(57)【要約】【課題】メタルハライドランプの音響共振による駆動方法を提供し、ランプの種々の動作位置で最適な混合が保証されるようにする。【解決手段】インピーダンスの第１の共振値を理論的にまたは実験により求め、これに対応する周波数ポイントを用いて測定インターバルを定め、段階的に変更された種々の振幅変調度を走査することにより与えられる特性マップを求め、特性マップから最適な振幅変調度を求め、対応する値に対するランプインピーダンスの変化の最大値を求め、最適な振幅変調度に対応する周波数を探索し、この周波数と所定の値とのあいだの周波数インターバルを掃引することにより最適な動作周波数を定める。【選択図】図７
2005216866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波数のキャリア周波数を掃引信号により周波数変調（ＦＭ）し、同時にｉ次の、有利には２次の縦モードから導出された振幅変調信号の基本周波数を設定することにより振幅変調（ＡＭ）する、
メタルハライドランプの音響共振による駆動方法において、
ランプの点弧後に所定の待機時間を待機してから少なくとも次の各ステップを順次実行する、すなわち
ａ）準備ステップ：５〜１５％のきわめて低い振幅変調度で、確実に極値を含む大きな周波数インターバルの周波数ｆ（ＡＭ）を走査することによりインピーダンスＺの第１の共振値ＺＥＸＴ１を理論的にまたは実験により求め、ＺＥＸＴ１に対応する第１の周波数ポイントＦＭ１を用いて第１の限界ポイントＳＴ（上方の限界周波数）と第２の限界ポイントＳＰ（下方の限界周波数）とのあいだの幅８ｋＨｚ〜２５ｋＨｚの測定インターバルＭＩを定め、その内部でＦＭ１がＳＰからＳＴまでの距離の約５５〜８０％、有利には６０〜７０％の位置、つまりＦＭ１がつねにＳＴに近いほうの位置へ来るようにし、
ｂ）ステップ１：測定インターバルＭ１をつねに上方ＳＴから下方ＳＰへ掃引し、振幅変調度ＡＭＩ＝５〜４５％、有利には１０〜４０％の最大領域内で段階的に変更された種々の振幅変調度を走査することにより与えられる特性マップを求め、
ｃ）ステップ２：種々の振幅変調度での周波数の関数としてランプインピーダンスの変化を比較することにより特性マップから最適な振幅変調度ＡＭＩ＝ＡＭｏｐｔを求め、対応する値ＡＭＩ＝ＡＭｍｄに対するランプインピーダンスの変化の最大値を求め、ここで
ＡＭｏｐｔ＝ＡＭｍｄ＋Ｗ
ここでＷ＝３〜１０％
の規則により最適な振幅変調度ＡＭｏｐｔを定め、
ｄ）ステップ３：最適な振幅変調度ＡＭｏｐｔに対応する周波数ＦＭｍｉｎを探索し、
ｅ）ステップ４：周波数ＦＭｍｉｎと第２の周波数ポイントＦＭ２とのあいだ、しかもＦＭｍｉｎとＦＭ２から２０％離れた値とのあいだの周波数インターバルＯＰＴを掃引することにより動作周波数ＦＭｏｐｔを定める
ことを特徴とするメタルハライドランプの音響共振による駆動方法。
【請求項２】
掃引信号の周波数（掃引周波数）を１次方位角方向モードおよび１次半径方向モードから導出する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
掃引周波数を１次方位角方向モードと１次半径方向モードとのあいだの領域から選択し、これを駆動中一定に保持する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
待機時間は３０ｓｅｃ〜８０ｓｅｃである、請求項１記載の方法。
【請求項５】
準備ステップを少なくとも１回実行する、請求項１記載の方法。
【請求項６】
ランプ始動のたびにステップ３を実行する、請求項１記載の方法。
【請求項７】
振幅変調周波数を変化させる際の平均的かつ一定のレートは０．０５ｋＨｚ／ｓｅｃから１ｋＨｚ／ｓｅｃまでの範囲に存在する、請求項１記載の方法。
【請求項８】
ステップ１では少なくとも６個から多くとも１５個までのランプインピーダンスの特性を考慮する、請求項１記載の方法。
【請求項９】
動作周波数ＦＭｏｐｔをランプ始動ごとに一定に選定する、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
インターバルＯＰＴから一連の個々の周波数を走査することにより動作周波数ＦＭｏｐｔを実現する、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
振幅変調度を１０〜３７％の領域内で設定する、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
金属ハロゲン化物を含む放電管を備えた高圧放電ランプおよび電子点灯回路から成るシステムにおいて、
放電管は対応する内径ＩＤ、対応する内部長さＩＬ、アスペクト比少なくとも１．５を有しており、
電子点灯回路は請求項１記載のメタルハライドランプの音響共振による駆動方法の実行に適するように構成されている
ことを特徴とする高圧放電ランプおよび電子点灯回路から成るシステム。
【請求項１３】
掃引信号発生器と、振幅信号発生器と、これら２つの発生器に対する混合器と、出力電圧および出力電流を測定し、かつ測定値をＡ／Ｄ変換してコントローラ制御部を介し上書き可能なメモリモジュールへ記憶させることのできる測定部と、振幅変調信号の基本周波数および振幅変調度を正確に制御するためのコントローラとを有している、
高圧放電ランプの高周波数駆動のための電子点灯回路において、
各発生器は請求項１記載のメタルハライドランプの音響共振による駆動方法の準備ステップ、ステップ１、ステップ２、ステップ３およびステップ４の実行に適するように構成されている
ことを特徴とする高圧放電ランプの高周波数駆動のための電子点灯回路。
【請求項１４】
個々のステップは個別に呼び出し可能である、請求項１３記載の電子点灯回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は同時に提出されたＤＥ−Ａｚ１０２００４００４８２８．２明細書の発明と密接に関連している。
【０００２】
本発明は、請求項１の上位概念記載のメタルハライドランプの音響共振による駆動方法、請求項１２の上位概念記載の高圧放電ランプおよび電子点灯回路から成るシステム、請求項１３の上位概念記載の高圧放電ランプの高周波数駆動のための電子点灯回路に関する。本発明は特に少なくとも１．５のアスペクト比を有するセラミクス放電管を備えた高圧放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００３】
米国特許第６４００１００号明細書から既に縦モード共振で高圧ランプを駆動する方法および装置や電子点灯回路が公知である。ここには２次縦モードの音響共振周波数を見出す手段が記載されている。これは、縦モードを含む周波数帯域を連続的に走査することによりランプの燃焼電圧が相対的に上昇し、垂直動作位置での共振周波数が見出されることに基づいている。この手法によれば、垂直方向の共振における放電管内のプラズマのセグリゲーション（混合されていない状態）に対する縦周波数が見出され維持される。ただしこのようにして見出される周波数は金属ハロゲン化物の充填の組成やサーチプロシージャのフロー時点に依存してきわめて高く、見出された周波数での音響共振による混合が不適切となって、プラズマのセグリゲーションを充分に抑圧できないことがある。またこの駆動手法は適切な電子点灯回路の部品にインプリメントすることがきわめて複雑となる。
