JPH0766866B2 - キセノン―メタルハライド・ランプ用音響共鳴動作方式 - Google Patents
キセノン―メタルハライド・ランプ用音響共鳴動作方式Info
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- H05B41/14—Circuit arrangements
- H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、キセノン−メタルハライド・ランプを動作さ
せる方法および回路に関する。更に詳しくは、本発明は
特に自動車用ランプに適している高圧のキセノンを封入
したキセノン−メタルハライド・ランプを音響的に動作
させる方法および回路に関する。
せる方法および回路に関する。更に詳しくは、本発明は
特に自動車用ランプに適している高圧のキセノンを封入
したキセノン−メタルハライド・ランプを音響的に動作
させる方法および回路に関する。
1988年２月18日出願の米国特許出願第157,436号は自動
車用に特に適したキセノン−メタルハライド・ランプを
開示している。キセノン−メタルハライド・ランプは白
熱電灯と比較して効率が改良され、寿命が長い。主に高
圧のキセノンガスにより即時発光能力が得られ、このた
めこのようなランプは特に自動車用に適している。
車用に特に適したキセノン−メタルハライド・ランプを
開示している。キセノン−メタルハライド・ランプは白
熱電灯と比較して効率が改良され、寿命が長い。主に高
圧のキセノンガスにより即時発光能力が得られ、このた
めこのようなランプは特に自動車用に適している。
1988年２月26日出願の米国特許出願第161,058号は、上
記米国特許出願第157,436号に記載のようなキセノン−
メタルハライド・ランプを動作させるための安定回路を
開示している。この安定回路は約１ないし10kHz（キロ
ヘルツ）の比較的高い周波数でメタルハライド・ランプ
を動作させ、矩形波電流をランプに供給している。矩形
波電流はこの電流と同相の矩形波電圧を生じさせ、ラン
プの電力（電流と電圧の積）は一定となり、有益なラン
プ動作を可能にしている。このような安定回路の動作は
電力が時間的に一定であるので音響共鳴効果を避けてい
る。また米国特許第4,170,746号は、１立方センチメー
トル未満の容積を有する比較的小さな寸法の水銀−メタ
ルハライド・ランプを動作させるために上記米国特許出
願第161,058号のものとは異なる回路を開示している。
この安定回路は、10−50kHzの範囲の周波数帯域内の比
較的狭い窓において、高圧のキセノンを含まない水銀−
メタルハライド・ミニチュアランプの音響動作を採用し
ている。
記米国特許出願第157,436号に記載のようなキセノン−
メタルハライド・ランプを動作させるための安定回路を
開示している。この安定回路は約１ないし10kHz（キロ
ヘルツ）の比較的高い周波数でメタルハライド・ランプ
を動作させ、矩形波電流をランプに供給している。矩形
波電流はこの電流と同相の矩形波電圧を生じさせ、ラン
プの電力（電流と電圧の積）は一定となり、有益なラン
プ動作を可能にしている。このような安定回路の動作は
電力が時間的に一定であるので音響共鳴効果を避けてい
る。また米国特許第4,170,746号は、１立方センチメー
トル未満の容積を有する比較的小さな寸法の水銀−メタ
ルハライド・ランプを動作させるために上記米国特許出
願第161,058号のものとは異なる回路を開示している。
この安定回路は、10−50kHzの範囲の周波数帯域内の比
較的狭い窓において、高圧のキセノンを含まない水銀−
メタルハライド・ミニチュアランプの音響動作を採用し
ている。
上記米国特許出願第161,058号と同様に、米国特許第3,8
90,537号および米国特許第4,042,856号はガス放電ラン
プの動作の際に音響共鳴効果を避けるガス放電ランプ用
回路を開示している。
90,537号および米国特許第4,042,856号はガス放電ラン
プの動作の際に音響共鳴効果を避けるガス放電ランプ用
回路を開示している。
上述した種々のガス放電ランプおよび安定回路は自動車
用途に関して制約を有している。種々のランプのうち、
自動車用により適しているものは上記米国特許出願第15
7,436号に記載のものであるが、これは即時発光量につ
いて実用的に制限がある。即時発光量は主にランプ内に
含有されるキセノン・ガスの圧力によって決まるもので
ある。自動車用のこのようなランプの所望の高い即時発
光レベルを得るためには、少なくとも４気圧のキセノン
・ガス圧力が必要である。少なくとも４気圧のキセノン
・ガス圧力を有し、周知の安定回路で作動されるキセノ
ン−メタルハライド・ランプは、自動車のヘッドライト
内に水平に配置することによって強い対流作用が増大す
るという問題がある。このような好ましくない対流は、
（１）約2mm（ミリメートル）より大きな電極間間隔を
有するようなランプではアークがひどく弓なりに曲が
り、（２）ホットスポットの温度の増大によりランプの
寿命が低減し、（３）コールドスポットの温度によりラ
ンプ効率、即ち（ルーメン）／（ワット）が低減する、
という少なくとも３つの問題を生じさせる。この対流作
用による問題を生じさせることなく、自動車用に即時発
光を行うように高圧キセノン−メタルハライド・ランプ
を使用できるようにする作動回転のような手段を提供す
ることが要望されている。
用途に関して制約を有している。種々のランプのうち、
自動車用により適しているものは上記米国特許出願第15
7,436号に記載のものであるが、これは即時発光量につ
いて実用的に制限がある。即時発光量は主にランプ内に
含有されるキセノン・ガスの圧力によって決まるもので
ある。自動車用のこのようなランプの所望の高い即時発
光レベルを得るためには、少なくとも４気圧のキセノン
・ガス圧力が必要である。少なくとも４気圧のキセノン
・ガス圧力を有し、周知の安定回路で作動されるキセノ
ン−メタルハライド・ランプは、自動車のヘッドライト
内に水平に配置することによって強い対流作用が増大す
るという問題がある。このような好ましくない対流は、
（１）約2mm（ミリメートル）より大きな電極間間隔を
有するようなランプではアークがひどく弓なりに曲が
り、（２）ホットスポットの温度の増大によりランプの
寿命が低減し、（３）コールドスポットの温度によりラ
ンプ効率、即ち（ルーメン）／（ワット）が低減する、
という少なくとも３つの問題を生じさせる。この対流作
用による問題を生じさせることなく、自動車用に即時発
光を行うように高圧キセノン−メタルハライド・ランプ
を使用できるようにする作動回転のような手段を提供す
ることが要望されている。
即時発光を行うことができる性能に加えて、自動車用の
光源は高ビームおよび低ビームの両照明を行えることが
望ましい。高圧キセノン−メタルハライド・ランプをこ
のような自動車用の高ビームおよび低ビーム照明パター
ン用の光源として動作させることのできる作動回路のよ
うな手段を提供することが望まれている。
光源は高ビームおよび低ビームの両照明を行えることが
望ましい。高圧キセノン−メタルハライド・ランプをこ
のような自動車用の高ビームおよび低ビーム照明パター
ン用の光源として動作させることのできる作動回路のよ
うな手段を提供することが望まれている。
従って、本発明の目的は、自動車用に特に適した高レベ
ルの即時発光を行うようにキセノン−メタルハライド・
ランプ内に高圧キセノン・ガスを使用することを可能に
