(57)【要約】      （修正有）【課題】放電ランプの動作中に気相種の偏析を低減させる放電ランプの新たな動作方法を提供する。【解決手段】放電ランプが実質的に円筒形の内部空洞を有するアーク放電管を有しており、アーク放電管は垂直方向動作の際に前記アーク放電管の上部において音響応答スペクトルを示し、音響応答スペクトルは第１縦モードを励振する周波数領域を含んでおり、第１周波数ｆｍａｘにおいて最大の応答を、第２周波数ｆｍｉｎにおいて最小の応答を、第２周波数ｆｉｎｖにおいて反転ポイントを有し、ｆｍａｘ＜ｆｉｎｖであり且つｆｉｎｖがｆｍａｘとｆｍｉｎとの間にある、放電ランプの動作方法において、変調されたランプ電力に第１縦モード応答励振周波数ｆｅｘｃを付加し、ただし、ｆｉｎｖ−０．２＊ｆｉｎｖ≦ｆｅｘｃ＜ｆｉｎｖであるようにする。【選択図】図２ａ
2005123177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電ランプの動作方法であって、
前記放電ランプは実質的に円筒形の内部空洞を有するアーク放電管を有しており、
前記アーク放電管は垂直方向動作の際に前記アーク放電管の上部において音響応答スペクトルを示し、
前記音響応答スペクトルは第１縦モードを励振する周波数領域を含んでおり、
前記音響応答スペクトルは第１周波数ｆｍａｘにおいて最大の応答を、第２周波数ｆｍｉｎにおいて最小の応答を、第３周波数ｆｉｎｖにおいて反転ポイントを有し、ｆｍａｘ＜ｆｉｎｖであり且つｆｉｎｖがｆｍａｘとｆｍｉｎとの間にある、放電ランプの動作方法において、
変調されたランプ電力に第１縦モード応答励振周波数ｆｅｘｃを付加し、
ただし、ｆｉｎｖ−０．２＊ｆｉｎｖ≦ｆｅｘｃ＜ｆｉｎｖであることを特徴とする、放電ランプの動作方法。
【請求項２】
ｆｉｎｖ−０．１＊ｆｉｎｖ≦ｆｅｘｃ＜ｆｉｎｖである、請求項１記載の方法。
【請求項３】
ｆｉｎｖ−２ｋＨｚ≦ｆｅｘｃ＜ｆｉｎｖである、請求項１記載の方法。
【請求項４】
ランプに給電する入力正弦波電圧の振幅を変調することにより、前記第１縦モード周波数を付加する、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記振幅変調は０．１〜０．５の変調指数を有する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記第１縦モード周波数をランプに対するスイッチトＤＣキャリア入力に重畳することにより、前記第１縦モード周波数を付加する、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記第１縦モード周波数は固定周波数である、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記第１縦モード周波数は周波数範囲の周波数掃引である、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記ｆｅｘｃは近似的にｆｍａｘに等しい、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
放電ランプの動作方法であって、
前記放電ランプは実質的に円筒形の内部空洞を有するアーク放電管を有しており、
前記アーク放電管は垂直方向動作の際に前記アーク放電管の上部において音響応答スペクトルを示し、
前記音響応答スペクトルは第１縦モードを励振する周波数領域を含んでおり、
前記音響応答スペクトルは第１周波数ｆｍａｘにおいて最大の応答を、第２周波数ｆｍｉｎにおいて最小の応答を、第３周波数ｆｉｎｖにおいて反転ポイントを有し、ｆｍａｘ＜ｆｉｎｖ、且つｆｉｎｖがｆｍａｘとｆｍｉｎとの間にある、放電ランプの動作方法において、
少なくとも１つのアーク矯正周波数でランプ電力を変調するステップと、