【特許文献１】米国特許第６４００１００号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、請求項１の上位概念記載のメタルハライドランプの音響共振による駆動方法を提供し、ランプの種々の動作位置で最適な混合が保証されるようにすることである。
【０００５】
本発明の課題として、高度な色再現性および高い光効率を有するメタルハライドランプを動作位置の制限なしに駆動できるようにすることも挙げられる。このとき水平動作位置と垂直動作位置とのあいだの駆動データの差を小さくしたい。さらに、できるだけ自動でプロシージャを実行できる電子点灯回路（安定器を含む）を提供し、種々の動作位置に対して音響縦共振の近傍の振幅変調度ＡＭＩでほぼ均等な色再現性および光効率が得られるようにすることも本発明の課題である。
【０００６】
また他の課題として、音響共振、有利には２次縦モード共振をどの動作位置でも確実に見出せるようにすること、そのための適切なシステムを提供すること、高効率の高圧ランプの駆動中に金属ハロゲン化物のプラズマの混合に最適な共振周波数を求められるようにすること、ランプ駆動中、電子点灯回路が金属ハロゲン化物のプラズマ混合に最適な周波数を求めこれを再現可能なアルゴリズムを提供することなどが挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、ランプの点弧後に所定の待機時間を待機してから少なくとも次の各ステップを順次実行する、すなわち
ａ）準備ステップ：５〜１５％のきわめて低い振幅変調度で、確実に極値を含む大きな周波数インターバルの周波数ｆ（ＡＭ）を走査することによりインピーダンスＺの第１の共振値ＺＥＸＴ１を理論的にまたは実験により求め、ＺＥＸＴ１に対応する第１の周波数ポイントＦＭ１を用いて第１の限界ポイントＳＴ（上方の限界周波数）と第２の限界ポイントＳＰ（下方の限界周波数）とのあいだの幅８ｋＨｚ〜２５ｋＨｚの測定インターバルＭＩを定め、その内部でＦＭ１がＳＰからＳＴまでの距離の約５５〜８０％、有利には６０〜７０％の位置、つまりＦＭ１がつねにＳＴに近いほうの位置へ来るようにし、
ｂ）ステップ１：測定インターバルＭ１をつねに上方ＳＴから下方ＳＰへ掃引し、振幅変調度ＡＭＩ＝５〜４５％、有利には１０〜４０％の最大領域内で段階的に変更された種々の振幅変調度を走査することにより与えられる特性マップを求め、
ｃ）ステップ２：種々の振幅変調度での周波数の関数としてランプインピーダンスの変化を比較することにより特性マップから最適な振幅変調度ＡＭＩ＝ＡＭｏｐｔを求め、対応する値ＡＭＩ＝ＡＭｍｄに対するランプインピーダンスの変化の最大値を求め、ここで
ＡＭｏｐｔ＝ＡＭｍｄ＋Ｗ
ここでＷ＝３〜１０％
の規則により最適な振幅変調度ＡＭｏｐｔを定め、
ｄ）ステップ３：最適な振幅変調度ＡＭｏｐｔに対応する周波数ＦＭｍｉｎを探索し、
ｅ）ステップ４：周波数ＦＭｍｉｎと第２の周波数ポイントＦＭ２とのあいだ、しかもＦＭｍｉｎとＦＭ２から２０％離れた値とのあいだの周波数インターバルＯＰＴを掃引することにより動作周波数ＦＭｏｐｔを定めることにより解決される。
【０００８】
特に有利な実施形態は従属請求項から得られる。また課題は本発明の方法を実行するのに適した電子点灯回路によっても解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
或る程度の製造誤差や、長い駆動期間にわたってセラミクスのメタルハライドランプを使用することによる不可避的な内部長さの変化、また例えば周囲温度の変動や充填物組成の変化によるランププラズマの音速の僅かな変化は、長期的または短期的に放電管内の共振周波数の変化をもたらす。このことは調整の基準に不断の追従制御を要求する。つまり所望の周波数または周波数帯域が得られ、音響縦共振の混合の効果が発揮されるようにしておかなければならない。
【００１０】
本発明の駆動方法は、最初から常に連続動作において水平動作位置の２次縦共振を励起することを目的とする。というのも、これによって充填物成分、とりわけ金属ハロゲン化物の最適な混合が水平動作位置以外でも達成されるからである。したがって色効果および色散乱が大幅に回避される。これは所定の待機期間の後で遅延されてシステムに加えられなければならない。この方法は最適な共振、すなわち水平動作位置の２次縦音響共振ｆ００２への確実なビルドアップを可能にする。この方法はとりわけ金属ハロゲン化物のアークプラズマの分離の抑圧および改善された混合のためのＨＦ掃引動作において、少なくとも１．５、有利には≧２（典型的には３〜６）の長さ：直径のアスペクト比を有するセラミクス製高圧ランプにおいて適している。これはＨＦ掃引掃引モードを使用しており、これによりセグリゲーションが抑圧され、金属ハロゲン化物のアークプラズマの混合が改善される。
【００１１】
非水平位置、とりわけ垂直位置でも、まず最初にウォームアップフェーズにおいて水平動作位置における共振と同じ共振条件で励振されれば、最良の混合が行われることがわかる。水平動作位置の場合には対流条件により分離はほとんど生じない。
【００１２】
本発明によれば国際公開第０２／０９４８０号明細書または米国特許第６４００１００号明細書に記載の手段よりも確実な改善された方法が提案される。しかもこの方法は電子点灯回路ＥＶＧに簡単かつ安価にインプリメントすることができる。
【００１３】
水平動作位置における共振位置ｆ００２が個々のランプごとに最初に求められる。これは種々の方法により予め一度、またはオンラインでランプの駆動中につねに行われる。例えばこれは矩形電流の注入および正弦波信号の重畳によりランプ駆動中にランプインピーダンスを測定して求められる。その際に正弦波状の振幅成分は正弦波信号の周波数を変動させた場合に約５〜１５％の値となる。
【００１４】
本発明の方法を確実に機能させるためには、放電管で予め設定された幾何学的形状に対して、内部長さＩＬに対するトレランス範囲を狭く、典型的には≦１％×ＩＬとすることことが望ましい。これは特に垂直動作位置におけるアークプラズマの最適な混合のために励振すべき２次縦音響共振を定めるランプの寸法である。有利には、ここでの幾何学的形状は直線的な端部または斜めの端部を有する円筒状であるが、たる型の放電管も適している。幾何学的形状が異なる場合には、前述の内部長さに代えて別の効果的な寸法を考慮する。
【００１５】
垂直動作位置において、分離に基づいて強く変化した音速が生じ、この音速によってランプの始動後に音響２次縦共振ｆ００２＿ｖｅｒｔが水平動作位置での周波数ｆ００２＿ｈｏｒに対して大抵の場合高い周波数へとシフトされることになる。時間が経過すると、本発明の駆動方法では緩慢な混合に達し、この共振周波数は再び水平動作ｆ００２＿ｈｏｒにおける共振周波数に相応するまで変化する。
【００１６】
この場合、とりわけ垂直動作において生じる分離のために、水平動作位置における混合状態よりも高い３０％の値（大抵の場合約１０〜２５％）までの実効音速の偏差が現れる。例えば混合の動作に対して約１５〜２０％、Ｈｇ／Ａｒバッファガス混合気における音速の偏差が見出される。具体的な測定値は４６４ｍ／ｓに比べて５５０ｍ／ｓである。
