される。この整流周波数は、例えば約１００Ｈｚの大きさにすることができる。
【０００４】
ＨＩＤランプの特別な用途は、投射システムにおける光源である。この分野では、パネルをより小さくし（コストを低減し）、更にランプのランプ電力を増す（光出力を増す）という要求が存在する。更にランプの寿命は長く、全寿命にわたってランプの光出力（ルーメン）が実質的に一定であることが望ましい。
【０００５】
より小さいパネルでは、ランプの光出力（ルーメン）に影響する主要パラメータはアークの長さであるので、電極間の距離を、全寿命にわたってできるだけ一定にする必要がある。更に光出力を安定にしなければならないので、アークはフラッターが生じないようにしなければならず、このことは電極の表面の質に対する条件を課すことになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ガス放電ランプの問題は、作動中に電極表面の形状が変わり得ることである。顕著なことに、電極の上では先端が成長し得る。アークはこの先端に付着することを好む性質があるので、先端が成長すると、アークの長さが短くなる。他方、そのときの先端が消滅する可能性もあるので、これによってアークの長さが長くなることもある。このようなアーク長さの変化は光出力に直接影響する。これは望ましいことではない。
【０００７】
本発明は、先端の形成（成長または消滅）は、電流パラメータによって決まるという見解に基づくものである。本発明はこの見解に基づき、先端の成長または先端の消滅が変化するように、選択された電流パラメータを変え、よってランプの全寿命にわたってアークの長さの変化が所定限度内に止まるようにすることを提案するものである。
【０００８】
国際特許出願第WO-02/091806号は、整流電流でガス放電ランプを駆動するための方法を開示しており、この方法では、アークの安定性を高める（アークのジャンプ回数を低減する）目的のために、電流のデューティサイクルを変えるようになっており、この変調は所定の変調周波数および変調振幅を有する。光−アークの変動に対してこの変調を変えることができる。上記発明は、短期の安定性に関するものであるが、本発明はランプの全寿命にわたってランプ電圧を一定に維持せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、ドライバーのコントローラは、変調されたデューティサイクルモードで作動でき、前記変調されたデューティサイクルモードでは、デューティサイクルは、第１フェーズ（Ｐ）の間の、０．５に等しくない第１の値（Δ１）と、前記第１の値と交互に生じる、前記第２フェーズ（Ｐ２）中の、１−前記第１の値に等しい第２の値（Δ２）（Δ２＝１−Δ１）とを有し、前記第２のフェーズ（Ｐ２）と前記第１のフェーズ（Ｐ１）とは互いに等しい時間長さを有し、前記第２のフェーズ（Ｐ２）から前記第１のフェーズ（Ｐ１）への切り換えまたはこの逆の、前記第１のフェーズ（Ｐ１）から前記第２のフェーズ（Ｐ２）への切り換えは、所定のデューティサイクルのスイッチング周波数（ｆΔ）で行われる。従属請求項には、別の好ましい変形例が記載されている。
【００１０】
添付図面を参照し、１つ以上の好ましい実施形態の次の説明により、本発明の上記およびそれ以外の様相、特徴および利点について更に説明し、図中、同じ参照番号は同一または類似の部品を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】電子ドライバーのブロック図を略図で示す。
【図２】ランプ電流の波形を略図で示すグラフである。
【図３】電極の端部の形状を拡大スケールで略図で示す。
【図４Ａ】本発明にかかわる電流波形を示すグラフである。
【図４Ｂ】本発明にかかわる電流波形を示すグラフである。
【図５】本発明にかかわる実験における時間（水平軸）を関数とするランプ電圧（垂直軸）を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、ガス放電ランプ２を駆動するための電子ドライバー１のブロック図を略図で示す。このドライバー１は、コントローラ４によって制限された制御可能な電流源３を含み、ガス放電ランプ２は、向き合ったランプ電極２１、２２を有する。ドライバー１は、ランプ電極２１、２２に接続するための出力ターミナル１１、１２を有し、このドライバー１は更に、ランプ電極２１と２２との間の距離を測定するための測定手段５を含む。好ましい実施形態では、図示するようにこの測定手段５は、ドライバーの出力ターミナル１１、１２に結合された入力ターミナル５１、５２と、コントローラ４の入力４１に結合された出力ターミナル５３を有する電圧センサとして構成されている。このコントローラ４は、制御可能な電流源３の制御入力３４に結合された出力ターミナル４３を有する。制御可能な電流源３は、ドライバーの出力ターミナル１１、１２に結合された出力ターミナル３１、３２を有する。制御可能な電流源３は、適当な電源、例えば幹線電源から給電されるが、この電源は簡潔にするために図示されていない。