変調されたランプ電力に第１縦モード応答励振周波数ｆｅｘｃを付加するステップと有し、
ただし、ｆｉｎｖ−０．２＊ｆｉｎｖ≦ｆｅｘｃ＜ｆｉｎｖであることを特徴とする、放電ランプの動作方法。
【請求項１１】
ｆｉｎｖ−０．１＊ｆｉｎｖ≦ｆｅｘｃ＜ｆｉｎｖである、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
ｆｉｎｖ−２ｋＨｚ≦ｆｅｘｃ＜ｆｉｎｖである、請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
ランプに給電する入力正弦波電圧の振幅を変調することにより、前記第１縦モード周波数を付加する、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
前記振幅変調は０．１〜０．５の変調指数を有する、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記第１縦モード周波数をランプに対するスイッチトＤＣキャリア入力に重ね合わせることにより、前記第１縦モード周波数を付加する、請求項１０記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのアーク矯正周波数はアーク矯正周波数範囲の周波数掃引である、請求項１０記載の方法。
【請求項１７】
前記周波数掃引は１００〜１，０００Ｈｚの掃引速度である、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのアーク矯正周波数は近似的に第２アジマスモード周波数に等しい、請求項１０記載の方法。
【請求項１９】
前記第１縦モード周波数は固定周波数である、請求項１０記載の方法。
【請求項２０】
前記第１縦モード周波数は周波数範囲の周波数掃引である、請求項１０記載の方法。
【請求項２１】
前記ｆｅｘｃは近似的にｆｍａｘに等しい、請求項１０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アーク放電管内の分離を低減させる放電ランプの動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水平方向以外の軸を有するアーク放電管の動作は気相種の偏析を生じることがあり、この偏析が今度はアーク管の全長にわたる色分離、光出力の低下、アーク管壁の局所的過熱、およびランプの早期故障もしくは不十分なランプ性能を生じさせる他の問題を引き起こす。これは特に高アスペクト比のアーク管（縦横比＞約２、のアーク管）を有するランプに関して当てはまる。
【０００３】
偏析問題に対する解決手段としては、入力ランプ電力の音響変調が提案されている。例えば、特許文献１には、アークをランプ電力の音響変調により矯正し、効率の改善と色の非対称性の低減を生じさせるようにしたアーク放電ランプが記載されている。放電ランプの音響モードは当業者には周知であり、以下は周知のことの手短な要約である。ランプ電力の変調はアーク温度分布の変調を引き起こし、結果として、ランプのアーク放電管全体にわたってガス圧分布の変調をもたらす。ある変調周波数は管内のガス圧の定在波振動を生じさせる。市販のアーク放電管の円筒形形状のため、音響モードは一般的にランプのアーク管内の放電空洞又は内部空洞（すなわち、アークが形成される空洞）と同等のサイズの円筒のモードとして記述することができる。圧力が管の軸（すなわち、同等のサイズの円筒）に沿った空間的依存性を有している場合、モードはモードのオーダーを決定する定在波内の半波長の数を番号とする縦モードである。例えば、２つの半波長がある場合、モードは第２縦モードである。圧力が管の半径に沿った空間的依存性を有する場合には、モードは半径モードであり、圧力が管の円周を囲んで空間的依存性を有している場合には、モードはアジマスモードである。圧力分布が１つ以上の座標に沿って変化する半径縦モードやアジマス縦モードのような組み合わせ音響モードも可能である。これらの組み合わせモードは、定在波の周期に応じて、さらに定義することができる。例えば、第３のアジマスモードと第２縦モードの組み合わせ音響モードなどを定義することができる。