【００１７】
ｉ次の音響縦共振の共振周波数は放電管の内径ＩＬとして一般に
ｆ００ｉ＝ｉ＊ｃｌ／（２＊Ｌ）
によって与えられ、ｉ＝２の２次音響共振に対しては
ｆ００２＝ｃｌ／ＩＬ
である。ここでｃｌは縦モードに対して効果的な音速であり、
ｃｌ＝（Ｒ＊κ＊Ｔ／Ｍ）１／２
が成り立つ。ただしここでＲは一般的な気体定数、κは圧縮率、Ｔは平均プラズマ温度、Ｍはプラズマガスの平均モル質量、ＩＬは放電管の軸方向長さである。
【００１８】
方位角方向の音響共振では管半径Ｒと実際の（方位角的に有効な）音速ｃａｚとのあいだに、次の関係式
ｆｉ００＝ａｉ０Ｃａｚ／（２＊Π＊Ｒ）
が成り立つ。ここでａｉ０に対してｉ＝１，２，．．．であり、放電管の係数はａｉ０＝１．８４，ａ２０＝３．０５，ａ３０＝４．２などである。
【００１９】
半径方向の音響共振では管半径Ｒと実際の半径方向有効音速ｃｒとの間の次のような関係式
ｆ０ｉ０＝ａ０ｉＣｒ／（２＊Π＊Ｒ）
が成り立つ。ここでａ０ｉに対してｉ＝１，２，．．．であり、放電管の係数はａ０１＝３．８３，ａ０２＝７．０１６などである。
【００２０】
閉鎖されたほぼ円筒状のランプバルブにおいてこれらの音波共振を励振するためには、形成される電力変動が重要である。つまり、周波数ｆＩの正弦波電流による励振の際には電力周波数ｆＰは
ｆＰ＝２＊ｆＩ
となる。
【００２１】
本発明は基本的にランプでの応用に典型的なＨＦ領域における搬送波周波数ｖ、例えばｖ＝５０ｋＨｚから出発し、この搬送波周波数に掃引周波数がＦＭ変調として加えられている。掃引周波数の値は１次方位角方向の共振から１次半径方向の共振まで広がる領域から選択されている。これら２つの共振の平均値の近傍にある値、とりわけ平均値そのものの値が有利である。よりどころは搬送波周波数から１０％まで偏差する掃引である。掃引レートは典型的には１００〜１０００ｓ−１の範囲にある。
【００２２】
掃引動作は有利にはランプの形状に応じて上方の周波数または下方の周波数へ向かって行われる。
【００２３】
この駆動方式は、放電管の中心軸線上の垂直動作位置および水平動作位置でアークコアを中心として気体の振動が励振されることによるアークの安定効果を利用している。
【００２４】
基本的な形状の電流信号に、場合により待機時間（ランプのウォームアップ時間）が待機された後、さらに振幅変調ＡＭが加えられる。その基本周波数は水平動作位置での２次縦共振ｆ００２ｈｏｒである。この基本周波数は出力制御の基礎となる。
【００２５】
ここで利用される放電管の内部寸法（典型的な値は１２〜２４ｍｍ）では、この場合、共振周波数は水平条件または混合条件に対して５ｋＨｚまでシフトされていることがわかる。ここで説明される手段により確実に所望の動作が得られる。
【００２６】
アークプラズマの最良の混合の確実な調整および分離の大幅な抑止のための解決策としてふさわしい実施形態が複数存在する。任意の動作位置での混合に最良に作用する２次縦共振ｆ００２に対してＡＭを調整するために複数の駆動方法が提供されるが、有利には
約０．９〜１．１×（ｆ１００＋ｆ０１０）／２
での掃引動作を以下に提示する。１０％のこの掃引領域ｆＳＷは上下にほぼ５ｋＨｚのウィンドウに相応する。周波数ｆＳＷは１次方位角方向共振ｆ１００および１次半径方向共振ｆ０１０の範囲で有利には１０％までの偏差を有する平均値の近傍、つまり
１０％×（ｆ１００＋ｆ０１０／２）
から選定される。
【００２７】
このための前提条件は、まず既に実際に混合の生じた水平動作位置における２次縦共振周波数ｆ００２の位置を求めて記憶することである。この周波数による基本動作の調整のためには放電管の幾何学的形状とバッファガスの組成とを音響共振に関して特徴付けて検査しなければならない。この結果、２次縦共振ｆ００２のほか、１次方位角方向共振ｆ１００および１次半径方向共振ｆ０１０、さらにこれらの周波数の平均値（ｆ１００＋ｆ０１００）／２も既知となる。
【００２８】
第１の実施形態では最も有利な混合状態へのビルドアップのためのプロシージャが次のようにして実現されることが判明した。すなわち、アーク放電の点弧の後、時点ｔ１までのウォームアップフェーズを３０〜８０ｓｅｃ、有利にはほぼ６０ｓｅｃ待機し、約６０〜約１５０ｓｅｃの印加フェーズ内に振幅変調ＡＭの基本周波数ｆＡＭを周波数ｆ００２＿ｈｏｒの１．１５〜１．２５倍の値へ調整するのである。それ以前にはＡＭ周波数は任意に選択できるが、有利にはｆ００２＿ｈｏｒが予め調整される。振幅変調度も予め任意に０〜２５％の範囲において調整されうる。印加フェーズで基本周波数を高める時点において、この場合ｆ００２＿ｈｏｒよりも１８〜２０％だけ高められた周波数が有利であり、振幅変調度は１５〜３０％に調整される。このとき有利には振幅変調は約１５〜３０％の振幅変調度へ調整される。
【００２９】
基本的な手段は、音響縦共振を用いて制御されるメタルハライド放電ランプの金属ハロゲン化物のプラズマを良好に混合するために、また最適な混合モードでの駆動を行う電子点灯回路を構成するために、振幅変調の最適な周波数ポイントｆｏｐｔと振幅変調度の適切な信号レベルＡＭＩとを制御された状態で識別することにある。
【００３０】
高周波数、例えば１．２５×ｆ００２ｈｏｒから低周波数のほうへ振幅変調周波数ｆＡＭの周波数帯域ΔＦを連続的に掃引する場合、ランプインピーダンスＺに局所的な過大部分が生じるという特徴的な特性が現れることがわかっている。この振幅変調周波数によりあまり混合されていない状態の金属ハロゲン化物のプラズマ混合が達成される。
【００３１】
振幅変調度は、全電力に対して、縦共振の励振へ変換される電力の尺度である。振幅変調度が例えば約２．５％ずつの刻みで増大されると、所定の振幅変調度では周波数帯域ΔＦの経過中にランプインピーダンスに特徴的な特性が現れる。
【００３２】
周波数帯域ΔＦにおける周波数ｆＡＭに依存するランプインピーダンスＺ（ｆＡＭ）の特性は振幅変調度の関数として記録され、特性マップとして記憶される。振幅変調度が増大するにつれて、ｆＡＭの関数として連続するダイナミックなランプインピーダンスの極値が最初は１つ、次に２つ、さらに場合により多数個現れる。これらは振幅変調度の段階的な上昇につれて特徴的な形態で現れ、シフトしていく。
【００３３】
駆動パラメータとして、例えば振幅変調度に代えて、金属ハロゲン化物の混合を含む放電を制御する信号周波数の電力信号レベル、例えば線形のスーパーインポジションの信号レベルを用いることもできる。これは例えば２次縦共振と同様のアークプラズマの混合の増幅を可能にする混合された縦方位角共振を誘起する。
【００３４】
本発明の方法は複数のステップ、有利には少なくとも２つのステップに分割される。
【００３５】
第１のステップは振幅変調ｆＡＭの大きな周波数のインターバルを連続的に走査することである。走査領域は上方の始点ＳＴから下方の終点ＳＰまでであり、周波数はこの始点ＳＴと終点ＳＰとのあいだに存在する。
【００３６】
