(57)【要約】長くて細い高輝度放電ランプにおける垂直分離を低減（色混合）する方法を実施するような電源システムが開示されている。各システムはランプの方位音響及び長手方向音響組合せモードを励起するような電流周波数信号をランプに供給し、これにより該ランプ内での色混合を達成することができる。各システムは、更に、ランプ内の色混合を安定化させる必要に応じて上記電流周波数信号を調整する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高輝度放電ランプにおける垂直分離を低減するシステムにおいて、
前記ランプに電流周波数信号を供給するよう動作する電源であって、該電流周波数信号が前記ランプの方位音響及び長手方向音響の組合せモードを励起するような電源と、
前記電流周波数信号を制御して、前記ランプ内における垂直分離の低減を安定化させるように動作するコントローラと、
を有していることを特徴とするシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記電流周波数信号が、前記ランプの前記方位音響及び長手方向音響の組合せモードを励起するような周波数範囲にわたり掃引される、
ことを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記電源は矩形波の形態の電流周波数掃引信号を発生するように動作し、
前記電源は正弦波の形態の前記電流周波数信号を前記電流周波数掃引信号の関数として掃引するように動作する、
ことを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記電源は第１期間の間に前記ランプに前記電流周波数信号を第１電流周波数掃引信号として供給するように動作し、該第１電流周波数掃引信号は前記ランプの前記方位音響及び長手方向音響の組合せモードを励起するような第１周波数範囲を有し、
前記電源は第２期間の間に前記ランプに第２電流周波数掃引信号を供給するように動作し、該第２電流周波数掃引信号は前記ランプの動作を安定化させるような第２周波数範囲を有している、
ことを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記電源は前記電流周波数信号を固定電流周波数信号及び電流周波数掃引信号の関数として供給するように動作する、
ことを特徴とするシステム。
【請求項６】
高輝度放電ランプにおける垂直分離を低減する電源において、
矩形波の形態の第１電流周波数掃引信号を供給するように動作するブリッジと、
前記第１電流周波数掃引信号に応答して前記ランプに対し正弦波の形態の第２電流周波数掃引信号を供給するように動作するローパスフィルタであって、前記第２電流周波数掃引信号が前記ランプの方位音響及び長手方向音響の組合せモードを励起する第１周波数範囲を有しているようなローパスフィルタと、
を有していることを特徴とする電源。
【請求項７】
請求項６に記載の電源において、
前記ブリッジは、更に、矩形波の形態の第３電流周波数掃引信号を供給するように動作し、
前記ローパスフィルタは、更に、前記第３電流周波数掃引信号に応答して前記ランプに対し正弦波の形態の第４電流周波数掃引信号を供給するように動作し、該第４電流周波数掃引信号が前記ランプの動作を安定化させるような第２周波数範囲を有している、
ことを特徴とする電源。
【請求項８】
高輝度放電ランプにおける垂直分離を低減する電源において、
固定電流周波数信号を供給するよう動作する第１信号発生器と、
電流周波数掃引信号を供給するよう動作する第２信号発生器と、
前記ランプに対して電流周波数信号を前記固定電流周波数信号及び前記電流周波数掃引信号の関数として供給するよう動作する加算器であって、前記電流周波数信号が前記ランプの方位音響及び長手方向音響の組合せモードを励起するような加算器と、
を有することを特徴とする電源。
【請求項９】
請求項８に記載の電源において、
前記固定電流周波数信号の振幅及び周波数が、前記ランプ内での垂直分離の低減を安定化させるように選択的に調整可能である、
ことを特徴とする電源。
【請求項１０】
高輝度放電ランプにおける垂直分離を低減する方法において、
前記ランプに電流周波数信号を供給するステップであって、該電流周波数信号が前記ランプの方位音響及び長手方向音響の組合せモードを励起するようなステップと、
前記電流周波数信号を制御して、前記ランプ内における垂直分離の低減を安定化させるステップと、
を有していることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、
前記ランプに電流周波数掃引信号を供給するステップであって、該電流周波数掃引信号が前記ランプの動作を安定化させるような周波数範囲を有しているようなステップ、
を更に有していることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、
第１期間の間に前記電流周波数掃引信号を発生するステップと、