【００１３】
図２は、ランプ電流の波形を略図で示すグラフである。水平軸は時間ｔを示し、垂直軸は電流Ｉを示す。ランプ電流は、整流ＤＣ電流であり、このことは電流の大きさはいつも実質的に一定であるが、向きが定期的に反転することを意味する。第１時間ｔ１の間では、電流は第１方向（図中、正）であり、第２時間ｔ２の間では、電流は第１の向きと反対の第２の向きを有する。電流の時間長さＴは、Ｔ＝ｔ１＋ｔ２と定められ、デューティサイクルΔは、Δ＝ｔ１／Ｔと定められ、電流の周波数ｆは、ｆ＝１／ｔと定められる。
【００１４】
図３は、ランプ電極２２の端部部分を拡大スケールで略図で示す。電極２２は、半球状の端部を有する円筒形ロッドとして示されている。作動中、電極端部には先端６１が形成される。図中のＡは、アーク２２が元の電極端部ではなく、先端６１に係合することを示している。状況によっては、この先端６１は（Ｂに示されるように）長く、かつ細い先端６２を形成するように軸方向に成長したり、または（Ｃに示されるように）比較的太い先端６３を形成するように軸方向に成長し得る。成長中の先端が、アークの長さを効果的に短くし、よってセンサ５により検出され、コントローラ４に送られるランプ電圧を低下させることは、当業者には明らかなはずである。
【００１５】
国際特許出願第WO-2006/016335号は、先端の形成は電流の周波数ｆによって決まることを開示している。電流の周波数ｆが比較的低いとき、例えば２０〜２００Ｈｚのレンジ内にあるとき、比較的太い先端６３が生じるが、他方、電流の周波数ｆが比較的高く、例えば３００〜１０００Ｈｚのときには、比較的細い先端６２が生じる。上記国際特許出願は、比較的太い先端は欠点を有するが、比較的高い電流周波数も、欠点を有することを開示している。このジレンマを解決するために、上記国際特許出願は、比較的低い周波数と比較的高い周波数とに交互に変えることを開示している。
【００１６】
しかしながら、電流の周波数を変えることは望ましくない場合がある。例えばディスプレイデバイスで使用されるランプの場合、電流周波数は画像デバイスのフレームレートに対して固定された関係となることが好ましいので、電流周波数を一定にすることが好ましい。
【００１７】
したがって、本発明は、国際特許出願第WO-2006/016335号と同一または同様な利点を提供でき、かつ電流を一定に維持できる、ガス放電ランプを駆動するための方法を提供せんとするものである。
【００１８】
更に本発明は、所望するように太い先端または細い先端の成長を刺激できるだけでなく、先端を小さくすることも可能なガス放電ランプを駆動するための方法を提供するものである。
【００１９】
本発明にかかわる方法では、コントローラ４は、３つの異なるモードで作動できる。
【００２０】
第１の作動モードでは、コントローラは電流源３がデューティサイクルΔ＝０.５および固定された整流周波数ｆを有する整流ＤＣ電流を供給するように、電流源３を制御する。図４Ａは、対応する電流波形を示す、図２に相当するグラフである。この周波数ｆは、このモードで細い先端の成長が刺激されるように選択される。したがって、この周波数は３００〜１０００Ｈｚの範囲内に選択でき、満足できる実験上の設定では、周波数は３６０Ｈｚであった。
【００２１】
第２作動モードではコントローラ４は電流源３が第１作動モードと同じ固定整流周波数ｆおよび０.５と異なるデューティサイクルΔを有する整流ＤＣ電流を発生するように、電流源３を制御する。デューティサイクルΔも変調される。第２フェーズＰ１の間、デューティサイクルは第１の固定値Δ１を有し、第２フェーズＰ２では、デューティサイクルΔは第２固定値Δ２＝１−Δ１を有する。第１フェーズと第２フェーズとが交互に換わる。第２フェーズＰ２の時間長さは第１フェーズＰ１の時間長さと同じであるので、電流は平均として好ましい向きを有しない。第１フェーズＰ１と第２フェーズＰ２の時間長さは電流の時間Ｔの整数倍であることが好ましい。図４Ｂは、対応する電流波形を示す図４Ａに相当するグラフである。