する作動回路を提供することにある。
ルの即時発光を行うようにキセノン−メタルハライド・
ランプ内に高圧キセノン・ガスを使用することを可能に
する作動回路を提供することにある。
本発明の他の目的は高圧キセノン−メタルハライド・ラ
ンプを車両の低ビームおよび高ビーム照明パターン用の
光源として動作させることができる作動回路を提供する
ことにある。
ンプを車両の低ビームおよび高ビーム照明パターン用の
光源として動作させることができる作動回路を提供する
ことにある。
本発明の更に他の目的は、車両用に特に適した高圧キセ
ノン−メタンハライド・ランプを動作する方法を提供す
ることにある。
ノン−メタンハライド・ランプを動作する方法を提供す
ることにある。
発明の要約 本発明は、自動車用に特に適した高圧キセノン−メタル
ハライド・ランプを作動させる回路および方法を対象と
する。
ハライド・ランプを作動させる回路および方法を対象と
する。
本発明による高圧キセノン−メタルハライド・ランプを
動作させる作動回路は、交流（AC）励起源または直流
（DC）励起源に接続されるようになっている。この作動
回路は、変調されていない信号として作用する、選択さ
れた搬送周波数を有する第１の信号を発生する手段と、
変調信号として作用する、選択可能な変調周波数および
選択可能な振幅を有する第２の信号を発生する手段とを
含む。更に、作動回路は、前記第１および第２の信号を
組み合わせて、高圧キセノン−メタルハライド・ランプ
に供給される第３の信号を発生する手段を含み、この第
３の信号は中心周波数、低い方の周波数および高い方の
周波数を有する周波数変調された信号として作用する。
低い方の周波数および高い方の周波数は選択可能な振幅
および周波数の両方によって決定されるのに対して、中
心周波数は選択可能な搬送周波数に対応する。中心周波
数および低い方の周波数は−DFの値だけ異なり、中心周
波数および高い方の周波数は＋DFの値だけ異なる。
動作させる作動回路は、交流（AC）励起源または直流
（DC）励起源に接続されるようになっている。この作動
回路は、変調されていない信号として作用する、選択さ
れた搬送周波数を有する第１の信号を発生する手段と、
変調信号として作用する、選択可能な変調周波数および
選択可能な振幅を有する第２の信号を発生する手段とを
含む。更に、作動回路は、前記第１および第２の信号を
組み合わせて、高圧キセノン−メタルハライド・ランプ
に供給される第３の信号を発生する手段を含み、この第
３の信号は中心周波数、低い方の周波数および高い方の
周波数を有する周波数変調された信号として作用する。
低い方の周波数および高い方の周波数は選択可能な振幅
および周波数の両方によって決定されるのに対して、中
心周波数は選択可能な搬送周波数に対応する。中心周波
数および低い方の周波数は−DFの値だけ異なり、中心周
波数および高い方の周波数は＋DFの値だけ異なる。
本発明による作動方法は三角波、鋸歯状波および正弦波
等から選択された波形を有する励起信号Ｖ（ｔ）を高圧
キセノン−メタルハライド・ランプに供給するステップ
を有する。この励起信号Ｖ（ｔ）は次に示す式に従って
選択されたパラメータを有する。
等から選択された波形を有する励起信号Ｖ（ｔ）を高圧
キセノン−メタルハライド・ランプに供給するステップ
を有する。この励起信号Ｖ（ｔ）は次に示す式に従って
選択されたパラメータを有する。
Ｖ（ｔ）＝Vmsin［２πCFt ＋（DF/f）sin（２πft］ ここにおいて、Vm＝励起信号のピーク電圧、CF＝変調さ
れていない信号の搬送周波数、DF＝搬送周波数からの最
大周波数偏移、およびｆ＝変調信号の周波数である。
れていない信号の搬送周波数、DF＝搬送周波数からの最
大周波数偏移、およびｆ＝変調信号の周波数である。
値（ｆ）は周波数が最小値（CF−DF）から最大値（CF＋
DF）まで走査し、それから逆に最小値まで戻る周波数で
ある。
DF）まで走査し、それから逆に最小値まで戻る周波数で
ある。
詳細な説明 自動車用のキセノン−メタルハライド・ランプの特性 自動車又は車両用の光源として作用するキセノン−メタ
ルハライド・ランプから発生する即時発光量に影響を与
える主な制約はランプ内に含有されるキセノン・ガスの
圧力である。自動車の要求を満足するのに十分な即時発
光能力を得るには、キセノン−メタルハライド・ランプ
として作用する典型的な７×9mmの長球面形状のアーク
管において少なくとも４気圧のキセノン・ガスを含有す
ることが望ましい。「背景」部分で説明したように、こ
のようなキセノン圧力は好ましくないことにはキセノン
−メタルハライド・ランプ内で非常い強い対流を生じさ
せる。更に、自動車用に所望のビームパターンを得るに
は、メタルハライド・ランプを水平に配置することが望
ましいが、そうすると強い対流が生じてアークを弓なり
に曲げるという問題が発生する。また更に、自動車用の
所望のビームパターンを得るために、キセノン−メタル
ハライド・ランプの電極間の間隔を5mm以下の寸法に選
択して、光源の像が比較的小さくなるようにすることが
望ましい。このようにアーク・ギャップを短くすると長
いものと比較してアークの弓なりに曲がる現象が低減す
る。しかしながら、ギャップが短くなるとより高い水銀
圧力を必要とし、水銀圧力の増大は対流およびアークの
弓なりの曲がりを増大する。これらの正味の効果は、ギ
ャップを短くした方が、水銀圧力を高くしたとしてもア
ークの弓なりの曲がりが低減することである。
ルハライド・ランプから発生する即時発光量に影響を与
える主な制約はランプ内に含有されるキセノン・ガスの
圧力である。自動車の要求を満足するのに十分な即時発
光能力を得るには、キセノン−メタルハライド・ランプ
として作用する典型的な７×9mmの長球面形状のアーク
管において少なくとも４気圧のキセノン・ガスを含有す
ることが望ましい。「背景」部分で説明したように、こ
のようなキセノン圧力は好ましくないことにはキセノン
−メタルハライド・ランプ内で非常い強い対流を生じさ
せる。更に、自動車用に所望のビームパターンを得るに
は、メタルハライド・ランプを水平に配置することが望
ましいが、そうすると強い対流が生じてアークを弓なり
に曲げるという問題が発生する。また更に、自動車用の
所望のビームパターンを得るために、キセノン−メタル
ハライド・ランプの電極間の間隔を5mm以下の寸法に選
択して、光源の像が比較的小さくなるようにすることが
望ましい。このようにアーク・ギャップを短くすると長
いものと比較してアークの弓なりに曲がる現象が低減す
る。しかしながら、ギャップが短くなるとより高い水銀
圧力を必要とし、水銀圧力の増大は対流およびアークの
弓なりの曲がりを増大する。これらの正味の効果は、ギ
ャップを短くした方が、水銀圧力を高くしたとしてもア
ークの弓なりの曲がりが低減することである。
このようなランプ内に高いキセノン圧力と水銀圧力を組
み合わせた場合には、水平に配置されたランプ内に強い
垂直方向の対流が発生し、この結果ランプの上部のホッ
トスポットの温度が上昇し、ランプの底部の温度が低下
する。ホットスポットの温度の増大およびコールドスポ
ットの温度の低下により、ランプ内の対流を助長する温
度勾配が生じ、これにより約2mm以上離れている電極間
のアークが強く弓なりに曲がることになる。ランプの上
部のホットスポットの温度の増大はこのようなランプの
寿命を短くし、底部のコールドスポットの温度の低下は
ランプ内のハロゲン化物の圧力を低下させ、これにより