【０００４】
これらの音響モードの各々に対する共振周波数は、アーク管の放電空洞の寸法と放電空洞内の気相における音速とによって決定される。第１近似として、音速はアーク温度と放電空洞内の気相の組成とに依存する。より具体的には、音速は（Ｔ／ｍ）１／２に比例する。ここで、Ｔは温度であり、ｍは気相成分の平均モル質量である。高いＸｅガス充填圧力を有するアーク管では、ｍはほぼＸｅの質量である。動作中のアーク管のアーク温度は場所依存であるが、共振周波数は等温円筒モデルを用いて適度に推定される。
【０００５】
縦モード（ｎＬ）周波数はおおよそ
ｆｎＬ＝（ｎ＊Ｃ）／（２＊Ｌｅｎｇｔｈ）
である。ここで、ｆｎＬは第ｎ縦モードであり、Ｃは気相内での平均音速であり、Ｌｅｎｇｔｈは空洞の長さである。
【０００６】
半径モード（ｎＲ）周波数はおおよそ
ｆｎＲ＝(ｋｎＲ＊Ｃ）／（π＊Ｄ）
である。ここで、ｆｎＲは第ｎ半径モードであり、ｋｎＲは各半径モードに関して知られている定数（第１半径モードに関しては３．８３であり、後続のモードに関してはより高い）であり、Ｃは気相内での平均音速であり、Ｄは空洞の直径である。
【０００７】
アジマスモード（ｎＡ）周波数はおおよそ
ｆｎＡ＝（ｋｎＡ＊Ｃ）／（π＊Ｄ）
である。ここで、ｆｎＡは第ｎアジマスモードであり、ｋｎＡは各アジマスモードに関して知られている定数（第１アジマスモードに関しては１．８４であり、第２アジマスモードに関しては３．０５であり、第３アジマスモードに関しては４．２０であり、後続のモードに関してはより高い）であり、Ｃは気相内での平均音速であり、Ｄは空洞の直径である。
【０００８】
共振周波数のより良い推定値は、空洞の形状に近似した放電容器の固有モードの有限要素法による計算から得ることができる。アークは、良好に推定された温度と組成の分布を用いて空洞内に形成される。
【０００９】
いくつかの組み合わせモードに関しては、周波数は個々のモードの周波数の平方を結合することより決定することができる。例えば、第１半径モード（１Ｒ）と第４縦モード（４Ｌ）の組み合わせモードの共振周波数は、
ｆ１Ｒ４Ｌ２＝ｆ１Ｒ２＋ｆ４Ｌ２
である。
【００１０】
これらの周波数は電力変調周波数（本明細書では「電力周波数」と呼ぶ）である。相応する電圧（又は電流）周波数は使用される波形に依存する。正弦波の場合には、相応する電流（又は電圧）周波数は電力周波数の半分である。
【００１１】
再び従来技術を参照すると、垂直方向の偏析の問題に対する別の解決手段は特許文献２に記載されている。特許文献２は、アーク矯正周波数掃引の振幅変調が有効でありうると示唆している。例えば、１０ミリ秒毎、鋸波パターンでの、４５ｋＨｚ〜５５ｋＨｚの（電流）周波数掃引は、第２縦音響モードに相応する周波数と０．２４の変調指数で振幅変調してよい。変調指数は（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）／（Ｖｍａｘ＋Ｖｍｉｎ）と定義される。ここで、Ｖｍａｘは振幅変調された包絡線の最高ピークトゥピーク電圧であり、Ｖｍｉｎは振幅変調された包絡線の最低ピークトゥピーク電圧である。この参考文献の指摘によれば、第１縦音響モードに相応する周波数での振幅変調は、第２縦音響モードに相応する有利な周波数よりも効率的でない。しかしながら、垂直方向の偏析は、第１縦音響モードに相応する周波数での振幅変調による方がいくぶん低減される。
【特許文献１】アメリカ合衆国特許第６，１２４，６８３号