【００２２】
Δ１とΔ２との間のデュティサイクルが交互に換わることを「デューティサイクルの切り換え」として表示し、この切り換えは、「デューティサイクルスイッチング周波数ｆΔ」で行われる。
【００２３】
この第２作動モードでは、デューティサイクルとデューティサイクルのスイッチング周波数は、このモードで太い先端の成長が刺激されるように選択される。前記条件を満足できる実験セットアップでは、デューティサイクルは、Δ１＝０.７であり、デューティサイクルスイッチング周波数は、ｆΔ＝６０Ｈｚであった。
【００２４】
第３作動モードでは、コントローラ４は第２作動モードと同じように電流源３を制御するが、この場合、デューティサイクルとデューティサイクルスイッチング周波数は、先端が消滅するように選択される。前記満足できる実験的セットアップでは、デューティサイクルはΔ１＝０.８であり、デューティサイクルスイッチング周波数はｆΔ＝２０Ｈｚであった。
【００２５】
先端の実際の形状は前記整流パラメータに応じて決まることが理解できよう。一般に、デューティサイクルΔ１を長くするか、またはデューティサイクルスイッチング周波数を高めることにより、先端をより容易に消滅させることが有利である。デューティサイクルΔ１が短く、デューティサイクルスイッチング周波数がより低い場合、太い先端に成長させることが有利である。
【００２６】
原則としてデューティサイクルスイッチング周波数を選択する上で、ある程度の自由度が存在する。画像パネルの場合、デューティサイクルスイッチング周波数をパネル周波数に同期化することが好ましい。
【００２７】
作動中、コントローラは次のようなステップをとる。
【００２８】
コントローラ４は第１作動モード、すなわちΔ１＝０.５で作動しているものとする。電極端部では細い先端が成長中であり、アーク長さを短くしているので、これによってコントローラのセンサ入力端４１におけるセンサ入力信号が低下する。コントローラ４は、このセンサ信号と第１所定基準レベルとを比較し、センサ信号が所定の基準レベルに達した場合、コントローラは第３作動モードに切り換わり、先端を減少させる。アークの長さは再び長くなり、センサ信号は大きくなる。コントローラ４はこのセンサ信号と、第１の所定の基準レベルよりも高い第２の所定の基準レベルとを比較する。センサ信号が第２の所定の基準レベルに到達した場合、コントローラは第１作動モードに戻るように切り換わる。
【００２９】
したがって、先端は成長と減少を交互に繰り返す。長期的には先端は平均値を中心として変動する平均長さとなる。同様に、アーク電圧も平均値を中心として変動する値となる。図５は、時間（水平軸）を関数とするランプ電圧（垂直軸）を示す実験結果を示すグラフである。このグラフの左側部分では、時間０と、ｔ＝２０ｈの周辺の間で上記作動が実行される。このグラフは、約８５Ｖと約８９Ｖの間でランプ電圧が変動することを意味している。
【００３０】
第２の所定の基準レベルを第１の所定の基準レベルよりも高くすることができるが、これら２つの値は互いに近似していてもよいし、または等しくてもよい。すなわちランプの慣性により、例えば変化する作動モードに対する応答が比較的低速であることに起因し、先端の成長または消滅は、作動モードが変化した後のある時間の間にも続く。図５の例では、第１の所定の基準レベルと第２の所定の基準レベルの双方は、水平線が示す８５Ｖよりも多少大きい値に等しくなった。
【００３１】
コントローラ４は、第２作動モードで作動しているものとする。電極の端部では軸方向に太い先端が成長しており、アークの長さを短くしており、これによってコントローラのセンサ入力４１におけるセンサ入力信号が低下する。コントローラ４は、このセンサ信号と第３の所定の基準レベルとを比較し、センサ信号が第３の所定の基準レベルに達した場合、コントローラは第３作動モードに切り換わり、上記のように先端が消滅することがある。したがって、アークの長さは長くなり、コントローラのセンサ入力４１におけるセンサ入力信号は大きくなり、センサ信号が第４の所定の基準レベルに達した場合、コントローラは第２作動モードに戻るように切り換わることができる。この作動は図５のグラフの右側部分、すなわちｔ＝３０Ｈの周辺とｔ＝７０Ｈの周辺との間に示されている。このグラフはランプ電圧が約８８.５Ｖと約９２Ｖの間で変動していることを示す。更に第４の所定の基準レベルは第３の所定の基準レベルに等しくできるが、いずれのケースにおいても、第４の所定の基準レベルは、第１の所定の基準レベルおよび第２の所定の基準レベルよりも高くてよい。図５の例では、第３の所定の基準レベルと第４の所定の基準レベルの双方は、水平線が示す９０Ｖに等しくなっていた。