ランプの効率（ルーメン／ワット）を低下させる。更
に、高圧キセノン・ガスおよび高圧水銀ガスによって形
成されるアークの弓なりに曲がった状態は自動車用の光
ビーム・パターンを悪化させる。高圧キセノン・ガスに
よる問題については第１図を参照して更に説明する。
み合わせた場合には、水平に配置されたランプ内に強い
垂直方向の対流が発生し、この結果ランプの上部のホッ
トスポットの温度が上昇し、ランプの底部の温度が低下
する。ホットスポットの温度の増大およびコールドスポ
ットの温度の低下により、ランプ内の対流を助長する温
度勾配が生じ、これにより約2mm以上離れている電極間
のアークが強く弓なりに曲がることになる。ランプの上
部のホットスポットの温度の増大はこのようなランプの
寿命を短くし、底部のコールドスポットの温度の低下は
ランプ内のハロゲン化物の圧力を低下させ、これにより
ランプの効率（ルーメン／ワット）を低下させる。更
に、高圧キセノン・ガスおよび高圧水銀ガスによって形
成されるアークの弓なりに曲がった状態は自動車用の光
ビーム・パターンを悪化させる。高圧キセノン・ガスに
よる問題については第１図を参照して更に説明する。
ランプ内のキセノン封入圧力と自動車用に望ましい即時
発光量との関係が、電極間の離間距離が4mmであり、約
4.5アンペアの電流で駆動される７×9mmの長球面のアー
ク管を有するキセノン−メタルハライド・ランプの場合
に対して第１図に示されている。第１図の横軸はランプ
内のキセノン充填物の圧力を気圧の単位で示し、縦軸は
このようなランプから発生する即時発光量をルーメンの
単位で示している。第１図は複数の点10A、10B…10Hに
対して形成した最もそれらに当てはまる直線10を示して
いる。第１図に示すように、自動車のヘッドライト用に
望ましい1500ルーメンの即時発光出力を発生するために
は、関連するキセノン充填物の圧力は７気圧の値である
ことが必要である。
発光量との関係が、電極間の離間距離が4mmであり、約
4.5アンペアの電流で駆動される７×9mmの長球面のアー
ク管を有するキセノン−メタルハライド・ランプの場合
に対して第１図に示されている。第１図の横軸はランプ
内のキセノン充填物の圧力を気圧の単位で示し、縦軸は
このようなランプから発生する即時発光量をルーメンの
単位で示している。第１図は複数の点10A、10B…10Hに
対して形成した最もそれらに当てはまる直線10を示して
いる。第１図に示すように、自動車のヘッドライト用に
望ましい1500ルーメンの即時発光出力を発生するために
は、関連するキセノン充填物の圧力は７気圧の値である
ことが必要である。
この比較的高い圧力は本発明のキセノン−メタルハライ
ド・ランプ用には更に増大する。典型的には40ボルトの
値であるランプの電圧降下は、自動車用に使用されるよ
うな電極間の間隔が4mm未満の比較的小さい距離である
場合において約15気圧である水銀の動作圧力によって主
に決定される。動作しているときにランプの高い平均ガ
ス温度は増大し、またはキセノン−メタルハライド・ラ
ンプ内のキセノン圧力に加えられて、約35気圧の全動作
圧力を発生し、これが水銀動作圧力の15気圧に加えられ
たとき、自動車用に通常使用されている水平配置のラン
プにおいては過酷な対流問題が発生する。キセノン・ガ
ス圧力が増大するにつれて、アーク管内のアークの弓な
りの曲がりに影響している熱いガスの上向きの対流速度
が増大し、アーク上方の管壁の温度が増大する。このよ
うな増大の効果について第２図を参照して説明する。
ド・ランプ用には更に増大する。典型的には40ボルトの
値であるランプの電圧降下は、自動車用に使用されるよ
うな電極間の間隔が4mm未満の比較的小さい距離である
場合において約15気圧である水銀の動作圧力によって主
に決定される。動作しているときにランプの高い平均ガ
ス温度は増大し、またはキセノン−メタルハライド・ラ
ンプ内のキセノン圧力に加えられて、約35気圧の全動作
圧力を発生し、これが水銀動作圧力の15気圧に加えられ
たとき、自動車用に通常使用されている水平配置のラン
プにおいては過酷な対流問題が発生する。キセノン・ガ
ス圧力が増大するにつれて、アーク管内のアークの弓な
りの曲がりに影響している熱いガスの上向きの対流速度
が増大し、アーク上方の管壁の温度が増大する。このよ
うな増大の効果について第２図を参照して説明する。
第２図は横軸にランプ内のキセノン圧力を気圧の単位で
示し、縦軸にキセノン−メタルハライド・ランプのホッ
トスポット温度を示す。更に、第２図は２本の直線12お
よび14を示している。直線12は前述した米国特許出願第
161,058号に記載されているように60Hzで動作する矩形
波安定回路によるキセノン−メタルハライド・ランプの
動作を表し、直線14は以下に説明するように本発明に関
連する高周波作動回路によりキセノン−メタルハライド
・ランプの動作を表している。
示し、縦軸にキセノン−メタルハライド・ランプのホッ
トスポット温度を示す。更に、第２図は２本の直線12お
よび14を示している。直線12は前述した米国特許出願第
161,058号に記載されているように60Hzで動作する矩形
波安定回路によるキセノン−メタルハライド・ランプの
動作を表し、直線14は以下に説明するように本発明に関
連する高周波作動回路によりキセノン−メタルハライド
・ランプの動作を表している。
第２図から、直線12に示す動作では約２気圧以上のキセ
ノン圧力に対してはホットスポットの温度は1000℃を超
えているのに対して、直線14に示す高周波によるアーク
をまっすぐにした動作ではホットスポット温度は所望の
キセノン圧力において1000℃を超えないことがわかる。
1000℃以上の状態でキセノン−メタルハライド・ランプ
が動作する場合には、関連するアーク管を通常構成して
いる石英材料が比較的急速に劣化する。1000℃未満の温
度でアーク管が動作する場合について更に第３図を参照
して説明する。
ノン圧力に対してはホットスポットの温度は1000℃を超
えているのに対して、直線14に示す高周波によるアーク
をまっすぐにした動作ではホットスポット温度は所望の
キセノン圧力において1000℃を超えないことがわかる。
1000℃以上の状態でキセノン−メタルハライド・ランプ
が動作する場合には、関連するアーク管を通常構成して
いる石英材料が比較的急速に劣化する。1000℃未満の温
度でアーク管が動作する場合について更に第３図を参照
して説明する。
第３図は電極間の間隔が3.4mmであり、キセノンの圧力
が10.3気圧である６×8.5mmの長球面のアーク管に対し
て、本発明に関連する音響的にアークをまっすぐにした
動作を例示している。第３図の横軸は管壁負荷を平方セ
ンチメートル（cm2）当りのワット数（Ｗ）で示し、こ
れはランプのアーク管壁の表面積当りの放電電力を表し
ているものである。第３図は第１および第２の縦軸を有
し、第１の縦軸はランプのホットスポット温度を示し、
第２の縦軸はキセノン−メタルハライド・ランプに関連
する効率（ルーメン／ワット）を示している。第３図中
の第１の曲線16はアーク管の管壁負荷に対する効率を表
し、第２の曲線18はアーク管の管壁負荷に対するホット
スポット温度を表している。
が10.3気圧である６×8.5mmの長球面のアーク管に対し
て、本発明に関連する音響的にアークをまっすぐにした
動作を例示している。第３図の横軸は管壁負荷を平方セ
ンチメートル（cm2）当りのワット数（Ｗ）で示し、こ
れはランプのアーク管壁の表面積当りの放電電力を表し