【特許文献２】アメリカ合衆国特許第６，１８４，６３３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、特にアーク放電管の軸が水平方向以外であり、アーク放電管が高アスペクト比を有している場合に、放電ランプの動作中に気相種の偏析を低減させる放電ランプの新たな動作方法を提供することである。
【００１３】
本発明の別の課題は、第１縦共振モードが励振されるように放電ランプの入力電力を変調し、アーク放電管内の偏析が低減されるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題は、放電ランプの動作方法であって、前記放電ランプは実質的に円筒形の内部空洞を有するアーク放電管を有しており、前記アーク放電管は垂直方向動作の際に前記アーク放電管の上部において音響応答スペクトルを示し、前記音響応答スペクトルは第１縦モードを励振する周波数領域を含んでおり、前記音響応答スペクトルは第１周波数ｆｍａｘにおいて最大の応答を、第２周波数ｆｍｉｎにおいて最小の応答を、第３周波数ｆｉｎｖにおいて反転ポイントを有し、ｆｍａｘ＜ｆｉｎｖであり且つｆｉｎｖがｆｍａｘとｆｍｉｎとの間にある、放電ランプの動作方法において、変調されたランプ電力に第１縦モード応答励振周波数ｆｅｘｃを付加し、ただし、ｆｉｎｖ−０．２＊ｆｉｎｖ≦ｆｅｘｃ＜ｆｉｎｖであるようにすることにより解決される。
【００１５】
また、上記の別の課題は、放電ランプの動作方法であって、前記放電ランプは実質的に円筒形の内部空洞を有するアーク放電管を有しており、前記アーク放電管は垂直方向動作の際に前記アーク放電管の上部において音響応答スペクトルを示し、前記音響応答スペクトルは第１縦モードを励振する周波数領域を含んでおり、前記音響応答スペクトルは第１周波数ｆｍａｘにおいて最大の応答を、第２周波数ｆｍｉｎにおいて最小の応答を、第３周波数ｆｉｎｖにおいて反転ポイントを有し、ｆｍａｘ＜ｆｉｎｖであり且つｆｉｎｖがｆｍａｘとｆｍｉｎとの間にある、放電ランプの動作方法において、少なくとも１つのアーク矯正周波数でランプ電力を変調するステップと、変調されたランプ電力に第１縦モード応答励振周波数ｆｅｘｃを付加するステップと有し、ただし、ｆｉｎｖ−０．２＊ｆｉｎｖ≦ｆｅｘｃ＜ｆｉｎｖであるようにすることにより解決される。
【００１６】
本発明のこれらの課題及び他の課題ならびに利点は、以下の図面及び有利な実施例の記述を考察することにより、当業者には明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
有利な実施形態においては、本発明は２つの電力周波数成分を使用する放電ランプの動作方法である。第１の成分は周波数範囲の掃引であり、その目的は放電空洞内のアークを矯正およびセンタリングすることである。掃引される周波数は有利には第２アジマス（２Ａ）共振周波数より高い又はほぼ等しいが、特定のタイプの波形に対しては比較的広い範囲の掃引周波数があってもよい。２Ａ周波数は第１アジマス（１Ａ）音響モード周波数と第１半径（１Ｒ）音響モード周波数の間にある。ここで、必ずしもすべてのアーク放電管がアークの安定化及びセンタリングのための矯正を必要とするわけではないことに注意されたい。したがって、アーク矯正周波数成分を含めることは好ましいが、つねに不可欠なわけではない。
【００１８】
第２の成分は第１縦（１Ｌ）共振モードの励振であるが、通常の共振の整合の仕方とは異なっている。通常は、共振の励振は印加される周波数が共振ピーク周波数と整合するときに最も強く、励振周波数がより高い又はより低い周波数に離調するにつれ衰える。「中心」周波数は共振のピークに対応している。発明者は、励振周波数が音響スペクトルにおける１Ｌ共振応答の中心に近いが、この中心からは離れている場合に、２つの異なる応答があることを発見した。
【実施例】
【００１９】