【００３２】
しかしながら、太い先端を消滅させること（小さくすること）は比較的困難である。コントローラはまず、第１の作動モードに切り換わり、先端を細くし、その後先端を消滅させるように第３の作動モードに切り換わることが好ましい。
【００３３】
したがって、作動モードを交互に切り換えることにより、先端の長さ、したがってアーク電圧が平均値を中心として変動する値となり、よって長期的に平均としてアーク電圧が一定となるように、交互に増減するようにアーク電圧を操作することが可能である。
【００３４】
要約すれば、本発明は制御可能な電流源３と、電流源３を制御するためのコントローラ４とを備え、更にランプ電極２１と２２との間の距離を測定するための測定手段５、好ましくはランプ電圧を検出するための電圧センサを含むドライバー１を提供する。
【００３５】
コントローラは、所定の電流周波数ｆおよびデューティサイクルΔを有する整流ランプ電流を発生するように、電流源３を制御する。このコントローラは、変調されたデューティサイクルモードで作動でき、この変調されたデューティサイクル作動モードでは、デューティサイクルは、第１フェーズＰ１中の第１の値Δ１と、第２フェーズＰ２中の（１−第１の値Δ１）に等しい第２の値Δ２（Δ２＝１−Δ１）とに交互に変化し、第２のフェーズＰ２と第１のフェーズＰ１とが相互に等しい時間長さを有し、所定のデューティサイクルスイッチング周波数ｆΔで第２フェーズから第１フェーズへの切り換え、およびこの逆の第１フェーズから第２フェーズへの切り換えが生じる。
【００３６】
以上で、図面およびこれまでの記載で本発明について図示し、説明したが、当業者には、かかる図示および説明は単に例示または説明のためのものであり、これらだけに限定されないと見なすべきであることは明らかであろう。本発明は開示した実施形態だけに限定されず、特許請求の範囲に記載した発明の保護範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【００３７】
例えば電流周波数は一定に維持することが好ましいが、発明を実施する上でこのことは不可欠なことではない。この点に関する重要性は、本発明が電流周波数を一定に維持できるようにするということよりも重要である。
【００３８】
更に、これまでの記載でアーク電圧が所定のレベルに達したことに基づき、ある作動モードから別の作動モードへ切り換える例について説明した。これを行うには、電圧センサと、基準レベルと、コンパレータとが必要であり、コントローラが簡単な時間測定に基づき、ある作動モードから別の作動モードへ切り換えることも可能である。コントローラは、第１の固定された時間の間、あるモード、例えば第１の作動モードで作動し、次に第２の固定された時間の間、第３の作動モードで作動し、次に第１の作動モードに戻るように切り換えるようにできる。このように作動モードを繰り返し切り換える結果、アーク電圧は所定の平均値を中心として変動する。第１の固定時間と第２の固定時間は、例えばランプのタイプおよびアーク電流に応じて決まり、適当な値を経験的に決定でき、いずれの場合においても１秒〜数時間のレンジ内に決定できる。
【００３９】
更に、アーク電圧が所定レベルに達したことに基づき、ある作動モードから別の作動モードにスイッチングする代わりに、アーク電圧の時間微分をモニタすることも可能である。アーク電圧はアークの長さに対応し、よって先端長さに対応すること、更にアーク電圧の時間微分は先端の成長速度に対応することが明らかであるはずである。先端の成長速度は最初は比較的速いが、先端がより長くなるにつれ、先端の成長速度が低下することが分かった。したがって、先端成長速度を先端長さのインジケータと見なすことができ、このことは、アーク電圧の時間微分を先端長さに対するインジケータと見なすことができることを意味する。したがって、例えばコントローラが第１作動モードで作動し、アーク電圧を測定し、その後の電圧測定に基づき、アーク電圧の時間微分を計算し、計算された時間微分と基準値とを比較し、減少する時間微分が基準値に等しくなった場合に、第３作動モードに切り換えできる。