第２期間の間に前記電流周波数信号を発生するステップと、
前記第２期間を調整して、前記ランプ内における垂直分離の低減を安定化させるステップと、
を更に有していることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の方法において、
矩形波の形態の電流周波数掃引信号を発生するステップであって、該電流周波数掃引信号が前記ランプの前記方位音響及び長手方向音響の組合せモードを励起する周波数範囲を有するようなステップと、
正弦波の形態の前記電流周波数信号を前記電流周波数掃引信号の関数として掃引するステップと、
を更に有していることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載の方法において、
固定電流周波数信号を発生するステップと、
電流周波数掃引信号を発生するステップと、
前記電流周波数信号を前記固定電流周波数信号及び前記電流周波数掃引信号の関数として発生するステップと、
を更に有することを特徴とする方法。
【請求項１５】
高輝度放電ランプにおける垂直分離を低減する方法において、
矩形波の形態の第１電流周波数掃引信号を供給するステップと、
前記第１電流周波数掃引信号に応答して前記ランプに対し正弦波の形態の第２電流周波数掃引信号を供給するステップであって、該第２電流周波数掃引信号が前記ランプの方位音響及び長手方向音響の組合せモードを励起する周波数範囲を有しているようなステップと、
を有していることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法において、
前記第２電流周波数掃引信号を或る期間の間に発生するステップと、
前記期間の持続時間又は前記周波数範囲を選択的に調整して、前記ランプ内における垂直分離の低減を安定化させるステップと、
を更に有していることを特徴とする方法。
【請求項１７】
高輝度放電ランプにおける垂直分離を低減する方法において、
第１期間の間に前記ランプに第１電流周波数掃引信号を供給するステップであって、該第１電流周波数掃引信号が前記ランプの動作を安定化させる第１周波数範囲を有しているようなステップと、
第２期間の間に前記ランプに第２電流周波数掃引信号を供給するステップであって、該第２電流周波数掃引信号が前記ランプの方位音響及び長手方向音響の組合せモードを励起する第２周波数範囲を有しているようなステップと、
を有していることを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法において、
前記第２周波数範囲又は前記第２期間の持続時間を選択的に調整して、前記ランプ内における垂直分離の低減を安定化させるステップ、
を更に有していることを特徴とする方法。
【請求項１９】
高輝度放電ランプにおける垂直分離を低減する方法において、
固定電流周波数信号を供給するステップと、
電流周波数掃引信号を供給するステップと、
前記ランプに電流周波数信号を前記固定電流周波数信号及び前記電流周波数掃引信号の関数として供給するステップであって、該電流周波数信号が前記ランプの方位音響及び長手方向音響の組合せモードを励起するようなステップと、
を有していることを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、
前記固定電流周波数信号の振幅又は周波数を選択的に調整して、前記ランプ内での垂直分離の低減を安定化させるステップ、
を更に有していることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広くは高輝度放電（ＨＩＤ）ランプにおける垂直分離（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ）の低減法に関する。本発明は、特に、ＨＩＤランプの方位音響（ａｚｉｍｕｔｈａｌ ａｃｏｕｓｔｉｃ）及び長手方向音響（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ａｃｏｕｓｔｉｃ）組合せモードの励起による垂直分離の低減法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
音響共振（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）は周期的な電力入力により駆動される。正弦波型波形の場合、音響共振を励起する電力周波数は電流周波数の２倍である。
【０００３】
ＨＩＤランプにおける垂直分離の低減（色混合：ｃｏｌｏｒ ｍｉｘｉｎｇ）は、以前は、ランプの２次長手方向音響モードを励起することにより達成されていた。長くて細いバーナの場合、ＨＩＤランプの２次長手方向音響モードを励起する周波数は、該ＨＩＤランプの１次方位音響モードを励起する周波数及び該ＨＩＤランプの１次半径方向音響（ｒａｄｉａｌ ａｃｏｕｓｔｉｃ）モードを励起する周波数の両者よりも低い。ＨＩＤランプの２次長手方向音響モードを励起する前に、該ＨＩＤランプは最初に、該ＨＩＤランプの１次方位音響モードに対応する電流周波数と該ＨＩＤランプの１次半径方向音響モードに対応する電流周波数との間の周波数範囲にわたり電流周波数信号を繰り返し掃引することにより安定化される。