ているものである。第３図は第１および第２の縦軸を有
し、第１の縦軸はランプのホットスポット温度を示し、
第２の縦軸はキセノン−メタルハライド・ランプに関連
する効率（ルーメン／ワット）を示している。第３図中
の第１の曲線16はアーク管の管壁負荷に対する効率を表
し、第２の曲線18はアーク管の管壁負荷に対するホット
スポット温度を表している。
第３図から、ホットスポット温度を約1000℃未満に維持
しながら管換負荷を増大するようにアーク管を作動でき
（曲線18参照）、これによりアーク管の動作効率を増大
できる（曲線16参照）ことがわかる。例えば、第３図か
ら1000℃未満のホットスポット温度にしながら70ルーメ
ン／ワットの効率を発生するためにはアーク管を20W/cm
2で動作させればよいことがわかる。
しながら管換負荷を増大するようにアーク管を作動でき
（曲線18参照）、これによりアーク管の動作効率を増大
できる（曲線16参照）ことがわかる。例えば、第３図か
ら1000℃未満のホットスポット温度にしながら70ルーメ
ン／ワットの効率を発生するためにはアーク管を20W/cm
2で動作させればよいことがわかる。
発明の実施 本発明の実施については第２図および第３図、更に第１
図を参照して説明する。第２図から、キセノン−メタル
ハライド・ランプを後述する方法および回路によって曲
線14で表わされるように高周波で動作させる、キセノン
−メタルハライド・ランプ内のキセノン・ガス圧力が15
00ルーメンの即時発光を生じさせるのに必要な圧力であ
る場合、ホットスポット温度は1000℃の臨界値より低く
なることがわかる。また第３図から、ホットスポット温
度を1000℃の臨界値未満に維持しながら、約70ルーメン
／ワットの効率を有するキセノン−メタルハライド・ラ
ンプを表す20W/cm2の管壁負荷が得れることがわかる。
更に第１図から、キセノン充填物の圧力が７気圧である
と、自動車用の要求に特に適し満足する値である少なく
とも1500ルーメンの即時発光出力が得られることがわか
る。
図を参照して説明する。第２図から、キセノン−メタル
ハライド・ランプを後述する方法および回路によって曲
線14で表わされるように高周波で動作させる、キセノン
−メタルハライド・ランプ内のキセノン・ガス圧力が15
00ルーメンの即時発光を生じさせるのに必要な圧力であ
る場合、ホットスポット温度は1000℃の臨界値より低く
なることがわかる。また第３図から、ホットスポット温
度を1000℃の臨界値未満に維持しながら、約70ルーメン
／ワットの効率を有するキセノン−メタルハライド・ラ
ンプを表す20W/cm2の管壁負荷が得れることがわかる。
更に第１図から、キセノン充填物の圧力が７気圧である
と、自動車用の要求に特に適し満足する値である少なく
とも1500ルーメンの即時発光出力が得られることがわか
る。
高圧キセノン−メタルハライド・ランプの好適な作動方
法 自動車用の即時発光を行わせるのに充分に高いキセノン
圧力を有する高圧キセノン−メタルハライド・ランプを
動作させる好適な方法は、特定の励起信号を供給し、ま
たこのような信号のパラメータを選択するステップを有
する。ガス放電ランプは約0.05ないし約1.0cm3の体積を
有する球状部分を有するエンベロープを含む。ランプは
その球状部分内に約２ないし約15気圧の範囲内の冷温圧
力を有するキセノンガス、約５ないし約20気圧の範囲内
の動作圧力を有する水銀、および約１ないし約５ミリグ
ラムの範囲内の量のハロゲン化合物からなる充填物が封
入される。更に、ランプはエンベロープの対向する両端
部にそれぞれ固定され、約1.5ないし約5mmの距離だけ相
互に離間して設けられている１対の電極を含む。本発明
に関連する高圧キセノン充填物によってグロー放電モー
ドの起動が困難であるので、スポット・モード動作を説
明するために充分な電流が電極に供給される。スポット
・モード動作のための電流の要求条件はグローモードの
起動の一般的説明とともに、米国特許第4,574,219号に
説明されている。
法 自動車用の即時発光を行わせるのに充分に高いキセノン
圧力を有する高圧キセノン−メタルハライド・ランプを
動作させる好適な方法は、特定の励起信号を供給し、ま
たこのような信号のパラメータを選択するステップを有
する。ガス放電ランプは約0.05ないし約1.0cm3の体積を
有する球状部分を有するエンベロープを含む。ランプは
その球状部分内に約２ないし約15気圧の範囲内の冷温圧
力を有するキセノンガス、約５ないし約20気圧の範囲内
の動作圧力を有する水銀、および約１ないし約５ミリグ
ラムの範囲内の量のハロゲン化合物からなる充填物が封
入される。更に、ランプはエンベロープの対向する両端
部にそれぞれ固定され、約1.5ないし約5mmの距離だけ相
互に離間して設けられている１対の電極を含む。本発明
に関連する高圧キセノン充填物によってグロー放電モー
ドの起動が困難であるので、スポット・モード動作を説
明するために充分な電流が電極に供給される。スポット
・モード動作のための電流の要求条件はグローモードの
起動の一般的説明とともに、米国特許第4,574,219号に
説明されている。
励起信号は、ランプに対する瞬時電力が20kHzないし80k
Hzの範囲の周波数で時間変化するほぼ正弦波、三角波、
鋸歯状波、指数関数波または任意の複合波からなるグル
ープから選択された波形にする。このような波形の最も
簡単なまたは代表的な例は正弦波であり、この場合の励
起信号Ｖ（ｔ）は次式のように表される。
Hzの範囲の周波数で時間変化するほぼ正弦波、三角波、
鋸歯状波、指数関数波または任意の複合波からなるグル
ープから選択された波形にする。このような波形の最も
簡単なまたは代表的な例は正弦波であり、この場合の励
起信号Ｖ（ｔ）は次式のように表される。
Ｖ（ｔ）＝Vmsin［２πCFt ＋（DF/f）sin（２πft］ （１） ここにおいて、Vmはピーク電圧であり、 CFは搬送周波数であり、 DFは搬送周波数からの最大周波数偏移であり、 ｆは変調周波数である。
三角波、鋸歯状波、指数関数波または複合波の励起信号
は各変数に対して同じ説明を有するCF、DFおよびｆの関
数として同様に表されるが、瞬時電圧はそれぞれの状況
において直線的に、または段階状に、または指数関数的
に、または複合された態様で変化する。
は各変数に対して同じ説明を有するCF、DFおよびｆの関
数として同様に表されるが、瞬時電圧はそれぞれの状況
において直線的に、または段階状に、または指数関数的
に、または複合された態様で変化する。
高圧キセノン−メタルハライド・ランプは式（１）の励
起信号のパラメータの選択に関連する本発明に従って種
々の方法により作動することができる。式（１）で与え
られる信号に対しては、ｆの値は約0.01×CFないし約0.
05×CFの範囲内であることが好ましい。同様に、DFの値
は0.07×CFないし約0.20×CFの範囲内の値にする。更
に、CFの値は約20kHzないし約80kHzの範囲内の値にす
る。希望により、キセノン−メタルハライド・ランプは
ｆおよびDFをゼロ（０）の値に選択し、かつCFを約20kH
zないし約80kHzの範囲内の値に選択することによって周
波数変調なしで作動してもよい。本発明に関連する種々
の方法については更に第４図を参照して説明する。
起信号のパラメータの選択に関連する本発明に従って種
々の方法により作動することができる。式（１）で与え
られる信号に対しては、ｆの値は約0.01×CFないし約0.