【００４０】
判別パラメータを組み合わせることも可能である。例えば所定のアーク電圧に達するまで先端を成長させ、その後、所定の時間の間にシステムが先端消滅モードで作動することも可能である。
【００４１】
添付図面、本明細書および特許請求の範囲を検討すれば、請求項に記載の発明を実施する際に、当業者であればここに開示した実施形態に対して別の変形例を理解し、変形を行うことができよう。請求項における「含む」または「備える」なる単語は、他の要素またはステップが存在することを否定するものではなく、「ある」または「１つの」なる不定詞は、複数存在することを否定するものではない。単一のプロセッサまたは他のユニットは、請求項に記載した数個のアイテムの機能を満たすことができる。相互に異なる従属項に所定の手段を記載しているという事実は、これら手段の組み合わせを有利に使用できないことを示すものではない。他のハードウェアと共に、またはその一部として供給される適当なメディア、例えば光学的記憶メディアまたはソリッドステートメディアでコンピュータプログラムを記憶／配信することができるが、このコンピュータプログラムは他の形態、例えばインターネットもしくは他の有線もしくは無線通信システムを介して配信することもできる。特許請求項に記載の参照符号は、発明の範囲を限定するものと見なしてはならない。これまでの記載において、本発明にかかわるデバイスの機能ブロックを示すブロック図を参照して、本発明について説明した。これら機能ブロックの１つ以上を、ハードウェアで実施することもできると理解すべきであり、この場合、かかる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って実行されるが、かかる機能ブロックの機能をコンピュータプログラムの１つ以上のプログラムラインまたはプログラマブルデバイス、例えば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などによって実行されるように、これら機能ブロックの１つ以上をソフトウェアで実現することも可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１−−−ドライバー
２−−−ガス放電ランプ
３−−−電流源
４−−−コントローラ
５−−−測定手段
２１、２２−−−電極
【図１】
2010509710.tif 000003
【図２】
2010509710.tif 000004
【図３Ａ】
2010509710.tif 000005
【図３Ｂ】
2010509710.tif 000006
【図３Ｃ】
2010509710.tif 000007
【図４Ａ】
2010509710.tif 000008
【図４Ｂ】
2010509710.tif 000009
【図５】
2010509710.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成21年5月8日(2009.5.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極を有するガス放電ランプを駆動するためのドライバーであって、
このドライバーは、
制御可能な電流源と、
前記電流源を制御するためのコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記電流源を制御し、例えば所定の電流周波数（ｆ）およびデューティサイクル（Δ）を有する整流ランプ電流を発生するようになっており、前記コントローラは、変調されたデューティサイクルモードで作動でき、前記変調されたデューティサイクルモードでは、デューティサイクルは、第１フェーズ（Ｐ）の間の、０．５に等しくない第１の値（Δ１）と、前記第１の値と交互に生じる、前記第２フェーズ（Ｐ２）中の、１−前記第１の値に等しい第２の値（Δ２）（Δ２＝１−Δ１）とを有し、前記第２のフェーズ（Ｐ２）と前記第１のフェーズ（Ｐ１）とは互いに等しい時間長さを有し、前記第２のフェーズ（Ｐ２）から前記第１のフェーズ（Ｐ１）への切り換えまたはこの逆の、前記第１のフェーズ（Ｐ１）から前記第２のフェーズ（Ｐ２）への切り換えは、所定のデューティサイクルのスイッチング周波数（ｆΔ）で行われる、ガス放電ランプを駆動するためのドライバー。
【請求項２】
前記第２のフェーズ（Ｐ２）および前記第１のフェーズ（Ｐ１）の時間長さは、電流の周期（Ｐ）の整数倍である、請求項１に記載のドライバー。