ただし予め準備ステップとして、ランプインピーダンスの最大値によって示される金属ハロゲン化物の混合の生じる周波数帯域を粗く求めておくと有利である。その境界は混合のための周波数帯域の上方点ＦＭ１と下方点ＦＭ２とで表される。周波数の始点ＳＴおよび終点ＳＰはそれぞれ混合のための周波数帯域の外側に位置する。つまりこれらの周波数帯域については条件ＳＴ＞ＦＭ１＞ＦＭ２＞ＳＰが満足されなければならない。
【００３７】
混合のための周波数帯域を第１のステップに先行する準備ステップで見つけ出すことは、例えば振幅変調の小さな信号レベル（ＡＭＩ＝５〜１０％）での粗い走査でも可能である。
【００３８】
別の実施形態では、当該の周波数インターバルＳＴ〜ＳＰが、所定の内径ＩＤおよび内部長さＩＬを有する幾何学的形状、また所定の金属ハロゲン化物の充填物に対して既に１度基本的に求められ、これが所属の電子点灯回路に記憶される。
【００３９】
そののち第１のステップのインターバル幅が定められる。典型的には始点ＳＴおよび終点ＳＰがともにウィンドウの境界ＦＭ１，ＦＭ２の外側の少なくとも１０〜１５％に位置し、したがって
ＳＴ≧１．１０＊ＦＭ１，ＳＰ≦０．９＊ＦＭ２
が成り立つ。所望の値はランプおよび電子点灯回路から成るランプシステムに予めプログラムされているかまたは入力命令として与えられる。
【００４０】
第１のステップの走査領域ＳＴ〜ＳＰの典型的なインターバル幅は約８〜１５ｋＨｚである。
【００４１】
別の実施形態では、ランプの放電管は１９ｍｍの内部長さ、４ｍｍの内径を有しており、バッファガスとして水銀アルゴン混合気を含む。ここでは最適な混合のための共振周波数ｆＡＭは２２〜２５ｋＨｚのあいだである。したがってＦＭ１は２５ｋＨｚ、ＦＭ２は２２ｋＨｚである。この場合、インターバルはＳＴ＝３０ｋＨｚから下方へＳＰ＝２０ｋＨｚまで走査される。
【００４２】
高い周波数ＳＴから低い周波数ＳＰへの周波数走査の方向は、特に垂直方向動作において、音響共振が分離状態で振幅変調を連続的に適用する際に系統的に高い周波数へ向かってシフトするという調査結果に基づいている。こうした特性は米国特許第６４００１００号明細書などには記載されていないものである。さらに充分に長い時間にわたって一定の速度、特にシフトレート０．０５〜１ｋＨｚ／ｓｅｃ、振幅変調度１０〜４０％の充分な信号レベルで、混合のための音響周波数信号の励振周波数ｆＡＭをシフトさせることによりランププラズマの混合が改善され、これにより共振周波数ｆ００２は低い周波数、すなわちｆ００２ｈｏｒのほうへシフトされる。
【００４３】
この事実を監視するのにきわめて良好に適したパラメータは、時間的に一定のｆＡＭのシフトで発生する平均ランプインピーダンスＺ＝Ｕｒｍｓ／ｌｒｍｓである（ｒｍｓは２乗平均である）。
【００４４】
最適な調整のために時間の関数としてＺを完全に特徴付ける必要はない。最小の要求として所望の動作位置で、特に垂直方向で測定が行われれば充分である。その際には周波数帯域ＦＭ、つまり混合のための境界ＦＭ１からＦＭ２までを１回完全に掃引すればよい。有利には確実性のために周波数の始点ＳＴから終点ＳＰまでのより大きなウィンドウを選定する。なぜなら周波数の終点ＳＰでは見るべきプラズマ混合は生じず、始点ＳＴでは僅かなプラズマ混合しか生じていないからである。
【００４５】
前述のプロシージャは前進的な周波数シフトによって著しく改善された金属ハロゲン化物のプラズマ混合を利用して、混合過程に特徴的な周波数、すなわち特に共振周波数ｆ００２を求めることができる。有利には一定の周波数シフトレート（周波数走査）を選択する。ここで最適な速度は通常のランプ動作に適した０．１〜０．５ｋＨｚ／ｓｅｃのオーダーから得られる。さらにこのプロシージャは約１〜３ｍｉｎのウォームアップフェーズ後の適用が推奨される。
【００４６】
放電ランプのパワーに応じて、気体の混合が改善されるように放電管の温度プロフィルを軸線方向または半径方向で変化させ、放電管の等温性を変化させることができる。放電管の熱容量に応じてプラズマの新たな条件への適合は充分に緩慢に行い、温度平衡を達成しなければならない。これには放電管の形状および容積に応じて種々の長さの時間がかかる。
【００４７】
音響的に励振されたアークプラズマの混合のための下方周波数ＦＭ２が下回られると、ランプインピーダンスは急激に変化し、アークプラズマの金属ハロゲン化物の混合は再び全く制御できないかまたは僅かしか制御できない状態へ移行してしまう。
【００４８】
特に有利な実施形態を以下に説明する。
【００４９】
あらゆる適用分野に適する金属ハロゲン化物の混合のために、例えばアルカリ金属ハロゲン化物および／または希土類ハロゲン化物が適している。特にはＮａＩ，ＬｉＩまたはＣｓＩおよび希土類成分ＣｅＩ３，ＤｙＩ３，ＮａＩ３，ＰｒＩ３，ＨｏＩ３，ＴｍＩ３，ＤｙＩ３および場合によりＺｎＩ２，ＩｎＩ，ＴｌＩ，ＭｇＩ２，Ｃａｌ２，Ｈｇ，Ｚｎなどの成分を含む。特にアルカリ金属ハロゲン化物のモル量≦９０ｍｏｌ％のとき、以下に説明する特性が観察され、最適な駆動パラメータの選択に対する後述の段階的な移行が生じる。また相応に構成された電子点灯回路の自動調整も実現される。
【００５０】
ステップ１
信号レベルとして振幅変調度ＡＭＩが利用される。振幅変調度ＡＭＩは振幅変調度とも称され、
ＡＭＩ＝（Ｕｍａｘ−Ｕｍｉｎ）／（Ｕｍａｘ＋Ｕｍｉｎ）
で定義される。ここでＵｍａｘおよびＵｍｉｎは燃焼電圧の最大値および最小値である。ＡＭＩの値はプラズマの最適な音響混合を求めるために、混合のための周波数帯域ＦＭを掃引するあいだ、ランプインピーダンスが唯一の最大値でなく少なくとも２つの特徴的な最大値ＺＭＡＸ１，ＺＭＡＸ２とその間の最小値ＺＭＩＮとを生じるまで高められる。
【００５１】
状況により、プラズマの混合の度合が高くなると逆にランプインピーダンスが小さくなる特性が生じることがある。したがって一般には２つの極値ＺＥＸＴＲ１，ＺＥＸＴＲ２のあいだに逆の極値ＺＩＮＶが存在すると云える。
【００５２】
有利には評価の際に、ランプインピーダンスの絶対値をほぼ混合のない状態Ｚｒｅｌに比較して利用すると良い。すなわちＺ（ｆＡＭ）〜｜Ｚ（ｆＡＭ）／Ｚｒｅｌ｜である。
【００５３】
有利にはランプインピーダンスの絶対値変化分は周波数の始点ＳＴおよび終点ＳＰでのほとんど混合のない状態、つまりＺ（ｆＡＭ＝ＳＴ）またはＺ（ｆＡＭ＝ＳＰ）に関連している。２つの値はほぼ同じ大きさなので、有利にはその平均値が基準インピーダンス
ＺＲＥＦ＝（Ｚ（ｆＡＭ＝ＳＴ）＋Ｚ（ｆＡＭ＝ＳＰ））／２
として用いられる。
【００５４】
正規化されたインピーダンス値は評価を簡単化するために任意の係数ｋと乗算され、
Ｚｎ（ｆＡＭ）＝ｋ＊｜Ｚ（ｆＡＭ）／Ｚｒｅｌ｜
が成り立つ。この値はインピーダンスの特性量と理解されるので、簡単にそのままインピーダンスと称することにする。
【００５５】
振幅変調の周波数をＳＴからＳＰへ変化させていくと、そのつどの金属ハロゲン化物の混合の度合に特徴的なランプインピーダンスＺ（ｆＡＭ）の変化が生じる。この変化はプラズマ混合の増幅を示す。アルカリ金属成分が小さい場合には最大値が生じる。著しく高いアルカリ金属成分を表す他の金属ハロゲン化物ではプラズマの混合が増幅された状態でインピーダンスの低下が生じる。こうしていずれの場合にも特性量Ｚｎ（ｆＡＭ）の最大値が形成される。
【００５６】