【０００４】
例えば、４ミリメートルの内径及び１９ミリメートルの内部長を持つ７０ワットのＨＩＤランプの場合、該７０ワットＨＩＤランプの１次方位音響モードに対応する電流周波数及び電力周波数は、各々、３１．５キロヘルツ及び６３キロヘルツであり、該７０ワットＨＩＤランプの１次半径方向音響モードに対応する電流周波数及び電力周波数は、各々、６５．５キロヘルツ及び１３１キロヘルツである。斯かる７０ワットＨＩＤランプを初期的に安定化させる或る従来方法は、電流周波数信号を、初期動作期間内において１０ミリ秒毎に約４５キロヘルツから５５キロヘルツまで掃引する。
【０００５】
上記初期動作期間が経過すると、斯かる７０ワットＨＩＤランプの２次長手方向音響モードを励起する或る従来方法は、上記電流周波数掃引信号の振幅変調を利用する。上記７０ワットＨＩＤランプの２次長手方向音響モードに対応する電流周波数及び電力周波数は、各々、１２キロヘルツ及び２４キロヘルツである。結果としての電力周波数は、２つの掃引される側波帯を持つ電力周波数掃引、及び振幅変調周波数における固定電力周波数であり、該固定電力周波数は７０ワットＨＩＤランプの２次長手方向音響モードを励起するために２４キロヘルツの電力周波数に対応するように調整される。しかしながら、この従来方法の潜在的問題は、当該方法を実施するために要する回路の複雑さである。
【０００６】
他の従来方法は、第１期間の間の４５キロヘルツから５５キロヘルツまでの電流周波数掃引信号と、これに後続する第２期間の間の１２キロヘルツの固定電流周波数信号とを反復する。結果としての電力周波数は、各サイクルにおける第１期間の間の９０キロヘルツから１１０キロヘルツまでの電力周波数掃引、及び各サイクルにおける第２期間の間の２４キロヘルツの固定電力周波数である。しかしながら、この従来方法の潜在的問題点も当該方法を実施するために要する回路の複雑さである。
【０００７】
特に、或る従来回路は、各サイクルの第１期間の間の４５キロヘルツから５５キロヘルツまでの矩形波の形態の電流周波数掃引信号と、各サイクルの第２期間の間の１２キロヘルツの矩形波の形態の固定電流周波数信号とを反復的に発生するブリッジを含んでいる。該回路は、好ましくは、上記矩形波の３次高調波、５次高調波及びそれ以上の高調波を減衰させることにより矩形波を正弦波に変形するローパスフィルタを含む。このローパスフィルタは、各サイクルの第１期間の間に如何なる目立った減衰も伴わずに４５キロヘルツから５５キロヘルツまでの基本電流周波数掃引信号を通過させるが、該ローパスフィルタは各サイクルの第２期間の間に１２キロヘルツの前記固定電流周波数信号の３６キロヘルツにおける３次高調波及び６０キロヘルツにおける５次高調波を減衰させることができない。結果として、当該７０ワットＨＩＤランプは各サイクルの第２期間の間に矩形波を持つ１２キロヘルツの固定電流周波数信号を入力し、該信号は当該７０ワットＨＩＤランプの２次長手方向音響モードを励起することができない。より高次のフィルタ又は位相変調はローパスフィルタの欠点を克服することができるが、回路の複雑さが増加する。
【０００８】
色混合の結果、長くて細いランプの光技術特性は垂直の向き及び水平の向きにおいて略等しくなる。また、色混合は色温度を著しく低下させ、又は垂直の向きにおける効率を増加させることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従って、従来の回路よりも複雑でない構成を持つ回路により色混合を達成する方法及びシステムを提供することが望ましい。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高輝度放電ランプの方位音響及び長手方向音響の組合せモードを励起することにより該ＨＩＤランプを動作させるシステム及び方法に関するものである。本発明の種々の態様は、新規であり、非自明であり、種々の利点を提供する。ここでカバーされる本発明の実際の性質は、添付される請求項を参照することのみにより決定することができるものであるが、ここに開示される実施例が特徴とする特定の特徴を、以下に簡単に説明する。
【００１１】
本発明の第１の形態は、高輝度放電ランプにおける垂直分離（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ）を低減する電源システムである。該システムは、電源とコントローラとを有する。上記電源は、ランプに電流周波数信号を供給するように動作して、該ランプの方位音響及び長手方向音響の組合せモードを励起する。上記コントローラは、上記電流周波数信号を制御して該ランプ内の垂直分離の低減を安定化させる。
【００１２】