【請求項３】
前記コントローラは、太い先端成長モードで作動でき、この成長モードでは、前記ランプの電極の端部の方面での太い先端の成長を刺激するように、前記デューティサイクルの値（Δ１，Δ２）および前記デューティサイクルのスイッチング周波数（ｆΔ）が選択されている、請求項１に記載のドライバー。
【請求項４】
前記電流の周波数は、３６０Ｈｚに等しく、前記デューティサイクルは、０.７と０.３とに交互に変化し、前記デューティサイクルスイッチング周波数（ｆΔ）は、６０Ｈｚに等しい、請求項３に記載のドライバー。
【請求項５】
前記コントローラは、先端消滅モードで作動でき、この消滅モードでは、前記デューティサイクルの値（Δ１、Δ２）およびデューティサイクルスイッチング周波数（ｆΔ）は、前記ランプ電極の前記端部表面上の先端を消滅させるように選択されている、請求項１に記載のドライバー。
【請求項６】
前記電流の周波数は、３６０Ｈｚに等しく、前記デューティサイクルは、０.８と０.２とに交互に変化し、前記デューティサイクルスイッチング周波数（ｆΔ）は、２０Ｈｚに等しい、請求項５に記載のドライバー。
【請求項７】
前記コントローラは、更に細い先端成長モードで作動でき、この成長モードでは、前記デューティサイクルの値（Δ１、Δ２）およびデューティサイクルスイッチング周波数（ｆΔ）は、前記ランプ電極の前記端部表面上の細い先端の成長を刺激するように選択されている、請求項１に記載のドライバー。
【請求項８】
前記電流周波数は、３６０Ｈｚに等しく、前記デューティサイクルは、常に０.５に等しい、請求項７に記載のドライバー。
【請求項９】
前記コントローラは、前記細い先端成長モードと前記先端消滅モードとに交互に切り換わることができる、請求項５又は請求項７に記載のドライバー。
【請求項１０】
前記電極と電極との間の距離を測定するための測定手段を備え、
前記コントローラは、細い先端成長モードで作動しているときに、前記測定手段の出力信号と第１の所定の基準レベルとを比較し、前記測定手段の前記出力信号が前記第１の所定の基準レベルに達した場合に、先端消滅モードで作動するように切り換わり、
前記コントローラ（４）は、前記先端消滅モードで作動しているときに、前記測定手段の出力信号と、第２の所定の基準レベルとを比較し、前記測定手段の前記出力信号が前記第２の所定の基準レベルに達した場合に、前記細い先端成長モードで作動するように切り換わる、請求項９に記載のドライバー。
【請求項１１】
前記第２の所定の基準レベルは、前記第１の所定の基準レベルに等しい、請求項１０記載のドライバー。
【請求項１２】
前記コントローラは、第１の時間の間に前記細い先端成長モードで作動し、次に前記先端消滅モードで作動するように切り換わり、
前記コントローラは、第２の時間の間に前記先端消滅モードで作動し、次に細い先端成長モードで作動するように切り換わる、請求項９に記載のドライバー。
【請求項１３】
前記電極と電極との間の距離を測定するための測定手段を更に備え、
前記コントローラは、前記細い先端成長モードで作動しているときに、前記測定手段の出力信号の時間微分を計算し、前記計算された時間微分と所定の基準値とを比較し、前記時間微分が前記所定の基準値に達した場合に、前記先端消滅モードで作動するように切り換わる、請求項９に記載のドライバー。
【請求項１４】
前記コントローラは、前記細い先端成長モードと前記先端消滅モードとに交互に切り換わることができる、請求項３又は請求項５に記載のドライバー。
【請求項１５】
前記電極と電極との間の距離を測定するための測定手段を備え、
前記コントローラは、太い先端成長モードで作動しているときに、前記測定手段の出力信号と第３の所定の基準レベルとを比較し、前記測定手段の前記出力信号が前記第３の所定の基準レベルに達した場合に、先端消滅モードで作動するように切り換わり、
前記コントローラは、前記先端消滅モードで作動しているときに、前記測定手段の出力信号と第４の所定の基準レベルとを比較し、前記測定手段の前記出力信号が前記第４の所定の基準レベルに達した場合に、前記太い先端成長モードで作動するように切り換わる、請求項１４に記載のドライバー。
【請求項１６】
前記第３の所定の基準レベルは、前記第４の所定の基準レベルに等しい、請求項１５記載のドライバー。
【請求項１７】
前記コントローラは、第１の時間の間に前記太い先端成長モードで作動し、次に前記先端消滅モードで作動するように切り換わり、