05×CFの範囲内であることが好ましい。同様に、DFの値
は0.07×CFないし約0.20×CFの範囲内の値にする。更
に、CFの値は約20kHzないし約80kHzの範囲内の値にす
る。希望により、キセノン−メタルハライド・ランプは
ｆおよびDFをゼロ（０）の値に選択し、かつCFを約20kH
zないし約80kHzの範囲内の値に選択することによって周
波数変調なしで作動してもよい。本発明に関連する種々
の方法については更に第４図を参照して説明する。
第４図の横軸は高圧キセノン−メタルハライド・ランプ
に供給される式（１）の励起信号の搬送周波数（CF）を
示す。第４図は４（ａ）と４（ｂ）に分割され、第４
（ａ）図のグラフ20は周波数変調されたすなわち式
（１）のDFを前に示した望ましい範囲内の値にした高周
波による動作を示し第４（ｂ）図のグラフ22は周波数変
調しない場合（DF＝０）の高周波による動作を示し、両
方共に高圧キセノン−メタルハライド・ランプに関する
ものである。周波数変調された高周波による動作を示す
グラフ20中の部分20A、20Bおよび20Cは、キセノン−メ
タルハライド・ランプのアークが不安定になる式（１）
の励起信号の周波数を表しているものである。部分20
A、20Bおよび20Cは明滅したり、弓なりに曲がったりす
る不安定なアーク状態を示している。変調なしの高周波
による動作を示すグラフ22中の部分22A、22B、22C、22
D、22E、22Fおよび22Gにはキセノン−メタルハライド・
ランプ内のアークが不安定になる周波数を示している。
部分22A−22Fはアークが消えたり、明滅したりまたは弓
なりに曲がる不安定な領域を示している。部分22A−22F
によって取り囲まれていない残りの周波数部分はアーク
がまっすぐで安定して動作する周波数帯域すなわち窓を
表している。
に供給される式（１）の励起信号の搬送周波数（CF）を
示す。第４図は４（ａ）と４（ｂ）に分割され、第４
（ａ）図のグラフ20は周波数変調されたすなわち式
（１）のDFを前に示した望ましい範囲内の値にした高周
波による動作を示し第４（ｂ）図のグラフ22は周波数変
調しない場合（DF＝０）の高周波による動作を示し、両
方共に高圧キセノン−メタルハライド・ランプに関する
ものである。周波数変調された高周波による動作を示す
グラフ20中の部分20A、20Bおよび20Cは、キセノン−メ
タルハライド・ランプのアークが不安定になる式（１）
の励起信号の周波数を表しているものである。部分20
A、20Bおよび20Cは明滅したり、弓なりに曲がったりす
る不安定なアーク状態を示している。変調なしの高周波
による動作を示すグラフ22中の部分22A、22B、22C、22
D、22E、22Fおよび22Gにはキセノン−メタルハライド・
ランプ内のアークが不安定になる周波数を示している。
部分22A−22Fはアークが消えたり、明滅したりまたは弓
なりに曲がる不安定な領域を示している。部分22A−22F
によって取り囲まれていない残りの周波数部分はアーク
がまっすぐで安定して動作する周波数帯域すなわち窓を
表している。
第４（ａ）図および第４（ｂ）図を比較すると、第４
（ａ）図の変調された高周波による動作の場合は、部分
20Aと20Bとの間のスペースによって示されるようなアー
クが安定に動作する比較的大きな窓が得られるのに対し
て、第４（ｂ）図の場合は複数の周波数窓があるが、ど
れも第４（ａ）図中の窓のように広い範囲を有するもの
はないことがわかる。
（ａ）図の変調された高周波による動作の場合は、部分
20Aと20Bとの間のスペースによって示されるようなアー
クが安定に動作する比較的大きな窓が得られるのに対し
て、第４（ｂ）図の場合は複数の周波数窓があるが、ど
れも第４（ａ）図中の窓のように広い範囲を有するもの
はないことがわかる。
第４（ａ）図において、キセノン−メタルハライド・ラ
ンプの高周波による動作（20）は、２気圧を超えるキセ
ノン充填物圧力を有するキセノン−メタルハライド・ラ
ンプにおいて通常遭遇するような重力に起因する対流を
かなり低減させることがわかった。第４（ａ）図に示す
キセノン−メタルハライド・ランプの動作特性は前述し
た米国特許第4,170,746号の回路によって作動するメタ
ルハライド・ランプと非常に異なっている。第４（ａ）
図に示される動作の効果は、キセノン−メタルハライド
・ランプの上方の壁の温度を約200℃減らすようにキセ
ノン−メタルハライド・ランプを音響的に動作させるこ
とであり、効率が第２図において前述した60サイクルの
動作の場合に対して２倍になり、同時に重力に起因する
対流がアークをまっすぐにする状態の点までほぼ減らさ
れている。アークをまっすぐにすることは、電極管のア
ークを上向きに弓なりに曲げるような垂直な対流に対し
てキセノンおよび水銀の音響運動が勝ることによって主
に達成されるものである。グラフ20におけるアークが安
定でまっすぐになる周波数窓は、アーク管の壁に非対称
に向かうよりもむしろアーク管の中心へアークを対称に
強制するガスの音響摂動の存在に対応する。第４（ｂ）
図に示す周波数変調なしの場合の動作の最も広い安定帯
域（SB）は約5kHzであり、これは式（１）の搬送周波数
（CF）の約10％である。第４（ａ）図の周波数変調を行
った場合では、部分20Aおよび20Bの間のスペースで表さ
れる動作の安定帯域はCFに対して30％ないし50％の間の
値である。周波数変調された信号で補足され、第４
（ａ）図のグラフ20によって表されるキセノン−メタル
ハライド・ランプの音響動作については更に第５図を参
照して説明する。
ンプの高周波による動作（20）は、２気圧を超えるキセ
ノン充填物圧力を有するキセノン−メタルハライド・ラ
ンプにおいて通常遭遇するような重力に起因する対流を
かなり低減させることがわかった。第４（ａ）図に示す
キセノン−メタルハライド・ランプの動作特性は前述し
た米国特許第4,170,746号の回路によって作動するメタ
ルハライド・ランプと非常に異なっている。第４（ａ）
図に示される動作の効果は、キセノン−メタルハライド
・ランプの上方の壁の温度を約200℃減らすようにキセ
ノン−メタルハライド・ランプを音響的に動作させるこ
とであり、効率が第２図において前述した60サイクルの
動作の場合に対して２倍になり、同時に重力に起因する
対流がアークをまっすぐにする状態の点までほぼ減らさ
れている。アークをまっすぐにすることは、電極管のア
ークを上向きに弓なりに曲げるような垂直な対流に対し
てキセノンおよび水銀の音響運動が勝ることによって主
に達成されるものである。グラフ20におけるアークが安
定でまっすぐになる周波数窓は、アーク管の壁に非対称
に向かうよりもむしろアーク管の中心へアークを対称に
強制するガスの音響摂動の存在に対応する。第４（ｂ）
図に示す周波数変調なしの場合の動作の最も広い安定帯
域（SB）は約5kHzであり、これは式（１）の搬送周波数
（CF）の約10％である。第４（ａ）図の周波数変調を行
った場合では、部分20Aおよび20Bの間のスペースで表さ
れる動作の安定帯域はCFに対して30％ないし50％の間の
値である。周波数変調された信号で補足され、第４
（ａ）図のグラフ20によって表されるキセノン−メタル
ハライド・ランプの音響動作については更に第５図を参
照して説明する。
第５図は５（ａ）、５（ｂ）および５（ｃ）に分けら
れ、第５（ａ）図は簡単化のため三角波で表した正弦波
として式（１）中に示される変調されていない搬送波信
号を示し、第５（ｂ）図は式（１）中に示される周波数
ｆの変調信号を示し、第５（ｃ）図は式（１）にＶ
（ｔ）で表される周波数変調された信号を示している。
変調されていない搬送波および変調信号の周期はそれぞ