本発明の第２の形態は、高輝度放電ランプにおける垂直分離を低減する第１電源である。該電源はブリッジとローパスフィルタとを有する。上記ブリッジは矩形波の形態の第１電流周波数掃引信号を供給するように動作する。該第１電流周波数掃引信号に応答して、上記ローパスフィルタは正弦波の形態の第２電流周波数掃引信号を当該ランプに供給するように動作し、ここで、該第２電流周波数掃引信号は該ランプの方位音響及び長手方向音響の組合せモードを励起するような周波数範囲を有している。
【００１３】
本発明の第３の形態は、高輝度放電ランプにおける垂直分離を低減する第２電源である。該電源は１対の信号発生器と加算器とを有している。第１信号発生器は固定の電流周波数信号を供給するように動作する。第２信号発生器は電流周波数掃引信号を供給するように動作する。上記加算器は、電流周波数信号を上記固定電流周波数信号と電流周波数掃引信号との関数として当該ランプに供給するように動作し、ここで、該電流周波数信号は該ランプの方位音響及び長手方向音響の組合せモードを励起する。
【００１４】
本発明の第４の態様は高輝度放電ランプにおける垂直分離を低減する第１方法である。当該ランプに電流周波数信号が供給され、ここで、該電流周波数信号は該ランプの方位音響及び長手方向音響の組合せモードを励起する。該電流周波数信号は、当該ランプにおける垂直分離の低減を安定化させるように制御される。
【００１５】
本発明の第５の形態は、高輝度放電ランプにおける垂直分離を低減する第２方法である。矩形波の形態の第１電流周波数掃引信号が供給される。該第１電流周波数掃引信号の関数としての正弦波の形態の第２電流周波数掃引信号が当該ランプに供給され、ここで、該第２電流周波数掃引信号は該ランプの方位音響及び長手方向音響の組合せモードを励起するような周波数範囲を有している。
【００１６】
本発明の第６の形態は、高輝度放電ランプにおける垂直分離を低減する第３方法である。第１期間の間に第１電流周波数掃引信号が当該ランプに供給され、該第１電流周波数掃引信号は該ランプの動作を安定化させるような周波数範囲を有している。第２の期間の間には第２電流周波数掃引信号が当該ランプに供給され、該第２電流周波数掃引信号は該ランプの方位音響及び長手方向音響の組合せモードを励起する。
【００１７】
本発明の第７の形態は、高輝度放電ランプにおける垂直分離を低減する第４方法である。電流周波数掃引信号が供給される。また、固定電流周波数信号が供給される。上記固定電流周波数信号と電流周波数掃引信号との関数として電流周波数信号が当該ランプに供給され、該電流周波数信号は該ランプの方位音響及び長手方向音響の組合せモードを励起する。
【００１８】
本発明の上記形態並びに他の形態、特徴及び利点は、添付図面を参照した現在好ましい実施例の下記の詳細な説明から更に明らかとなるであろう。斯かる詳細な説明及び図面は、限定するというよりはむしろ本発明を単に解説するものであり、本発明の範囲は添付請求項及びそれらの均等物により規定されるものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、長くて細い高輝度放電ランプ１０の動作を安定化させると共に該ランプ１０内の垂直分離を低減する（色混合させる）電源システム１１が示されている。
【００２０】
システム１１は、ランプ１０の初期動作期間の間にランプ１０に電流信号ＣＳ１を供給し、これにより、ランプ１０の１次方位音響モードの周波数と該ランプ１０の１次半径方向音響モードの周波数との間の電力周波数掃引（これは、電流信号ＣＳ１の周波数掃引の２倍である）に対応する周波数掃引を有するような電流信号ＣＳ１によりランプ１０の動作的安定化が達成される。
【００２１】
その後、システム１１はランプ１０に対して電流信号ＣＳ１及び電流信号ＣＳ２を時間順序的態様で供給し、これにより、動作的安定化及びランプ１０内の色混合が、ランプ１０の前記１次半径方向音響モードの周波数より高い該ランプ１０の方位音響及び長手方向音響の組合せモードを励起する電力周波数掃引（これは、電流信号ＣＳ２の周波数掃引の２倍である）に対応するような周波数掃引を持つ電流信号ＣＳ２により達成される。
【００２２】
色混合に関して更に詳細に述べると、ランプ１０の方位音響及び半径方向音響モードに対する周波数ｆｒは（αＣｒ）／（２πｒ）に等しく、ここで、αはランプ１０の固有の方位又は半径方向音響モードにより決定される定数であり、Ｃｒはランプ１０の半径方向の面における平均音速であり、ｒはランプ１０の内径である。ランプ１０の第１半径方向音響モードに対するα定数は３．８３である一方、ランプ１０の３次方位音響モード及びそれより高い方位音響モードに対するα定数は３．８３より大きい。特に、ランプ１０の３次方位音響モードに対するα定数は４．２０であり、ランプ１０の４次方位音響モードに対するα定数は５．３２である。このように、ランプ１０の３次方位音響モード及びそれより高い方位音響モードに対する周波数ｆｒは、ランプ１０の１次半径方向音響モードに対する周波数ｆｒより高い。
【００２３】