より詳細な説明、及び、図１に示されている第１縦（１ｌ）音響モードを参照すれば、等温温度分布を有する円筒形空洞の場合、１Ｌモードは最も低い周波数共振モードであり、圧力定在波の波長は円筒の長さの２倍である。その結果生じる圧力分布は軸非対称であり、アーク放電管の一方の端部における摂動は他端とは符合が逆である。この非対称性により、アーク位置とガス分布とに関して軸対称なアーク管内では、１Ｌモードは有効に励振されないことが予想される。しかしながら、アーク管５が図２ｂに示されているように垂直方向で動作している場合には、偏析のゆえに、非対称なガス分布が実質的に円筒形の放電空洞１７内に生じる。空間的に分解した音響共振スペクトル（図２ａ）は、動作中のアーク管の投影像にフォトダイオードを配置することにより得られる。有利には、圧力摂動とその結果生じる光の揺らぎが強まるアーク管の端部近くにフォトダイオードを配置するとよい（図２ｂにおける観測点１０及び１２）。音響共振スペクトルの観測に有利な位置は、放電空洞の端部から空洞の長さの約１／４だけ離れた地点である。電極１５において直接的に応答を観測することは望ましくない。というのも、アーク付着点には「ホットスポット」が生じるからである。また、アーク管の（長さの）中心にあまりに近いところで応答を観測することも望ましくない。応答の振幅は中心で最小となるからである。アーク管の音響共振スペクトルを測定する計器装備は公知である（例えば、J.Olsen and W.P.Moskowitz, “Optical Measurement of Acoustic Resonance Frequencies in HID Lamps”, Proceedings of the IEEE Industrial Applications Society Annual Meeting, New Orleans, LA, Oct. 1997を参照せよ）。アーク管の投影像面に配置されたフォトダイオードにより検出された光出力の周波数スペクトルは、アーク管の音響応答を求めるために、入力電力の周波数スペクトルにより正規化される。所望の周波数範囲にわたって音響応答を得るために、適切な帯域幅にわたって少量のノイズが入力電力に付加される。測定を容易にするために、ＨＰ８９４１０Ａ（ヒューレットパッカード）のようなベクトル信号アナライザを使用してもよい。
【００２０】
アーク管が垂直方向を向いており、アーク管の上部領域の点１０において音響応答を観測するようにフォトダイオードが位置決めされている図２ｂのアーク管では、入力ランプ電力が少なくとも１つのアーク矯正周波数で変調され、安定した放電が生み出される。さらに別の周波数成分が上記の変調されたランプ電力に付加され、音響応答スペクトルが観測される。有利には、スペクトルは１Ｌ共振応答のいずれかの側におよそ２ｋＨｚの幅で延びている。より一般的には、スペクトルは１Ｌ共振応答のいずれかの側におよそ±２０％の周波数範囲を有している。アーク管の上部領域では、音響応答スペクトル２０は図２ａに示されているように観測され、１Ｌ共振応答はおよそ１２．６ｋＨｚの周波数の周りに集中して現れる。音響応答スペクトル２０における１Ｌ特性は、第１の周波数ｆｍａｘにおいて最大応答を有し、第２の周波数ｆｍｉｎにおいて最小応答を有しており、ｆｍａｘとｆｍｉｎの間にある第３の周波数ｆｉｎｖにおいて反転が生じている。このケースでは、ｆｍａｘとｆｍｉｎはおよそ３００Ｈｚだけ離れている。時間とともにアーク管内の非対称性が増していくと、ｆｍａｘ，ｆｍｉｎ，ｆｉｎｖはより高い周波数にシフトする傾向がある。さらに、ｆｍａｘがｆｉｎｖより低い周波数で現れ、ｆｍｉｎがｆｉｎｖより高い周波数で現れることにも注意されたい。ｆｍａｘ，ｆｍｉｎ，ｆｉｎｖの相対的位置の重要性については、以下で明らかになる。
【００２１】