れ第５（ａ）および５（ｂ）図に1/CFおよび1/fとして
示されている。また、第５（ｃ）図は最大周波数（CF＋
DF）、中心周波数（CF）および最低周波数（CF−DF）を
含む波形を示している。
れ、第５（ａ）図は簡単化のため三角波で表した正弦波
として式（１）中に示される変調されていない搬送波信
号を示し、第５（ｂ）図は式（１）中に示される周波数
ｆの変調信号を示し、第５（ｃ）図は式（１）にＶ
（ｔ）で表される周波数変調された信号を示している。
変調されていない搬送波および変調信号の周期はそれぞ
れ第５（ａ）および５（ｂ）図に1/CFおよび1/fとして
示されている。また、第５（ｃ）図は最大周波数（CF＋
DF）、中心周波数（CF）および最低周波数（CF−DF）を
含む波形を示している。
本発明の好適な方法は、キセノン−メタルハライド・ラ
ンプのアークが比較的まっすぐになるように式（１）に
示すような正弦波、三角波、鋸歯状波または複合波を有
する励起信号を選択し、DFおよびｆの値の好ましい範囲
を更に選択することである。DFの値の好ましい範囲は次
の式（２）で与えられ、ｆの値の好ましい範囲は次の式
（３）で与えられる。
ンプのアークが比較的まっすぐになるように式（１）に
示すような正弦波、三角波、鋸歯状波または複合波を有
する励起信号を選択し、DFおよびｆの値の好ましい範囲
を更に選択することである。DFの値の好ましい範囲は次
の式（２）で与えられ、ｆの値の好ましい範囲は次の式
（３）で与えられる。
0.07＜DF/CF＜0.20 （２） 0.01＜f/CF＜0.05 （３） 周波数変調を用いた動作において、特に0.7kHzの周波数
ｆおよび4.2kHzのDFの値を使用して、内部が5.8mmの短
径および10.0mmの長径を有する長球面形状のアーク管を
動作させた。動作結果は32kHzないし48kHzの範囲の搬送
周波数CFに対してアークがまっすぐで安定であった。
ｆおよび4.2kHzのDFの値を使用して、内部が5.8mmの短
径および10.0mmの長径を有する長球面形状のアーク管を
動作させた。動作結果は32kHzないし48kHzの範囲の搬送
周波数CFに対してアークがまっすぐで安定であった。
この周波数変調を用いた動作については更に第６図を参
照して説明する。この第６図は高圧キセノン−メタルハ
ライド・ランプに供給される、式（１）で表わされる励
起信号の周波数スペクトルを示している。第６図の横軸
は周波数を示し、縦軸はパワーを対数で示す。第６図は
（CF−DF）＜Ｆ＜（CF＋DF）の範囲にわたって分布した
個別の周波数Ｆに対する音響パワーを示している。個別
の周波数成分はｆに等しい分だけ離間し、DF/fが１より
かなり大きい場合には、スペクトルの最大値の半分（3d
b）の点の幅の半分はだいたいDFに等しい。ランプに供
給される電力の多くが第４（ａ）図に示すように安定周
波数にある場合、アークの不安定性は避けられる。音響
パワーをかなり広げるために、周波数スペクトルの幅2D
Fは不安定な周波数帯域（典型的には数キロヘルツの値
を有する）の幅を超えなければならないが、まっすぐで
安定な動作が存在する領域の幅（典型的には10−20kHz
の幅）を超えてはならない。更に、周波数変調信号の周
波数ｆがあまりにも大きい場合には、周波数成分の数が
あまりにも少なくなり、大きなパワーが各（不安定にす
る可能性のある）成分に存在することになる。ｆの値が
小さくなればなるほど、音響パワーを発生する周波数成
分の数が多くなり、不安定性を招く可能性が少なくな
る。ｆの好ましい値は式（３）によって与えられる範囲
内にある。ｆの低い方の限界値の選択については更に第
５図を参照して説明する。
照して説明する。この第６図は高圧キセノン−メタルハ
ライド・ランプに供給される、式（１）で表わされる励
起信号の周波数スペクトルを示している。第６図の横軸
は周波数を示し、縦軸はパワーを対数で示す。第６図は
（CF−DF）＜Ｆ＜（CF＋DF）の範囲にわたって分布した
個別の周波数Ｆに対する音響パワーを示している。個別
の周波数成分はｆに等しい分だけ離間し、DF/fが１より
かなり大きい場合には、スペクトルの最大値の半分（3d
b）の点の幅の半分はだいたいDFに等しい。ランプに供
給される電力の多くが第４（ａ）図に示すように安定周
波数にある場合、アークの不安定性は避けられる。音響
パワーをかなり広げるために、周波数スペクトルの幅2D
Fは不安定な周波数帯域（典型的には数キロヘルツの値
を有する）の幅を超えなければならないが、まっすぐで
安定な動作が存在する領域の幅（典型的には10−20kHz
の幅）を超えてはならない。更に、周波数変調信号の周
波数ｆがあまりにも大きい場合には、周波数成分の数が
あまりにも少なくなり、大きなパワーが各（不安定にす
る可能性のある）成分に存在することになる。ｆの値が
小さくなればなるほど、音響パワーを発生する周波数成
分の数が多くなり、不安定性を招く可能性が少なくな
る。ｆの好ましい値は式（３）によって与えられる範囲
内にある。ｆの低い方の限界値の選択については更に第
５図を参照して説明する。
第５（ｂ）図および第５（ｃ）図を参照し、式（１）の
励起信号に関連する周波数ｆを想定すると、ランプに供
給される周波数Ｆは1/f（第５（ｂ）図）の半分の期間
の間に周波数（CF−DF）から（CF＋DF）まで変化する。
供給される周波数Ｆが安定な周波数帯域（第４（ａ）図
の20Aと20Bとの間）から幅UBの不安定な帯域を通って掃
引されるとき、時間Ｔ＝UB/4fDFのあいだ不安定性が駆
動される。「不安定性が駆動される」とは、アークが弓
なりに曲がったりまたは明滅するような好ましくない動
作が生じるか、または「ターンオン」されて時間Ｔの間
に一層大きく成長し易いことを意味する。不安定性がか
なりの大きさに成長して、好ましくない動作状態、例え
ばアークが弓状に曲がったり、明滅したり、または消え
るような状態を発生するためには、ランプは積FTが10よ
りもずっと大きくなるように多くの（長さ1/Fの）振動
期間にわたって駆動されなければならない。典型的に
は、UBは約２キロヘルツの値であり、ｆは約0.7キロヘ
ルツの値であり、DFは約4.2ヘルツの値であり、Ｆは約4
0キロヘルツの値であり、この場合、積FTの値は約６に
なる。Ｆが不安定な帯域を通って走査される速度が比較
的速いために、不安定性はこの例においては前述したU
B、ｆ、DFおよびＦの値に対して約６回の振動の間のみ
成長することが許され、不安定性の大きさはわずかであ
る。発明者の分析では、掃引速度、すなわち値ｆ・DFが
あまり低いときには、周波数は余分な時間の間不安定な
帯域（第４（ａ）図の20A、20Bおよび20C参照）に長く
存在することが許されることは明らかである。従って、
ｆに対して約二〜三百ヘルツの下側限界値がある。更
に、実験的観察によると、周波数ｆの変調信号として三
角波または鋸歯状波が正弦波よりも好ましい。これは三
角波および鋸歯状波の方が潜在的に不安定な周波数にお
いて成長時間の存在を許すものである第５（ｃ）図の
（CF＋DF）および（CF−DF）に対応する最大および最小
周波数に留まらないからである。
励起信号に関連する周波数ｆを想定すると、ランプに供
給される周波数Ｆは1/f（第５（ｂ）図）の半分の期間
の間に周波数（CF−DF）から（CF＋DF）まで変化する。
供給される周波数Ｆが安定な周波数帯域（第４（ａ）図
の20Aと20Bとの間）から幅UBの不安定な帯域を通って掃
引されるとき、時間Ｔ＝UB/4fDFのあいだ不安定性が駆
動される。「不安定性が駆動される」とは、アークが弓
なりに曲がったりまたは明滅するような好ましくない動
作が生じるか、または「ターンオン」されて時間Ｔの間