前記コントローラは、第２の時間の間に前記先端消滅モードで作動し、次に太い先端成長モードで作動するように切り換わる、請求項１４に記載のドライバー。
【請求項１８】
前記電極と電極との間の距離を測定するための測定手段を更に備え、
前記コントローラは、前記太い先端成長モードで作動しているときに、前記測定手段の出力信号の時間微分を計算し、前記計算された時間微分と所定の基準値とを比較し、前記時間微分が前記所定の基準値に達した場合に、前記先端消滅モードで作動するように切り換わる、請求項１４に記載のドライバー。
【請求項１９】
前記コントローラは、前記太い先端成長モードから前記細い先端成長モードに切り換わることができる、請求項３又は請求項７に記載のドライバー。
【請求項２０】
前記電極と電極との間の距離を測定するための測定手段を備え、
前記コントローラは、太い先端成長モードで作動しているときに、前記測定手段の出力信号と第３の所定の基準レベルとを比較し、前記測定手段の前記出力信号が前記第３の所定の基準レベルに達した場合に、細い先端成長モードで作動するように切り換わり、
前記コントローラは、前記細い先端成長モードで作動しているときに、前記測定手段の出力信号と第４の所定の基準レベルとを比較し、前記測定手段の前記出力信号が前記第４の所定の基準レベルに達した場合に、前記太い先端成長モードで作動するように切り換わるようになっている、請求項１９に記載のドライバー。
【請求項２１】
前記第４の所定の基準レベルは、前記第３の所定の基準レベルに等しい、請求項２０記載のドライバー。
【請求項２２】
前記コントローラは、第１の時間の間に前記太い先端成長モードで作動し、次に前記細い先端成長モードで作動するように切り換わり、
前記コントローラは、第２の時間の間に前記細い先端成長モードで作動し、次に太い先端成長モードで作動するように切り換わる、請求項１９に記載のドライバー。
【請求項２３】
前記電極と電極との間の距離を測定するための測定手段を更に備え、
前記コントローラは、前記太い先端成長モードで作動しているときに、前記測定手段の出力信号の時間微分を計算し、前記計算された時間微分と所定の基準値とを比較し、前記時間微分が前記所定の基準値に達した場合に、前記細い先端成長モードで作動するように切り換わる、請求項１９に記載のドライバー。
【請求項２４】
前記コントローラは、前記太い先端成長モードから前記細い先端成長モードに変化できる、請求項３、請求項５、請求項７の何れか１項に記載のドライバー。
【請求項２５】
前記電極と電極との間の距離を測定するための測定手段を備え、
前記コントローラは、太い先端成長モードで作動しているときに、前記測定手段の出力信号と所定の基準レベルとを比較し、前記測定手段の前記出力信号がこの所定の基準レベルに達した場合に、細い先端請求項モードで作動するように切り換わり、
前記コントローラは、前記細い先端成長モードで作動しているときに、前記測定手段の出力信号と所定の基準レベルとを比較し、前記測定手段の前記出力信号がこの所定の基準レベルに達した場合に、前記先端消滅モードで作動するように切り換わるようになっている、請求項２４に記載のドライバー。
【請求項２６】
前記コントローラは、第１の時間の間に前記太い先端成長モードで作動し、次に前記細い先端成長モードで作動するように切り換わり、
前記コントローラは、第２の時間の間に前記細い先端成長モードで作動し、次に先端消滅モードで作動するように切り換わる、請求項２４に記載のドライバー。
【請求項２７】
前記電極と電極の間の距離を測定するための測定手段を更に備え、
前記コントローラは、前記太い先端成長モードで作動しているときに、前記測定手段の出力信号の時間微分を計算し、前記計算された時間微分と所定の基準値とを比較し、前記時間微分がこの所定の基準値に達した場合に、前記細い先端成長モードで作動するように切り換わり。
前記コントローラは、前記細い先端成長モードで作動しているときに、前記測定手段の出力信号の時間微分を計算し、前記計算された時間微分と所定の基準値とを比較し、前記時間微分がこの所定の基準値に達した場合に、前記先端消滅モードで作動するように切り換わる、請求項１９に記載のドライバー。
【請求項２８】
前記測定手段は、ランプ電圧を測定するようになっている電圧センサを含む、請求項１に記載のドライバー。
【国際調査報告】
2010509710.tif 000011
2010509710.tif 000012