フォトダイオードがアーク管の下部領域の点１２に位置決めされた場合、観測される１Ｌ音響応答は尚もおよそ１２．６ｋＨｚに集中するが、音響応答スペクトル２２は上部領域で観測される音響応答スペクトル２０の反転として現れる。このケースでは、ｆｍａｘはｆｉｎｖより高い周波数で現れ、ｆｍｉｎはｆｉｎｖより低い周波数で現れる。ｆｉｎｖの位置は実質的に同じままであり、ｆｍａｘとｆｍｉｎもおよそ３００Ｈｚだけ離れている。
【００２２】
１Ｌ共振の励振はアーク管内に種々の方向のフローを引き起こすことができ、フローの挙動は印加される励振周波数がｆｉｎｖより高いか低いかに依存する。より重要なのは、印加される励振周波数とアーク管の音響応答スペクトルにおけるｆｍａｘ，ｆｍｉｎ及びｆｍｉｎの相対的位置とに応じて、偏析挙動が著しく異なりうることである。図２ｂに示されているように電極が同じ長さで放電空洞内に延びているアーク放電管では、アーク管の上部領域で観測される音響応答スペクトルは、アーク管が垂直方向で動作している場合には、ｆｍａｘがｆｉｎｖより低い周波数で現れ、ｆｍｉｎがｆｉｎｖより高い周波数で現れる図２ａのスペクトル２０と同様である。１Ｌ励振周波数をｆｉｎｖより低く、例えば約１２ｋＨｚに選択した場合、アークの色分離の低減により示されるように、気相種の混合が改善され、偏析が低減される。１Ｌ共振の振幅が増大するにつれて、音響スペクトルにおける１Ｌ応答の振幅も減少する。これは、ランプが（例えば、図３に示されているように）より対称的になりつつあることを示している。これとは対照的に、印加される励振周波数がｆｉｎｖより高い、例えば、およそ１３ｋＨｚである場合、アーク管はさらに偏析し、アークの極端な色分離が生じやすい。偏析は、偏析とともに高くシフトしていく周波数ｆｉｎｖが印加周波数に等しくなるまで、増大する。ｆｉｎｖが印加される励振周波数に等しくなると、偏析のレベルが安定する。ランプがさらに偏析すると、ｆｉｎｖは印加される励振周波数よりも高くなり、結果として偏析を減少させる。
【００２３】
印加する励振周波数を慎重に選択することにより、１Ｌ共振をアーク放電管内の偏析の低減に有効に使用することができる。垂直動作の際、上部領域にｆｍａｘ＜ｆｉｎｖである音響応答スペクトルを呈するアーク管に対しては、印加する励振周波数ｆｅｘｃをｆｉｎｖより低くしなくてはならない。この挙動を示すほとんどのアーク管では、有効な励振周波数の範囲はｆｉｎｖより低く、およそ１−２ｋＨｚであり、最適な効果はｆｅｘｃがほぼｆｍａｘに等しいときに得られる。したがって、ｆｉｎｖ−２ｋＨｚ≦ｆｅｘｃ＜ｆｉｎｖであると有利である。より一般的には、印加される励振周波数がｆｉｎｖの２０％以内、（ｆｉｎｖ−０．２＊ｆｉｎｖ≦ｆｅｘｃ＜ｆｉｎｖ）であると有利である。また、ｆｉｎｖの１０％以内、（ｆｉｎｖ−０．１＊ｆｉｎｖ≦ｆｅｘｃ＜ｆｉｎｖ）であるとさらに有利である
ランプサンプル：ＪＡ０１３
本発明の方法を以下の特性を有するランプでテストした。
【００２４】
アーク管形状：内部空洞は実質的に円筒形であり、球状のエンドベルを有している。アーク管は、およそ２３ｍｍの内部長さ、端部に向かって僅かに先細りしたアーク管の中央部において３．７ｍｍの直径を有している。
【００２５】
アーク管内容物：１０ｍｇのハロゲン化金属塩混合物（ＮａＩ：ＤｙＩ３：ＨｏＩ３：ＴｍＩ３：ＴｌＩがモル比で６：１：１：１：０．７５）、２ｂａｒのＸｅ。
【００２６】
音響応答：ｆｍａｘが１２．７ｋＨｚ、ｆｉｎｖが１２．８５ｋＨｚ。
【００２７】
テストの準備として、まず、ほとんどの塩がアーク管の底（ドーム）端部に堆積するまで、１３２〜１４５ｋＨｚのリップル（アーク矯正のため）を有する方形波で、ベースを垂直方向に上げてランプを動作させた。この状況では、ガスの混合又は偏析しようとする傾向は、塩が再分布するのを待たなくとも、アークの色の変化を通してすぐに検出可能である。つぎに、１２ｋＨｚの励振周波数をリップルに付加した。ランプガスは混合され、現れ始めた色分離が低減した。