最大値Ｚｎ（ｆＡＭ）を求めるために振幅変調度ＡＭＩは段階的に高められ、そのつどＡＭＩを一定に維持しつつ、つねに混合のための周波数インターバルＳＴ〜ＳＰの走査が関数Ｚ（ｆＡＭ）に特徴的なインピーダンス変化分が生じるまで行われる。このとき振幅変調度ＡＭＩは典型的には約５〜１０％の値で開始され、それぞれ約２〜５％の刻みで高められるので、平均約４〜１２回の掃引が必要となる。振幅変調度ＡＭＩの適切な最大値は通常２０〜４０％のあいだにある。
【００５７】
第２のインピーダンス最大値ＺＭＡＸ２の周波数よりも下方の低い周波数で、始点ＳＴから終点ＳＰまで周波数シフトを行うと、それより先はプラズマ混合が行われないことがわかった。つまりＦＭ２はＺＭＡＸ２が生じる周波数によって定められている。
【００５８】
下方の走査周波数ＳＰに隣接する最大値ＺＭＡＸ２を通過した後、周波数ＦＭ２でＺ（ｆＡＭ）の変化分は残りの走査領域よりも著しく高くなる。その原因はアーク放電の温度プロフィルの特徴的な変化である。この特性はあらゆるメタルハライド放電プラズマに一致して見られ、典型的には５〜２０％のランプインピーダンスの強い変化が混合のない状態への移行時にＳＰの近傍で認められる。こうした急激な変化は少なくとも数１０分の１秒の時間範囲内で起こる。
【００５９】
このことは周波数ｆＡＭを有するインピーダンスＺの変化分の特性量が極値に達すること、すなわち値ｄＺ（ｆＡＭ）／ｄｆＡＭが負の最小値に達することを意味する。インピーダンス特性の評価はこの基準にしたがって、さらにプラズマ混合のための下方周波数ＦＭ２を求めるために用いられる。
【００６０】
さらに振幅変調度ＡＭＩの関数としてＦＭ２をシフトさせた全体の特性から、長期の安定動作に必要な振幅変調度ＡＭＩを求めることができる。
【００６１】
ステップ２
関数ＦＭ２（ＡＭＩ）のシフトレートを、振幅変調度約５〜３５％の領域において、典型的な刻み約２．５％で例えば１０回掃引する。唯一のインピーダンス極値の形成から２つ以上のインピーダンスの極値の形成への移行の際に、振幅変調度を有する周波数ＦＭ２の強いシフトが生じる。増幅されたシフトの領域を通過した後、関数ＦＭ２（ＡＭＩ）は振幅変調度ＡＭＩのさらなる増大につれて再び著しく小さな変化レートを呈する。ここでは混合の度合の高い領域に対して２つ以上のインピーダンス極値の発生に対応する振幅変調度ＡＭＩｏｐｔが選択される。典型的には、振幅変調度ＡＭＩｏｐｔは、第２のインピーダンス極値が形成される振幅変調度ＡＭＩよりも約３〜１０％、特に有利には５％大きい。
【００６２】
ステップ３
プラズマ混合の度合を高めるための励振周波数を設定する。まずステップ２で定められた振幅変調度ＡＭＩｏｐｔにより、ＳＴから、または少なくともＦＭ１から始まって、ＦＭ２の方向へ、振幅変調周波数ｆＡＭがステップ１と比較可能な周波数シフトレート（典型的には０．１〜０．５ｋＨｚ／ｓｅｃ）で周波数ポイントｆＡＭｏｐｔにいたるまで掃引される。周波数ポイントｆＡＭｏｐｔはインピーダンス変化分の最小値の点（一般には逆の極値）ＦＭ２＜ＦＭｍｉｎ＜ＦＭ１に位置する。
【００６３】
ＦＭｍｉｎとＦＭ２とのあいだの領域でアークプラズマの混合が改善されることが判明している。アークプロフィルの最も強い減衰部分はＦＭ２で２つのアーク領域の対称な形状として観察される。プラズマインピーダンスの最も強い変化は周波数ポイントＦＭ２を下回ったのち、さらに周波数を低減すると、外部から強制された混合の急激な低下として観察される。こうした効果は垂直動作位置でも水平動作位置でも得られる。
【００６４】
安定したプラズマ混合のためには、驚くべきことに、ＦＭ２の正確な設定は有利ではないと判明している。なぜなら長時間のドリフトやプラズマ組成の僅かな変化など種々の効果により、長期的なプラズマの安定した効率的な混合は容易に阻害されうるからである。
【００６５】
このとき高い周波数に対する問題が除去される。色温度の所望の調整に対しても高い光効率や色安定性に対しても、下方のインピーダンス最大値ＺＭＡＸ２に対応する下方の限界周波数ＦＭ２とインピーダンス最小値ＺＭＩＮに対応する幾分高い周波数ＦＭｍｉｎとのあいだの周波数範囲が最も都合が良いことが判明している。インピーダンス最小値ＺＭＩＮはＺＭＡＸ２とＺＭＡＸ１とのあいだに位置する。
【００６６】
下方の限界周波数ＦＭ２とＦＭｍｉｎとのあいだの間隔は振幅変調度に依存しており、所定の範囲で振幅変調度により調整可能である。選択される振幅変調度を高くしていくとＦＭ２とＺＭＩＮとの間隔も大きくなる。この事実は特に最終的な振幅変調度ＡＭｏｐｔを求めるために用いられる。.
実際の調査では、振幅変調度を用いて周波数ＦＭ２とＦＭｍｉｎとのあいだの間隔は少なくとも４００Ｈｚ（特に有利には９００Ｈｚまで）に調整しなければならず、これにより耐用期間全体にわたる長期の安定性が達成される。
【００６７】
特徴的な信号レベルＡＭＩおよび特徴的な周波数を有する特性マップを形成し、音響的なプラズマ混合、特に２次縦共振のための限界周波数ＳＴ，ＳＰ，ＦＭ１，ＦＭ２を求めることは、典型的にはランプの始動後、つまりランプの点弧開始から１〜３秒後、周波数シフトレート約１００Ｈｚ／ｓ〜１ｋＨｚ／ｓ（ＡＭまたはＨＦ）、刻み幅（分解能）１００〜２００Ｈｚで行われる。測定はランプ始動後１回行うだけでもよいし、規則的な時間間隔で繰り返したり、またランプ始動のたびに行ってもよい。
【００６８】
さらに長期の安定性のために以下の知識に留意すると良い。
【００６９】
驚くべきことに、ランプインピーダンスが長い燃焼時間の後に変化しても、ランプインピーダンスの瞬時の局所的最小値ＺＭＩＮ（ａ）は最初のランプ始動時に見出されたインピーダンス最小値ＺＭＩＮ（ｉ）の近傍に見出されることがわかった。したがってＺＭＩＮ（ｉ）は最適な音響プラズマ混合の手がかりとしてつねに利用することができる。
【００７０】
最初の走査の後、インピーダンス最小値は所定のドリフトがあっても著しく緩慢な周波数シフトレート５０〜１００Ｈｚ／ｍｉｎ、刻み約５０〜１００Ｈｚで追従される。
【００７１】
この手段により、ランプの色安定性が本発明の特に有利な実施形態によって著しく改善される。さらに本発明の方法を形成するステップ１〜３を拡張すると、振幅変調および高周波数掃引によって駆動される高圧放電ランプを色調整することができる。
【００７２】
このために出発点として周波数ＦＭ２での下方のインピーダンス最大値ＺＭＡＸ２が利用されるか、または混合のための周波数帯域内の周波数、つまりＦＭ２より高く、少なくとも１５０Ｈｚ、有利には少なくとも２００Ｈｚを中心とした周波数が利用される。この周波数は５０〜１５０Ｈｚの刻みで高められ、その際にランプインピーダンスが測定される。少なくとも１ｍｉｎのビルドアップ時間の後、ランプインピーダンスはもう一度走査された周波数ポイントで測定され、例えば不揮発性メモリに記録される。メモリへのデータの記憶はマイクロプロセッサ制御部によって行われる。
【００７３】
生じたランプインピーダンスの最小値が上方超過されると、最小値の発生する直前の最後の周波数、つまりインピーダンス最小値に対応する周波数の段階に直接先行する周波数が設定される。
【００７４】