しかしながら、ランプ１０内の色混合はランプ１０の３次方位音響モード及びそれより高い方位音響モードによっては達成されることはない。何故なら、ランプ１０の各方位音響モードは如何なる軸方向圧力依存性も有さないからである。従って、ランプ１０内の色混合を達成するためには、ランプ１０の３次方位音響モード及びそれより高い方位音響モードに長手方向成分が組み合わされねばならない。本発明は、（ｆｒ２ ＋ ｆｌ２）１／２に等しい組合せ周波数ｆｒｌに基づくもので、ここで、ｆｌは（ｎＣｌ）／（２ｌ）に等しいランプ１０の長手方向音響モードの周波数であり、ｎは長手方向モード数であり、Ｃｌはランプ１０の軸面における平均音速であり、ｌはランプ１０の内部長である。
【００２４】
従って、システム１１は（（ｆｒ２ ＋ ｆｌ２）１／２）／２に近似した中心周波数を持つ周波数掃引を伴うような電流信号ＣＳ２を供給し、これにより、ランプ１０の方位音響及び長手方向音響の組合せモードの電力周波数ｆｒｌが励起され、ランプ１０内の色混合を達成する。一実施例においては、システム１１は、３次又はそれより高い方位音響及びｎ次長手方向音響の組合せモードの電力周波数ｆｒｌに対応する周波数掃引を伴うような電流信号ＣＳ２を供給する。
【００２５】
システム１１は電源２０を有し、該電源は例えば全波ブリッジ又は半波ブリッジのブリッジ２１と、初期動作期間の間にランプ１０に電流信号ＣＳ１を供給すると共に該初期動作期間の後にランプ１０に電流信号ＣＳ２を供給するためのローパスフィルタ２２とを含んでいる。該システム１１は、更に、ランプ１０に対する電流信号ＣＳ１及び電流信号ＣＳ２の供給を制御するためのコントローラ３０を有している。コントローラ３０は、共通ユニットとして組み立てられた１以上の部品を含む電子回路である。コントローラ３０はデジタル回路、アナログ回路又は両者を含むことができる。また、コントローラ３０はプログラム可能なもの、専用の状態マシン、又はプログラム可能な及び専用のハードウェアの複合組合せとすることもできる。本発明の主要部を実施化するために、コントローラ３０は更に、何らかの制御クロック、インターフェース、信号調整器、フィルタ、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器、通信ポート、又は当業者にとって思いつくような他の型式の演算器等を含むことができる。
【００２６】
一実施例において、コントローラ３０は１以上の固体メモリ装置（図示略）に動作的に結合された集積処理ユニット（図示略）を含む。上記メモリは、図２に示すような色混合ルーチン４０に対応するプログラムを含み、本発明の主要部に従いデータを読み取り及び書き込むように構成されている。更に図２を参照して、システム１１により実施されるルーチン４０を以下に説明する。本発明はランプ１０の寸法に関して如何なる制限も課すものではないが、ルーチン４０を説明する目的で、図１ないし図３Ｂは、ランプ１０が４ミリメートルの内径及び１９ミリメートルの内部長を有するものとして説明される。従って、ルーチン４０を説明する目的で、ランプ１０の１次方位音響モードを励起する電流周波数は３１．５キロヘルツであり、ランプ１０の１次半径方向音響モードを励起する電流周波数は６５．５キロヘルツであり、ランプ１０の３次方位音響モードを励起する電流周波数は７１．８キロヘルツであり、ランプ１０の２次長手方向音響モードを励起する電流周波数は１２キロヘルツである。更に、ランプ１０の３次方位音響及びｎ次長手方向音響組合せモードを励起するための中心電流周波数は約７５キロヘルツである。例えば、ランプ１０の３次方位音響及び２次長手方向音響組合せモードを励起する電流周波数は７２．８キロヘルツであり、ランプ１０の３次方位音響及び４次長手方向音響組合せモードを励起する電流周波数は７５．７キロヘルツである。当業者であれば、ランプ１０の他の寸法実施例並びに他の方位音響及び長手方向音響組合せモードによるルーチン４０の動作も理解することができるであろう。
【００２７】
ランプ１０の初期動作期間であるルーチン４０の段階Ｓ４２の間において、ブリッジ２１はコントローラ３０により調整されて矩形波の形態の電流信号ＣＳ３を周期的に掃引する。これに応答して、ローパスフィルタ２２は電流信号ＣＳ３を濾波して、正弦波の形態の電流信号ＣＳ１を周期的に掃引する。電流信号ＣＳ１及び電流信号ＣＳ３は、３１．５キロヘルツと６５．５キロヘルツとの間の周波数範囲を有している。一実施例においては、図３Ａに例示的に示されるように、電流信号ＣＳ１及び電流信号ＣＳ３の周波数範囲は、初期動作期間に発生する各サイクルＣ１の間において４５キロヘルツから５５キロヘルツまでとなる。これは、図３Ｂに例示的に示されるように、上記初期動作期間の間において各サイクルＣ１の間における９０キロヘルツから１１０キロヘルツまでの対応する電力周波数の掃引によりランプ１０の動作安定化を容易にする。一実施例においては、サイクルＣ１は１０ミリ秒であり、ランプ１０の動作を安定化させるために、初期動作期間は２分である。図３Ａにおいて電流信号ＣＳ１は正の傾斜形状を有するように示されているが、当業者であれば、電流信号ＣＳ１は負の傾斜形状、三角形状又は本発明の趣旨内で如何なる他の形状も有することができると理解するであろう。