【００２８】
再び図３を参照すると、１Ｌ領域の音響スペクトルはアーク管の上部領域で観測されたものであり、方形波の振幅を調整することによって電力を７０Ｗで一定に保持したうえで、１２ｋＨｚ励振振幅（０．１５〜０．０３の相対的振幅）の関数として記録されたものである。振幅が減少するにつれて、ガスは偏析し始め、音響スペクトルにおける１Ｌ特性がより顕著になり、ランプ電圧も低下する。
【００２９】
振幅を増大させることにより、ランプの安定した垂直動作が回復する。偏析状態からのこの回復能力は、主にランプがまだ偏析していないときに印加すると偏析の防止に役立つ他の音響共振モードを使用している場合には見られないものである。１Ｌモードは非対称なため、偏析したランプでは容易に励振しうるが、第２及び第４縦モードのような軸対称モードは容易には励振されない。
【００３０】
選択的に１Ｌ共振励振周波数を印加する振幅変調法も、ランプＪＡ０１３で成功裡にテストされた。このケースでは、アークの電力供給と矯正のために、６３〜７１ｋＨｚ周波数（１２６〜１４２ｋＨｚ電力）で掃引された正弦波を使用した。つぎに、垂直動作を可能にするため、正弦波の振幅を１２ｋＨｚで変調した。０．１の変調指数は短期間の偏析防止には十分である。有利な変調指数は０．１〜０．１５である。
【００３１】
１Ｌ共振周波数は、ランプを垂直方向でスタートさせる間に印加してもよい。ランプが暖まるにつれ、１Ｌモードは「捕捉」され、ランプは最終的に非偏析状態の動作に達する。
【００３２】
１Ｌ共振周波数を使用する別の利点は、アーク管の熱い円筒部分に塩環が蓄積しないことである。これはアーク管壁の腐食の防止に役立つ。
【００３３】
これらの周波数を使用する際の潜在的な不利点は、これらの周波数が低いこと、ランプによっては可聴範囲内にあることである。比較的小さなランプでは、１Ｌ共振はおよそ２０ｋＨｚと比較的高く、本発明の方法にしたがった１Ｌ共振周波数の使用は、これらのランプでは偏析の防止に首尾よく利用された。アーク管の長さを短くすることの他に、１Ｌ共振周波数（及び他のすべての周波数）を上げる別の方法は、バッファガスの平均モル質量を減少させることである。この理由で、キセノンに代わって、アルゴンのような比較的軽いガスを含んだ充填ガス組成を使用してもよい。
【００３４】
有利な実施形態では、１Ｌ励振周波数ｆｅｘｃは固定周波数であっても、又は、上で説明した音響応答スペクトルによって規定される範囲内の周波数範囲の周波数掃引であってもよい。アーク矯正周波数範囲の周波数掃引は１００〜１，０００Ｈｚの掃引速度で行われる。
【００３５】
上記のように、本発明では２つの電力周波数成分が使用される。一般的には、動作中のランプにおいて所望の電力周波数成分を生み出すことのできる電圧波形は複数種類ある。発明者は２つの電力周波数成分Ａ及びＢを得るために以下のタイプの電圧波形を使用した。なお、ここで、Ａは周波数範囲のアーク矯正掃引であり、Ｂは１Ｌ共振励振周波数ｆｅｘｃである。（１）リップルが付加された方形波：高周波リップルが重畳された低周波（およそ２０〜５００Ｈｚ）スイッチトＤＣ波形、ただし、このリップルは周波数Ａ及びＢの２つの正弦波を付加することにより得られる；（２）順次リップルを有する方形波：高周波リップルが重畳された低周波（およそ２０〜５００Ｈｚ）スイッチトＤＣ波形、ただし、このリップルは周波数Ａと周波数Ｂとの間で交代する正弦波である；（３）振幅変調（ＡＭ）：周波数（Ａ／２）の正弦波が周波数Ｂで振幅変調される。他の可能性としては、つぎのものが挙げられる。（４）直結順次型：（Ａ／２）と（Ｂ／２）の間で周波数が交代する正弦波；（５）直結加法型：周波数（Ａ／２）と（Ｂ／２）の２つの正弦波の和；（６）正弦波以外の他の周期的波動；（７）干渉帯を用いた加法的又は振幅変調された波形（例えば、２つの周波数Ｃ及びＤを結合すると、しばしばＣ＋Ｄ、Ｃ−Ｄ、２Ｃ＋Ｄ、２Ｃ−Ｄ等々に電力成分が生じる）。