こうした設定方法は信頼性はきわめて高いものの、この標準的な手法では周波数ポイントあたりの設定時間が長いため（約１〜５ｍｉｎ）、比較的長い時間がかかる。
【００７５】
したがってこれに代えて、より迅速なフローの周波数走査を実行し、綿密ではあるが緩慢なフローの標準的手法と比較した。その目的は、測定時間の短縮はもちろん、つねに充分な充填物の析出が保証され、これが標準的手法によって得られる持続的な燃焼状態での比にほぼ相応するようにすることである。
【００７６】
周波数シフトレート１００〜３００Ｈｚ／ｓでは格段に迅速な周波数走査が行われるが、最適な周波数ポイントを求めるのに充分な充填物の析出が行われなかった。特に有利には次の方法が用いられる。
【００７７】
複数回、特に有利には少なくとも２回、周波数シフトレート１００〜３００Ｈｚ／ｓで周波数ｆＡＭの領域、つまりプラズマ混合の上方境界である高い周波数ＳＴからプラズマ混合の最低周波数ＦＭ２の下方の低い周波数ＳＰまでを走査する。掃引される周波数インターバルの典型的な幅は５〜１０ｋＨｚである。この場合振幅変調の周波数がシフトされ、ランプインピーダンスＺ（ｆＡＭ）は各周波数測定ポイントｆＡＭごとに１回の測定あたり静止時間が典型的には０．２ｓｅｃ〜１ｓｅｃで測定される。測定値は不揮発性メモリに記憶される。
【００７８】
最適に動作できる周波数ポイントを選択するために、プラズマ混合が生じなくなる周波数ＦＭ２の下方のインピーダンス最大値ＺＭＡＸと、ＦＭｍｉｎよりも幾分高く記憶されたインピーダンス最小値ＺＭＩＮとのあいだのインピーダンス特性が用いられる。
【００７９】
ステップ３の領域に達した後、ステップ４が行われる。
【００８０】
その際に有利には最適な周波数ポイントｆｏｐｔがポイントＦＭｍｉｎとポイントＦＭ２＋１／５×（ＦＭ２−ＦＭＭｉｎ）とのあいだの領域から選択される。
【００８１】
ここで見出された周波数ポイントｆｏｐｔは、緩慢に行われる走査でランプインピーダンスが相対的なインピーダンス変化の局所的最小値を取った周波数ポイントＦＭｍｉｎとほぼ同じ特性を有している。これにより周波数ポイントｆｏｐｔは混合の持続的な平衡に対する最適な周波数ポイントとして特徴付けられる。
【００８２】
ランプパワーが（例えば調光のために）電子点灯回路によって制御される場合、それまでとは異なるランプパワーが設定された後、新たに全測定過程が反復され、新たに設定されたランプパラメータに対する周波数ポイントが求められる。
【００８３】
このパワーの適合化は、メーカで求められ場合により電子点灯回路に記憶されているランプ特性の既知の特徴により上述の方式にしたがって行われる。このとき第１の測定よりも各ステップが迅速に進行し、第１の測定よりも格段に短い時間で測定が行われることに気づくはずである。
【００８４】
この方法全体をプログラムされた電子点灯回路によりマイクロプロセッサから制御しつつ自動的に行うことができる。さらに同じランプパワーの種々のタイプのランプ（例えば種々の色温度のランプ）に関連する駆動パラメータを適合化させることもできる。同様のことはランプパワーの差が小さいランプにも当てはまる。これにより唯一の電子点灯回路を複数のタイプのランプのＨＦ動作に使用でき、音響共振の縦モード、有利には２次音響共振を利用して動作を安定させることができる。さらにここでの技術により１つのランプでの種々の色温度の調整も可能であり、例えば種々の音響共振モードを励振することができる。
【００８５】
本発明は前述の方法とこの方法をインプリメントした電子点灯回路との組み合わせも含む。前述のプロシージャ、すなわち周波数および振幅変調度の有効な変更が開始されるまでの時間は始動フェーズでの電子点灯回路の電力入力によって定まる。この時間はアーク放電の開始直後に短時間だけ電力入力を高めることにより５０％まで短縮される。逆に上述の時間は特に大きな熱容量を有する放電管では２００％まで増大する。
【００８６】
また周波数ｆＡＭおよび振幅変調度を求める測定ステップを複数回行っても良い。
【００８７】
有利にはシステム、電子点灯回路、適切なランプなどのメーカがランプの幾何学的形状および充填物の系から所定の組み合わせの特性を電子点灯回路に予めプログラミングすることができる。これにより個々の部分ステップを利用するのみで済み、本発明の方法が短縮される。ただし所定の振幅変調度ＡＭＩでのｆｏｐｔの設定は反復的に検査し、少なくともステップ３をランプの始動のたびに行って、場合により適合化することを推奨する。
【００８８】
ランプの燃焼電圧およびインピーダンスの自動測定を介して、駆動すべき高圧ランプのタイプに応じた始動基準または遮断基準が厳密に調整される。
【００８９】
方法の他に本発明は上述のプロシージャがインプリメントされているマイクロプロセッサを備えた電子点灯回路を含む。
【実施例】
【００９０】
以下に本発明を複数の実施例に則して詳細に説明する。
【００９１】
図１には比較的高いアスペクト比ＩＤ／ＩＬを有する高圧放電ランプの概略図が示されている。このランプはセラミクスから成る円筒形の放電管１を使用しており、この放電管は所定の内径ＩＤおよび所定の内部長さＩＬを有している。放電管の端部２には電極３が配置されており、この電極は導入部４を介して外部の電流供給手段５へ接続されている。放電管は典型的には、アルゴンを有するＨｇのバッファガスと、金属ハロゲン化物、例えばアルカリ金属ヨウ化物、希土類ヨウ化物およびタリウムヨウ化物の混合物とから成る充填物を有する。ランプは図１４の電子点灯回路からの高周波数により安定化された音響共振で駆動される。このために特に２次縦共振を推奨する。
【００９２】
このランプについて詳細を述べると、高効率のメタルハライドランプであり、パワー７０Ｗ、放電管の軸線方向の最大の内部長さＩＬ１８．７ｍｍ、内径ＩＤ４ｍｍ、アスペクト比４．７である。また高圧放電ランプは４．４ｍｇのＨｇ、およびＮａＩ：ＣｅＩ３：ＣａＩ２：ＴｌＩ＝１．７８：０．２８：１．９３：０．２８ｍｇから成る金属ハロゲン化物によって充填されている。電極の間隔は１４．８ｍｍである。
【００９３】
予め行った調査によりアークの安定化された駆動が可能となること、つまりアークが垂直動作位置でも水平動作位置でも電極を結んだ線上で中央に来ることがわかった。このために４５〜５５ｋＨｚの領域で掃引される高周波数での駆動は典型的な掃引レートｆＦＭ＝１３０Ｈｚを出発点とする。
【００９４】
垂直動作位置では、駆動を開始して約１２０ｓｅｃのウォームアップフェーズ後、アークに沿ったセグリゲーション、つまり分離した金属ハロゲン化物の分布が見られる。金属ハロゲン化物の気相成分はアーク長さにわたって均等に分布してはいない。アルカリ金属ヨウ化物および希土類ヨウ化物の放出はランプの下方１／３までの箇所に集中し、逆に上方部分から上方電極までの箇所には主としてＨｇおよびＴｌの放出が観察される。この状態ではランプは小さな色再現性しか有さず、また光効率も小さい。垂直動作位置での色温度は水平動作位置での色温度とは１５００Ｋほども相違している。
【００９５】
約２５ｋＨｚの固定の周波数ｆＡＭに振幅変調度１０〜３０％での振幅変調を加えることにより、図２に概略的に示されている（小さいグラフは実際の測定値を示している）ように、掃引レート１３０ｓ−１、時間７．７ｍｓでのランプの電力スペクトルは２０〜１５０ｋＨｚの範囲にある。これよりも高次のものはここでは抑圧手段があるので詳細には考慮しない。振幅変調周波数２５ｋＨｚの範囲の電力成分は音響２次縦共振ｆ００２を励振する。