【００２８】
初期動作期間が経過すると、システム１１はルーチン４０の段階Ｓ４４へ進む。段階Ｓ４４の間において、一つのサイクルＣ２にわたり、前述したようにしてサイクルＣ２の第１期間Ｔ１の間にブリッジ２１は電流信号ＣＳ３を掃引する一方、フィルタ２２は電流信号ＣＳ１を掃引する。次いで、サイクルＣ２の第２期間Ｔ２の間に、ブリッジ２１はコントローラ３０により調整されて矩形波の形態の電流信号ＣＳ４を繰り返し掃引する。これに応答して、ローパスフィルタ２２は多分最低限の減衰を伴って電流信号ＣＳ４を濾波し、正弦波の形態の電流信号ＣＳ２を掃引する。一実施例においては、図３Ａに例示的に示されるように、電流信号ＣＳ１及び電流信号ＣＳ３の周波数範囲は期間Ｔ１の間において４５キロヘルツから５５キロヘルツであり、電流信号ＣＳ２及び電流信号ＣＳ４の周波数範囲は期間Ｔ２の間において７５キロヘルツ周辺を中心とし、約５キロヘルツのデルタを伴う。
【００２９】
このことは、期間Ｔ１の間においてランプ１０の安定した動作を維持すると共に、図３Ｂに例示的に示されるように期間Ｔ２の間における１５０キロヘルツ周辺を中心とし且つ約１０キロヘルツのデルタを伴う対応する電力周波数掃引により期間Ｔ２の間においてランプ１０の３次方位音響及びｎ次長手方向音響の組合せモードの励起を容易化する。一実施例においては、ランプ１０の動作安定性を維持するためにサイクルＣ２は１０ミリ秒、期間Ｔ１は８．５ミリ秒ないし９ミ秒とすると共に、ランプ１０内の色混合を安定化させるために期間Ｔ２は１ミリ秒ないし１．５ミリ秒とする。
【００３０】
図３Ａにおいて、電流信号ＣＳ２は正の傾斜形状を有するように示されているが、当業者で有れば、電流信号ＣＳ２は負の傾斜形状、三角形状、又は本発明の趣旨内における如何なる他の形状も有することができると理解するであろう。
【００３１】
１以上のサイクルＣ２を完了すると、システム１１はルーチン４０の段階Ｓ４６に進む。一実施例においては、段階Ｓ４４の持続期間は０．５秒とすると共にサイクルＣ２は１０ミリ秒とし、これによりサイクルＣ２は段階Ｓ４４の間に５０回生じる。
【００３２】
段階Ｓ４６の間において、コントローラ３０はランプ１０内において色混合が発生しているかを判定する。一実施例においては、コントローラ３０は段階Ｓ４２の終了時にランプ１０から電圧信号ＶＳを読み取り、次いで段階Ｓ４４の終了時に電圧信号ＶＳを読み取る。段階Ｓ４２から段階Ｓ４４への読取値の増加は、ランプ１０内での色混合の指示子となる。
【００３３】
次の表１は、システム１１により達成されるランプ１０内の色混合を例示的に示している。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
段階Ｓ４２から段階Ｓ４４への電圧信号ＶＳ１の５．１ボルトの増加はランプ１０内での色混合の指示子となる。
【００３６】
次の表２は、更に、システム１１により達成される垂直の向きでのランプ１０内の色混合を例示的に示している。
【００３７】
【表２】
2004519819.tif 000004
【００３８】
段階Ｓ４４は、色温度を８８１°Ｋだけ、ｙ座標を０．０２９だけ減少させている。また、段階Ｓ４４はカラーレンディングインデックス（ＣＲＩ）を１０．５だけ、ｘ座標を０．０３８だけ、効率を１９ルーメン／ワット（ＬＰＷ）だけ増加させている。
【００３９】
段階Ｓ４６の間にコントローラ３０がランプ１０内で色混合が発生していると判定した場合は、システム１１は段階Ｓ４８ａに進む。段階Ｓ４８ａは、段階Ｓ４４の巡回的な繰り返しであり、ランプ１０の動作が終了される場合に終了される。
【００４０】
段階Ｓ４６の間にコントローラ３０がランプ１０内で色混合は発生していないと判定した場合は、システム１１はルーチン４０の段階Ｓ４８ｂに進む。段階Ｓ４８ｂの間において、コントローラ３０は、電流信号ＣＳ２及び電流信号ＣＳ４の周波数範囲、並びに／又はブリッジ２１が電流信号ＣＳ４を発生し且つフィルタ２２が電流信号ＣＳ２を掃引する期間Ｔ２の持続時間を選択的に調整する。コントローラ３０は調整信号ＡＳ１をブリッジ２１に供給して、選択された調整（又は複数の調整）を制御する。その後、システム１１は段階Ｓ４４に戻って、段階Ｓ４４ないし段階Ｓ４６を繰り返す。
【００４１】
図４を参照すると、ランプ１０の動作を安定化させると共に、ランプ１０内での垂直分離を低減する（色混合する）電源システム１２が示されている。
【００４２】