に一層大きく成長し易いことを意味する。不安定性がか
なりの大きさに成長して、好ましくない動作状態、例え
ばアークが弓状に曲がったり、明滅したり、または消え
るような状態を発生するためには、ランプは積FTが10よ
りもずっと大きくなるように多くの（長さ1/Fの）振動
期間にわたって駆動されなければならない。典型的に
は、UBは約２キロヘルツの値であり、ｆは約0.7キロヘ
ルツの値であり、DFは約4.2ヘルツの値であり、Ｆは約4
0キロヘルツの値であり、この場合、積FTの値は約６に
なる。Ｆが不安定な帯域を通って走査される速度が比較
的速いために、不安定性はこの例においては前述したU
B、ｆ、DFおよびＦの値に対して約６回の振動の間のみ
成長することが許され、不安定性の大きさはわずかであ
る。発明者の分析では、掃引速度、すなわち値ｆ・DFが
あまり低いときには、周波数は余分な時間の間不安定な
帯域（第４（ａ）図の20A、20Bおよび20C参照）に長く
存在することが許されることは明らかである。従って、
ｆに対して約二〜三百ヘルツの下側限界値がある。更
に、実験的観察によると、周波数ｆの変調信号として三
角波または鋸歯状波が正弦波よりも好ましい。これは三
角波および鋸歯状波の方が潜在的に不安定な周波数にお
いて成長時間の存在を許すものである第５（ｃ）図の
（CF＋DF）および（CF−DF）に対応する最大および最小
周波数に留まらないからである。
全ての周波数（CF、DFおよびｆ）は、キセノン−メタル
ハライド・ランプとして作用するアーク管の線形寸法と
反比例して規定されることがわかる。小さいアーク管に
対してはより高い周波数が必要とされ、またその逆も当
てはまる。広い安定帯域（約30％ないし50％のSB/CF）
は0.3立方センチメートルより小さい容積を有し、球
形、長球面形および円筒形を含む全ての形式の形状を有
する小型のキセノン−メタルハライド・ランプで得られ
る。
ハライド・ランプとして作用するアーク管の線形寸法と
反比例して規定されることがわかる。小さいアーク管に
対してはより高い周波数が必要とされ、またその逆も当
てはまる。広い安定帯域（約30％ないし50％のSB/CF）
は0.3立方センチメートルより小さい容積を有し、球
形、長球面形および円筒形を含む全ての形式の形状を有
する小型のキセノン−メタルハライド・ランプで得られ
る。
好適な安定器の実施例の説明 本発明の好適実施例は、第７図に主に示されている起動
回路によって起動されるガス放電ランプ60に対する作動
回路について第７図、第８図、第９図および第10図に示
されている。第７図、第８図、第９図および第10図は表
１に示すような典型的な値または形式の種々の回路部品
で構成されている。
回路によって起動されるガス放電ランプ60に対する作動
回路について第７図、第８図、第９図および第10図に示
されている。第７図、第８図、第９図および第10図は表
１に示すような典型的な値または形式の種々の回路部品
で構成されている。
一般に、第７図、第８図、第９図および第10図に示す回
路は周波数変調された高周波電圧を発生して、これによ
り前述したキセノン−メタルハライド・ランプ60を駆動
する。第７図−第10図の回路はランプ60に正弦波または
三角波に類似した複合波形を供給するものであり、ほぼ
指数関数波形を有するものとして説明できる。周波数は
10kHz−200kHzの範囲にある。周波数変調度（DF/CF）は
約10％であり、変調率は前述した安定帯域に周波数が留
まることができるようになっている。更に、波形は連続
であることによって安定動作が得られ、ゼロ電力におい
て認められ得るほどの時間がなく、波高率（実効値に対
するピーク値の比）が2:1未満であることに特徴付けら
れている。第７図、第８図、第９図および第10図の回路
は、熱い場合においてさえもランプ60を瞬時に降伏させ
るのに充分な電圧および電流を供給して、持続したアー
ク状態に移行させる。
路は周波数変調された高周波電圧を発生して、これによ
り前述したキセノン−メタルハライド・ランプ60を駆動
する。第７図−第10図の回路はランプ60に正弦波または
三角波に類似した複合波形を供給するものであり、ほぼ
指数関数波形を有するものとして説明できる。周波数は
10kHz−200kHzの範囲にある。周波数変調度（DF/CF）は
約10％であり、変調率は前述した安定帯域に周波数が留
まることができるようになっている。更に、波形は連続
であることによって安定動作が得られ、ゼロ電力におい
て認められ得るほどの時間がなく、波高率（実効値に対
するピーク値の比）が2:1未満であることに特徴付けら
れている。第７図、第８図、第９図および第10図の回路
は、熱い場合においてさえもランプ60を瞬時に降伏させ
るのに充分な電圧および電流を供給して、持続したアー
ク状態に移行させる。
一実施例においては、第７図−第10図の作動回路は典型
的には60Hzの周波数で120ボルトの電圧を有する交流（A
C）電源に接続するのに適している。他の実施例におい
ては、この作動回路は関連する整流部品の必要性を除去
して直流（dc）源に直接接続してもよい。
的には60Hzの周波数で120ボルトの電圧を有する交流（A
C）電源に接続するのに適している。他の実施例におい
ては、この作動回路は関連する整流部品の必要性を除去
して直流（dc）源に直接接続してもよい。
第７図−第10図の回路はランプ60用の安定器を構成し、
これは一実施例においては２段の電力コンバータを有し
ている。安定回路の入力段はDC−DCブースタ・コンバー
タであり、出力段はDC−ACインバータである。入力ブー
スタ・コンバータは出力インバータが制御されない間制
御される。ランプ電圧および電流は、ランプ電力を調整
するために入力ブースタ・コンバータにフィードバック
される。出力インバータは周波数変調される。ランプ60
に流れる電流は、平均電力を直流リンク電圧の制御によ
って調整しながら線形安定インダクタによって瞬間的に
制限される。
これは一実施例においては２段の電力コンバータを有し
ている。安定回路の入力段はDC−DCブースタ・コンバー
タであり、出力段はDC−ACインバータである。入力ブー
スタ・コンバータは出力インバータが制御されない間制
御される。ランプ電圧および電流は、ランプ電力を調整
するために入力ブースタ・コンバータにフィードバック
される。出力インバータは周波数変調される。ランプ60
に流れる電流は、平均電力を直流リンク電圧の制御によ
って調整しながら線形安定インダクタによって瞬間的に
制限される。
入力ブースタ・コンバータの主な構成部品は表２に示さ
れており、これらは表２中に記した関連する図に示され
ているように相互接続されている。
れており、これらは表２中に記した関連する図に示され
ているように相互接続されている。
表２の部品およびその第７図および第８図中の関連する
回路は、タップ付きインダクタを有する電流モード制御
式DC−DC昇圧変換器を構成する。この入力コンバータは
ガス放電ランプ60が車両用に適した即時発光を行うよう
に制御される。即時発光は入力コンバータによってター
ンオン時にランプ60に傾斜状に比較的高いワット数（電
圧×電流）を供給し、それからランプが温まるに従って
電力を傾斜状に低減していくことにより達成される。比
較的低いインピーダンスを有するランプのターンオン
は、ランプの起動後に発生するのに対して、ランプのウ
ォームアップされた状態は、比較的高いインピーダンス
値を得るようにランプが充分な時間ターンオンされた後
に発生する。
回路は、タップ付きインダクタを有する電流モード制御
式DC−DC昇圧変換器を構成する。この入力コンバータは