【００９６】
準備ステップではまず垂直動作位置で、振幅変調のための広い周波数帯域、つまりｆＡＭ約４０ｋＨｚ〜約１５ｋＨｚまでの範囲が走査される。これは一定の低い振幅変調度約５〜１５％、刻み幅１５０〜２５０Ｈｚで行われる。ここで２７ｋＨｚを中心とした領域でランプインピーダンスの明確な増大（図３）が認められる。これは共振効果による混合プロセスの変化に相応する。肉眼では、アルカリ金属および希土類の放出増大によって特徴付けられる放電管の下方半部のアーク領域が上方へ向かって中央付近まで拡大することにより急にセグリゲーションが低下し、周波数帯域１〜２ｋＨｚを通過すると再びセグリゲーション状態へ戻るように見える。ランプインピーダンスの比較可能な変化は同様に水平動作位置で求められ、金属ハロゲン化物のアーク軸線に沿った気圧分布に変化が生じる。これについては図９，図１０のプロシージャのフローチャートを参照されたい。
【００９７】
この領域は周波数領域の最外部と考えられる。ここでは周波数走査のさらなるプロシージャは振幅変調度の段階的な増大により強く制限される。
【００９８】
この実施例では２７ｋＨｚの周波数ＦＭ１、低い振幅変調度で唯一の最大値ＺＭＡＸ１が生じる。図４によればこれは例えば始点周波数ＳＴ３０ｋＨｚから終点周波数ＳＰ２０ｋＨｚまでの１０ｋＨｚ幅の狭いインターバルで行われる。ここではインターバルは低い振幅変調度での極値２７ｋＨｚの位置がＳＴ３０ｋＨｚ〜ＳＰ２０ｋＨｚまで延在する全インターバル１０ｋＨｚの約５５〜８０％の箇所となるように選択されている。このように、インターバルは
ＦＭ１＝ＳＰ＋ｍ×（ＳＴ−ＳＰ）
ここでｍ＝０．５５〜０．８、有利にはｍは約６０〜７０％
となるように選定される。
【００９９】
続いて振幅変調度を高めながら、新たな周波数走査をＳＴからＳＰへ走査レート約０．１２ｋＨｚ／ｓｅｃ、各周波数ポイントでの静止時間約０．５ｓｅｃで行い、それぞれの位置で静止時間の終了時のランプインピーダンスを求める。図４には振幅変調度がそれまでの１１％から２７％へ跳躍的に高まっていることが示されている。振幅変調度の明確な増大がある場合、驚くべきことに、ランプインピーダンスのはっきりとした第２の最大値ＺＭＡＸ２が生じることがわかる。これに対応する周波数ｆＡＭは参照記号ＦＭ２で示されている。２つの最大値ＺＭＡＸ１とＺＭＡＸ２とのあいだの周波数ＦＭｍｉｎでランプインピーダンスの最小値が見出される。
【０１００】
ただし本発明の駆動方法では、複数の振幅変調度（ここでは１０．９〜３６．６％）が段階的に調整される。すなわち段階的に振幅変調度を２〜５％ずつ（ここでは２．４〜２．７％ずつ）高め、走査レート約０．１２ｋＨｚ／ｓｅｃ、各周波数ポイントでのでの静止時間約０．５ｓｅｃでＳＴからＳＰへの周波数走査を行い、それぞれの位置で静止時間の終了時のランプインピーダンスを求める。ここで図５によれば、見出されたランプインピーダンスＺ（ｆＡＭ）が電子点灯回路のマイクロコントローラに記憶される。
【０１０１】
有利には図６に図５の特性マップがわかりやすく正規化され、Ｚｎ（ｆＡＭ）として例えば走査領域の始点ＳＴおよび終点ＳＰでのインピーダンス値に関連して示されている。図６では＝ＳＴ、＝ＳＰとして示されている周波数ＳＴ、ＳＰの平均値も表示される。
【０１０２】
図５，図６の特性から周波数ポイントＦＭ２（ＡＭＩ）が抽出される。図６では対応する最大値ＦＭ２がそれぞれ参照記号ａ〜ｊで示されている。第２の最大値が下方超過されると、そのつどインピーダンスに急激な変化が生じる。
【０１０３】
最大値の周波数ＦＭ２は有利には直接に電子点灯回路内にそれぞれ対応する振幅変調度ＡＭＩに関連したアルゴリズムとして記憶されている。その依存関係は図７に示されている。部分ごとの差によりアークプラズマの混合が高まる振幅変調度の範囲が定められる。図７の例ではこれは転換点ｇである。この点からランプインピーダンスの第２の最大値が特に明確となり、対応する周波数ＦＭ２は第１の最大値に対応する周波数ＦＭ１から最小値ＦＭｍｉｎを介して分離される。これについては図４を参照されたい。最適な振幅変調度ＡＭＩｏｐｔは、図７では、少なくとも１つの値５％が転換点ｇで求められた振幅変調度約１８％に加えられることにより導出される。
【０１０４】
図８には、長期の安定動作に最も適した振幅変調度の近傍の２つの振幅変調度の値に対して正規化されたインピーダンスＺｎの相対特性が示されている。ここではインピーダンス特性は４つの領域Ｉ〜ＩＶへ分割されており、各領域はインピーダンス特性に依存した放電アークの金属ハロゲン化物のプラズマの種々の混合状態に相応する。
【０１０５】
領域Ｉ，ＩＶ（電力がハッチングされている部分）ではアークプラズマへの音響結合が最小となっている。なぜなら励振周波数が効果的な共振周波数からきわめて遠く離れているからである。このためランプインピーダンスは周波数ｆＡＭに依存して僅かしか変化しない。領域ＩＩ（電力がグレーで塗られている部分）では増幅されたプラズマ混合が見られる。ここでは水平動作位置で中央に析出した充填物材料からリングが生じる。ただし増幅された混合は垂直動作位置ではいまだ不確実であり、上方電極の近傍でのセグリゲーションの明確な低減は認められない。それでも従来技術では、簡単に見出すことができるという理由から、この領域が所望のものとして制御されてきた。
【０１０６】
調整に有利な領域は本発明によれば領域ＩＩＩ（電力がハッチングされかつグレーで塗られている部分）である。この領域は周波数で見ればＦＭ２とＦＭｍｉｎとのあいだ、インピーダンスで見れば最小値と第２の最大値とのあいだに存在する。ここでは最小値の振幅変調周波数ＦＭｍｉｎの僅かに下方で領域ＩＩの場合よりも格段に良好なプラズマ混合が達成される。このようにしてはじめて色再現性および光効率がさらに高まり、垂直動作位置および水平動作位置での光工学的値が良好に一致する。
【０１０７】
さらなる動作のための周波数ｆＡＭの調整は周波数ポイントあたりの静止時間をそれまでよりも充分に大きくして行われる。
【０１０８】
別の実施例として、領域ＩＩＩ内の周波数ポイントｆｏｐｔを固定に設定するのではなく、系統的および周期的に、ＦＭｍｉｎからＦＵ＝ＦＭ２＋１／５×（ＦＭｍｉｎ−ＦＭ２）近傍までのインターバルＯＰＴで種々の周波数ポイントをランプ動作の経過中に使用することもできる。上述の領域における周波数ポイントのヴァリエーションにより、光効率がほぼ等しければ色温度が僅かに（典型的には数１０Ｋほど）変化する。適用領域は領域ＩＩＩの約４／５までである。
【０１０９】
ランプの高い安定性および任意の動作位置に対するほぼ均一な色温度は、簡単な実施例では、固定の周波数ポイントｆｏｐｔを領域ＩＩＩのインターバルＯＰＴ内部に設定することにより得られる。有利にはこれは周波数ポイントを
ｆｏｐｔ＝ＦＭ２＋Ｒ×（ＦＭｍｉｎ−ＦＭ２）
ここで０．３≦Ｒ≦０．７
の帯域内に設定することにより行われる。
【０１１０】