システム１２はランプ１０の初期動作期間の間にランプ１０に電流信号ＣＳ５を供給し、これにより、ランプ１０の動作的安定が、ランプ１０の１次方位音響モードの周波数とランプ１０の１次半径方向音響モードの周波数との間の電力周波数掃引（これは、電流信号ＣＳ５の周波数掃引の２倍である）に対応するような周波数を持つ電流信号ＣＳ５により達成される。その後、システム１２はランプ１０に対して電流信号ＣＳ５に代えて電流信号ＣＳ６を供給し、これにより、動作的安定とランプ１０内での色混合とが、ランプ１０の１次方位音響モードの周波数とランプ１０の１次半径方向音響モードの周波数との間の電力周波数掃引になると共に、ランプ１０の１次半径方向モードの周波数より高いランプ１０の方位音響及び長手方向音響組合せモードを励起する電力周波数掃引となるような電流信号ＣＳ６により達成される。一実施例においては、システム１２は電流信号ＣＳ６を供給し、これにより、結果としてのランプ１０内の色混合を達成する電力周波数が、ランプ１０の３次又はそれより高次の方位音響及びｎ次の長手方向音響の組合せモードを励起する。
【００４３】
システム１２は電源５０を有し、該電源は掃引信号発生器５１と、固定信号発生器５２と、初期動作期間の間にランプ１０に電流信号ＣＳ５を供給すると共に該初期動作期間の後にランプ１０に電流信号ＣＳ６を供給する加算器５３とを含んでいる。システム１２は、更に、ランプ１０に対する電流信号ＣＳ５及び電流信号ＣＳ６の供給を制御するコントローラ６０を有している。コントローラ６０は、共通ユニットとして組み立てられた１以上の部品を含む電子回路である。コントローラ６０はデジタル回路、アナログ回路又は両者を含むことができる。また、コントローラ６０はプログラム可能なもの、専用の状態マシン、又はプログラム可能な及び専用のハードウェアの複合組合せとすることもできる。本発明の主要部分を実施化するために、コントローラ６０は更に、何らかの制御クロック、インターフェース、信号調整器、フィルタ、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器、通信ポート、又は当業者にとって思いつくような他の型式の演算器等を含むことができる。
【００４４】
一実施例において、コントローラ６０は１以上の固体メモリ装置（図示略）に動作的に結合された集積処理ユニット（図示略）を含む。上記メモリは、図５に示すような色混合ルーチン７０に対応するプログラムを含み、本発明の主要部に従いデータを読み取り及び書き込むように構成されている。
【００４５】
図５を更に参照して、システム１２により実施されるルーチン７０を説明する。ここでも、本発明はランプ１０の寸法に如何なる制限も課すものではないが、ルーチン７０を説明する目的で図４ないし図６Ｂはランプ１０が４ミリメートルの内径及び１９ミリメートルの内部長を有するものとして説明する。従って、ルーチン７０を説明する目的で、ランプ１０の１次方位音響モードを励起する電流周波数は３１．５キロヘルツであり、ランプ１０の１次半径方向音響モードを励起する電流周波数は６５．５キロヘルツであり、ランプ１０の３次方位音響モードを励起する電流周波数は７１．８キロヘルツであり、ランプ１０の２次長手方向音響モードを励起する電流周波数は１２キロヘルツである。更に、ランプ１０の３次方位音響及びｎ次長手方向音響組合せモードを励起するための中心電流周波数は約７５キロヘルツである。例えば、ランプ１０の３次方位音響及び２次長手方向音響組合せモードを励起する電流周波数は７２．８キロヘルツであり、ランプ１０の３次方位音響及び４次長手方向音響組合せモードを励起する電流周波数は７５．７キロヘルツである。当業者であれば、ランプ１０の他の寸法実施例並びに他の方位音響及び長手方向音響組合せモードによるルーチン７０の動作も理解することができるであろう。
【００４６】
ランプ１０の初期動作期間であるルーチン７０の段階Ｓ７２の間において、コントローラ６０により調整されて、発生器５１は正弦波の形態の電流信号ＣＳ７を繰り返し掃引し、発生器５２は不活性状態となる。一実施例においては、これに応答して、加算器５３は電流信号ＣＳ７を電流信号ＣＳ５として繰り返し掃引する。電流信号ＣＳ５及び電流信号ＣＳ７は、３１．５キロヘルツと６５．５キロヘルツとの間の周波数範囲を有している。一実施例においては、電流信号ＣＳ７に関して図６Ａに例示として示すように、電流信号ＣＳ５及び電流信号ＣＳ７の周波数範囲は、初期動作期間の間に発生する各サイクルＣ３に対して４５キロヘルツないし５５キロヘルツとなる。これは、初期動作期間の間におけるランプ１０の動作安定を、図６Ｂに例示的に示すように各サイクルＣ３の間の９０キロヘルツから１１０キロヘルツまでの対応する電力周波数掃引により容易化する。一実施例においては、サイクルＣ３は１０ミリ秒であり、ランプ１０の動作を安定化させるために、初期動作期間は約２分である。図６Ａにおいて電流信号ＣＳ７は正の傾斜形状を有する（即ち、電流信号ＣＳ５も正の傾斜形状を有する）ように示されているが、当業者であれば、電流信号ＣＳ５及び／又は電流信号ＣＳ７は負の傾斜形状、三角形状又は本発明の趣旨内で如何なる他の形状も有することができると理解するであろう。
【００４７】