【００３６】
例として、発明者は上記（２）のタイプの波形を用いて種々のタイプのランプを動作させた。以下の表１−３を参照されたい。垂直動作中、偏析は低減された。スイッチトＤＣ（方形）電圧波形の周波数は４００Ｈｚであった。周波数Ａに対する掃引速度は１ｋＨｚであった。ゲート時間は、周波数がＡとＢの間で交代する際に各周波数で費やされた時間を表している。
ランプＩＤ：ＪＨ０６２
アーク管形状：内部空洞はほぼ円筒形であり、球状のエンドベルを有している。アーク管は、およそ２３ｍｍの内部長さ、端部に向かって僅かに先細りしたアーク管の中央部において３．７ｍｍの直径を有している。
【００３７】
アーク管内容物：１．８ｍｇのＮａｌ、０．７７ｍｇのＣｅＩ３、１．８ｍｇのＤｙＩ３、０．８９ｍｇのＣａＩ２、０．２１ｍｇのＴｌＩ、２ｂａｒのＸｅ。
電気関連：６５Ｗで、電圧はおよそ５４Ｖ、電流はおよそ１．２Ａ。
音響応答：ｆｍａｘは１２．９５ｋＨｚ、ｆｉｎｖは１３．１５ｋＨｚ。
【００３８】
効果のあったパラメータをいくつか以下の表１に示す：
【００３９】
【表１】
2005123177.tif 000003
ランプＩＤ：ＬＡ００７
アーク管形状：ほぼ円筒形、球状の端部を有する；端部に向かって僅かに先細りした中央部で５．２ｍｍの内径を有する；内部長さはおよそ３０．５ｍｍ。
【００４０】
アーク管内容物：１５ｍｇのハロゲン化金属塩混合物（ＮａＩ：ＤｙＩ３：ＨｏＩ３：ＴｍＩ３：ＴｌＩがモル比で６：１：１：１：０．７５）、１ｂａｒのＸｅ。
【００４１】
電機関連：ランプ電圧は９０〜９５Ｖ。
【００４２】
音響応答：ｆｉｎｖは８．９ｋＨｚと推定される。
【００４３】
効果のあったパラメータをいくつか表２に示す：
【００４４】
【表２】
2005123177.tif 000004
ランプＩＤ：ＣＡ１
アーク管形状：円筒形；内径３．２ｍｍ；内部長さ２２．４ｍｍ。
【００４５】
アーク管内容物：３ｍｇのハロゲン化金属塩混合物（ＮａＩ：ＤｙＩ３：ＨｏＩ３：ＴｍＩ３：ＴｌＩがモル比で６：１：１：１：０．７５）、２ｂａｒのＸｅ。
【００４６】
電機関連：５０Ｗで、電圧はおよそ４０Ｖ、電流はおよそ１．２５Ａ。
【００４７】
音響応答：ｆｍａｘは１３〜１４ｋＨｚ、ｆｉｎｖは１４．４〜１４．６ｋＨｚ。
【００４８】
効果のあったパラメータをいくつか表３に示す：
【００４９】
【表３】
2005123177.tif 000005
【００５０】
以上の明細書及び図面では本発明の実施例を説明したが、本発明は明細書及び図面に照らした上で請求項により規定されるものであることが理解されねばならない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】円筒形空洞の長さに沿った第１縦（１Ｌ）音響モードの定在波圧力摂動の例を示すグラフである。
【００５２】
【図２ａ】垂直方向でのアーク放電管の概略図である図２ｂに示された２つの位置で観測された１Ｌ音響モードに対する２つの音響応答スペクトルのグラフである。
【００５３】
【図２ｂ】アーク放電管を垂直方向で示す概略図である。
【００５４】
【図３】放電管の上部領域で観測された１Ｌ音響モードに対する、異なる変調振幅におけるいくつかの音響応答スペクトルのグラフである。
【符号の説明】
【００５５】
５  アーク放電管
１０  観測点
１２  観測点
１５  電極
１７  放電空洞
２０  音響応答スペクトル
２２  音響応答スペクトル
【図１】
2005123177.tif 000006
【図２ａ】
2005123177.tif 000007
【図２ｂ】
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【図３】
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