図９〜図１３には駆動方法のフローチャートが概略的に示されている。図９には基本的な５つのステップがまとめられている。ランプを始動し、所定の待機時間（典型的には１ｍｉｎ）を待機した後、最初に準備ステップが行われる。
【０１１１】
準備ステップでは、きわめて低い振幅変調度５％〜１５％（典型的には１０％）でまずインピーダンス値Ｚの第１の共振、すなわちＺＥＸＴ１が理論的にまたは実験により求められる。これは確実に極値を含む大きな周波数インターバルを掃引することにより行われる。対応する周波数ポイントＦＭ１は測定インターバルＭＩを定めるために用いられる。測定インターバルは８〜２５ｋＨｚの幅、上方の限界周波数ＳＴおよび下方の限界周波数ＳＰを有しており、この内部でＦＭＩがＳＰからＳＴまでの距離の５５〜８０％、有利には６０〜７０％の位置に来るように、つまりＦＭ１がつねにＳＴのほうに近い位置に来るように配置される。
【０１１２】
測定インターバルはつねに上方から下方へ、つまりＳＴからＳＰへ走査される。
【０１１３】
ステップ１は特性マップを求めるステップであり、これは最大領域５〜４５％、特に有利には１０〜４０％において段階的に変更される種々の振幅変調度の掃引により与えられる。ここで各測定インターバルＭＩが走査される。一般に約６〜１５個の段階で振幅変調度の変化を調査すれば充分である。最大領域ＡＭＩは下方の端部にランプインピーダンスの唯一の極値（たいていの場合最大値）の認められる振幅変調度を有しており、上方の端部に少なくとも１つの第２の最大値が明らかに認められる振幅変調度を有している。
【０１１４】
ステップ２は最適な振幅変調度ＡＭｏｐｔを導出するステップである。これはランプインピーダンスの変化を種々の振幅変調度において周波数の関数として比較することにより行われる。最適な振幅変調度ＡＭｏｐｔはランプインピーダンスの変化の最大値を求めることにより定められる。対応するＡＭＩ値をＡＭｍｄとする。これをもう一度値Ｗのぶんだけ３〜１０％高く、つまり
ＡＭｏｐｔ＝ＡＭｍｄ＋Ｗ
に設定する。
【０１１５】
ステップ３はＡＭｏｐｔに対応する周波数ＦＭｍｉｎ（ＡＭｏｐｔ）をサーチするステップである。これは特性マップから得られ、ランプは始点ＳＴから始動される。
【０１１６】
ステップ４は最終的に動作周波数ＦＭｏｐｔを求めるステップである。これはＦＭｍｉｎとＦＭ２とのあいだのインターバルでＦＭｍｉｎとＦＭ２から２０％離れた位置にある値とのあいだの周波数インターバルＯＰＴを掃引し、相応の駆動データを分析することにより行われる。
【０１１７】
５つのステップは図１０〜図１３に詳細に示されている。電子点灯回路はＡＭｏｐｔおよびＦＭｏｐｔでの連続的な動作を行う。さらに遮断機構、例えばエンドオブライフ回路、または適正な駆動状態を監視する問い合わせ回路が設けられていることもある。偏差がある場合にはステップ３，４が連続動作中にもう一度再制御のために行われる。
【０１１８】
個々のステップは色温度などのランプパラメータの所望の制御のために用いられる。
【０１１９】
図１４には本発明の電子点灯回路の基本図が示されている。この回路は次の主なコンポーネントを有している。
ａ．タイマ／シーケンサ
ここでは時間スキーマコントロールが行われており、ウォームアップフェーズの持続時間が制御され、点弧後の印加フェーズおよび高圧放電ランプのアークへの移行が開始される。ここではさらにランプアークを安定化させるための掃引レートの制御も行われる。
【０１２０】
また走査レート、周波数走査の際のそれぞれの周波数ポイントでの静止時間、および連続するプロシージャステップのあいだの休止時間が設定される。
ｂ．パワーステージ（出力段）
電流制限素子および典型的な周波数応答を備えたフルブリッジ回路またはハーフブリッジ回路である。この回路は給電レール（４５０ＶＤＣ）を介して電源部へ結合されている。
３．フィードバックループ（帰還結合回路）
ランプの動作識別、ランプ電流およびランプ電圧などのランプパラメータのフィードバックなどを行い、制御パラメータを調整し、ウォームアップフェーズおよび印加フェーズを定め、別の調整パラメータにより印加フェーズを反復する。
【０１２１】
これは電子点灯回路の出力側つまりランプ側での電流および電圧を充分に正確に測定する回路部である。この回路部およびＡ／Ｄ変換器を介してコントローラでの処理のための測定値が供給される。収集されたデータは更なる評価プロシージャのためにデータメモリへ書き込まれる。
４．ランプ
高圧放電ランプ（ＨＩＤランプ）である。
５．ＦＭ変調器
高電力周波数変調器である。
６．ＡＭ変調器
周波数ｆＡＭおよび振幅変調度ＡＭＩを制御可能なアナログの可変高電力変調器である。
７．ＡＭ信号発生器
ディジタル発振器または電圧制御発振器である。
８．ＦＭ信号発生器
ディジタル発振器または電圧制御発振器である。
９．パワーサプライ（電源部）
レール電圧発生器である。
１０．コントローラ
全てのユニットの中央制御を行う。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】高圧放電ランプの放電管の概略図である。
【０１２３】
【図２】安定化のために音響的に誘導された縦方向共振によりＡＭおよびＦＭ変調された高圧放電ランプの電力スペクトルを示すグラフである。
【０１２４】
【図３】７０Ｗの高圧放電ランプに対する異なる振幅変調度ＡＭＩでの周波数ｆＡＭの関数として２つの典型的なインピーダンス特性を示すグラフである。
【０１２５】
【図４】７０Ｗの高圧放電ランプに対する振幅変調度ＡＭＩを変化させたときの典型的なインピーダンス特性を示すグラフである。
【０１２６】
【図５】７０Ｗの高圧放電ランプに対する振幅変調度ＡＭＩを段階的に変化させたときの典型的なインピーダンス特性を示すグラフである。
【０１２７】
【図６】インピーダンス最大値と始点周波数および終点周波数の平均値とに対して正規化された図４のインピーダンス特性を示すグラフである。
【０１２８】
【図７】ＡＭＩに依存したシフトレートから最適な振幅変調度を求める手段を示す図である。
【０１２９】
【図８】振幅変調度および周波数帯域を最適に選択した場合のｆＡＭ関数として種々の混合特性を有する領域のインピーダンス特性を示す図である。
【０１３０】
【図９】最適な周波数帯域を見いだす手段の基本的なフローチャートである。
【０１３１】
【図１０】準備ステップの詳細なフローチャートである。
【０１３２】
【図１１】ステップ１、ステップ２の詳細なフローチャートである。
【０１３３】
【図１２】ステップ３の詳細なフローチャートである。
【０１３４】
【図１３】ステップ４の詳細なフローチャートである。
【０１３５】
【図１４】電子点灯回路の構造の概略図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１  放電管
２  端部
３  電極
４  導入部
５  外部電流供給手段
ＩＤ  内径
ＩＬ  内部長さ
【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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【図１４】
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