初期動作期間が経過すると、システム１２はルーチン７０の段階Ｓ７４へ進む。段階Ｓ７４の間において、一つのサイクルＣ４にわたり、コントローラ６０により調節されて発生器５１は電流信号ＣＳ７を周波数範囲ｆｒｅにわたり掃引し、発生器５２は固定周波数ｆｆで電流信号ＣＳ８を出力する。一実施例においては、これに応答して、加算器５３が電流信号ＣＳ７及び電流信号ＣＳ８を加算して電流信号ＣＳ６を発生し、これにより、電流信号ＣＳ６の結果としての電力周波数スペクトルは、２ｆｒｅ、ｆｆ−ｆｒｅ、ｆｆ＋ｆｒｅ及び２ｆｆとなる。一実施例においては、図６Ａに例示的に示されるようにサイクルＣ４の間では、電流信号ＣＳ７は４５キロヘルツから５５キロヘルツの周波数範囲を有し、電流信号ＣＳ８は２００キロヘルツで発生される。結果として、図６Ｂに例示的に示されるように、電流信号ＣＳ６の結果としての電力周波数スペクトルは、サイクルＣ４の間においてランプ１０の動作を安定化させる９０キロヘルツから１１０キロヘルツまでの掃引、サイクルＣ４の間においてランプ１０の３次方位音響及びｎ次長手方向音響の組合せモードを励起する１４５キロヘルツから１５５キロヘルツまでの掃引、２４５キロヘルツから２５５キロヘルツまでの掃引、並びに４００キロヘルツの固定周波数となる。このように、サイクルＣ４の間において、ランプ１０の安定動作が維持されると共に、ランプ１０の３次方位音響及びｎ次長手方向音響組合せモードの励起が達成される。
【００４８】
図６Ａにおいて、電流信号ＣＳ７は正の傾斜形状を有するように示されているが、当業者で有れば、電流信号ＣＳ７が負の傾斜形状、三角形状、又は本発明の趣旨内における如何なる他の形状も有することができると理解するであろう。
【００４９】
１以上のサイクルＣ４を完了すると、システム１２はルーチン７０の段階Ｓ７６に進む。一実施例においては、段階Ｓ７４の持続期間を０．５秒とすると共にサイクルＣ４を１０ミリ秒とし、これによりサイクルＣ４は段階Ｓ７４の間に５０回生じる。
【００５０】
段階Ｓ７６の間において、コントローラ６０はランプ１０内において色混合が発生しているかを判定する。一実施例においては、コントローラ６０は段階Ｓ７２の終了時にランプ１０から電圧信号ＶＳを読み取り、次いで段階Ｓ７４の終了時に電圧信号ＶＳを読み取る。段階Ｓ７２から段階Ｓ７４への読取値の増加は、ランプ１０内での色混合の指示子となる。システム１２は、システム１１（図１）に関して表１及び表２に示したのと等価な色混合の指示を達成する。
【００５１】
段階Ｓ７６の間にコントローラ６０がランプ１０内で色混合が発生していると判定した場合は、システム１２は段階Ｓ７８ａに進む。段階Ｓ７８ａは、段階Ｓ７４の巡回的な繰り返しであり、ランプ１０の動作が終了される場合に終了される。
【００５２】
段階Ｓ７６の間にコントローラ６０がランプ１０内では色混合は発生していないと判定した場合は、システム１２はルーチン７０の段階Ｓ７８ｂに進む。段階Ｓ７８ｂの間において、コントローラ６０は、電流信号ＣＳ７の周波数範囲、電流信号ＣＳ８の振幅、及び／又は電流信号ＣＳ８の固定周波数を選択的に調整する。コントローラ６０は調整信号ＡＳ２を発生器５１に供給して、電流信号ＣＳ７の何らかの周波数範囲調整を制御する。また、コントローラ６０は調整信号ＡＳ３を発生器５２に供給して、電流信号ＣＳ７の何らかの周波数範囲調整、並びに電流信号ＣＳ８の何らかの振幅及び／又は周波数調整を制御する。その後、システム１２は段階Ｓ７４に戻って、段階Ｓ７４及び段階Ｓ７６を繰り返す。
【００５３】
現在のところ本明細書に開示した本発明の実施例が好ましいと考えられるが、本発明の趣旨及び範囲を逸脱すること無しに種々の変更及び修正が可能である。本発明の範囲は添付請求項に示されており、均等物の趣旨及び範囲内にはいる全ての変更は斯かる請求項に含まれることを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ガス放電ランプを駆動するために使用される本発明による電源システムのブロック図である。
【図２】図２は、図１の電源システムにより実施される色混合ルーチンの第１実施例のフローチャートである。
【図３Ａ】図３Ａは、図１の電源システムにより発生される電流周波数スペクトルを例示的にプロットした図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａの電流周波数スペクトルに対応する電力周波数スペクトルを例示的にプロットした図である。
【図４】図４は、ガス放電ランプを駆動するために使用される本発明による電源システムの第２実施例のブロック図である。
【図５】図５は、図４の電源システムにより実施される色混合ルーチンの第２実施例のフローチャートである。
【図６Ａ】図６Ａは、図４の電源システムにより発生された１対の電流信号を例示的にプロットした図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図４の電源システムの電流信号に対応する電力周波数スペクトルを例示的にプロットした図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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