ガス放電ランプ60が車両用に適した即時発光を行うよう
に制御される。即時発光は入力コンバータによってター
ンオン時にランプ60に傾斜状に比較的高いワット数（電
圧×電流）を供給し、それからランプが温まるに従って
電力を傾斜状に低減していくことにより達成される。比
較的低いインピーダンスを有するランプのターンオン
は、ランプの起動後に発生するのに対して、ランプのウ
ォームアップされた状態は、比較的高いインピーダンス
値を得るようにランプが充分な時間ターンオンされた後
に発生する。
第10図に示すタイマ回路は傾斜電流を抵抗R22およびR23
を介してPWMエラー増幅器U10の加算ノード（ピン２）に
供給する。この傾斜電流は、ランプのワット数を調整す
るフィードバック制御システムの一部である基準信号の
成分である。動作においては、ランプの電流および電圧
のスケーリング（scaling）されたサンプルが乗算され
て、上述した加算ノードに供給される。負帰還制御シス
テムがスケーリングされたランプのボルト−アンペア積
を、第10図の回路から発生される傾斜基準の平衡させる
ように作用する。ランプ60がウォームアップ後、PWMエ
ラー増幅器に対する基準はランプの動作電力を一定に維
持するように一定に留まる。変圧器T2の巻線（T2−Ｄ）
はランプ電圧のサンプルを供給し、変流器T3はランプ電
流のスケーリングされた表示を供給する。これらの２つ
の信号は第８図に示す回路部品Q6、U3、U6−Ａ、U9およ
びその関連する部品を使用して乗算される。
を介してPWMエラー増幅器U10の加算ノード（ピン２）に
供給する。この傾斜電流は、ランプのワット数を調整す
るフィードバック制御システムの一部である基準信号の
成分である。動作においては、ランプの電流および電圧
のスケーリング（scaling）されたサンプルが乗算され
て、上述した加算ノードに供給される。負帰還制御シス
テムがスケーリングされたランプのボルト−アンペア積
を、第10図の回路から発生される傾斜基準の平衡させる
ように作用する。ランプ60がウォームアップ後、PWMエ
ラー増幅器に対する基準はランプの動作電力を一定に維
持するように一定に留まる。変圧器T2の巻線（T2−Ｄ）
はランプ電圧のサンプルを供給し、変流器T3はランプ電
流のスケーリングされた表示を供給する。これらの２つ
の信号は第８図に示す回路部品Q6、U3、U6−Ａ、U9およ
びその関連する部品を使用して乗算される。
傾斜状の特微を有する基準信号を第８図の電力フィード
バック制御ループに供給する第10図のタイマは次の本発
明に関連する２つの重要な特性を有している。すなわ
ち、 １）出力電流の傾斜は遅延特性を有している。すなわ
ち、傾斜はタイマ出力が一定レベルにある初期時間の後
に開始する。この遅延特性は、特に第７図−第10図の安
定回路に接続された交流源が中断した場合に、ランプ60
の即時発光性能を改良する。
バック制御ループに供給する第10図のタイマは次の本発
明に関連する２つの重要な特性を有している。すなわ
ち、 １）出力電流の傾斜は遅延特性を有している。すなわ
ち、傾斜はタイマ出力が一定レベルにある初期時間の後
に開始する。この遅延特性は、特に第７図−第10図の安
定回路に接続された交流源が中断した場合に、ランプ60
の即時発光性能を改良する。
２）遅延時間および傾斜の変化速度を決定するコンデン
サC41およびC46は、全ての電力が回路から取り除かれた
後に比較的ゆっくり放電する。電力が取り除かれ、それ
から直ちに再供給された場合、コンデンサの電圧はほと
んど変化しない。この特徴は、そうでない場合に発生す
るであろう「光の脈動」を防止する。このタイミング用
コンデンサのゆっくりとした放電は主に、好ましくは入
力側に通常の基板ダイオードを有していない絶縁ゲート
型集積回路を使用した本発明の電流装置によって達成さ
れる。
サC41およびC46は、全ての電力が回路から取り除かれた
後に比較的ゆっくり放電する。電力が取り除かれ、それ
から直ちに再供給された場合、コンデンサの電圧はほと
んど変化しない。この特徴は、そうでない場合に発生す
るであろう「光の脈動」を防止する。このタイミング用
コンデンサのゆっくりとした放電は主に、好ましくは入
力側に通常の基板ダイオードを有していない絶縁ゲート
型集積回路を使用した本発明の電流装置によって達成さ
れる。
出力コンバータの主な部品は表３に示され、また表３中
に記した関連図に示されているように相互接続される。
に記した関連図に示されているように相互接続される。
出力インバータは第９図のタイマU8から発生される例え
ば約55kHzの搬送周波数に対して本発明の周波数変調を
行っている。タイマU8の入力３には例えば約700Hzの変
調周波数が供給され、これは第９図のタイマU7から発生
される。更に、タイマU8は自動車の前方照明用に特に適
した搬送周波数のステップ状変化を行うように入力ピン
７に供給される抵抗150と協働するスイッチS1を有して
いる。
ば約55kHzの搬送周波数に対して本発明の周波数変調を
行っている。タイマU8の入力３には例えば約700Hzの変
調周波数が供給され、これは第９図のタイマU7から発生
される。更に、タイマU8は自動車の前方照明用に特に適
した搬送周波数のステップ状変化を行うように入力ピン
７に供給される抵抗150と協働するスイッチS1を有して
いる。
本発明は種々の用途に適した集中光源を形成するように
キセノン−メタルハライド・ランプの電極間に種々の形
状または状態のアークを発生することができる。この機
能はスイッチS1により行って、第９図の回路の搬送周波
数を一定量、例えば45kHzから55kHzに変化させることに
よって、ランプ60のアークの位置を弓なりに曲がったま
たは僅かに弓なりに曲がったアークからほぼ完全にまっ
すぐなアークに切換えることができる。このアークの切
換えを用いて、内部にランプ60を配置したヘッドライト
の反射器から放出されるビーム・パターンを、第１すな
わち低ビームから第２すなわち高ビーム照明パターンに
切り換えることができる。また、ランプ60の前述した寸
法および安定な窓によれば他の適切な周波数シフトを使
用することもできる。一実施例においては、周波数シフ
トによってランプ内のアークをまっすぐな状態から湾曲
したまたは弓なりに曲がった状態に変化させ、これによ
りアークに関連する光の主な集中を高ビーム照明に関連
する焦点に対応する反射器内の第１の位置から低ビーム
照明に関連する焦点に対応する反射器内の第２の位置へ
移動させたり、またはその逆にすることができる。
キセノン−メタルハライド・ランプの電極間に種々の形
状または状態のアークを発生することができる。この機
能はスイッチS1により行って、第９図の回路の搬送周波
数を一定量、例えば45kHzから55kHzに変化させることに
よって、ランプ60のアークの位置を弓なりに曲がったま
たは僅かに弓なりに曲がったアークからほぼ完全にまっ
すぐなアークに切換えることができる。このアークの切
換えを用いて、内部にランプ60を配置したヘッドライト
の反射器から放出されるビーム・パターンを、第１すな
わち低ビームから第２すなわち高ビーム照明パターンに
切り換えることができる。また、ランプ60の前述した寸
法および安定な窓によれば他の適切な周波数シフトを使
用することもできる。一実施例においては、周波数シフ
トによってランプ内のアークをまっすぐな状態から湾曲
したまたは弓なりに曲がった状態に変化させ、これによ
りアークに関連する光の主な集中を高ビーム照明に関連
する焦点に対応する反射器内の第１の位置から低ビーム
照明に関連する焦点に対応する反射器内の第２の位置へ
移動させたり、またはその逆にすることができる。
アークの位置を移動させるこの方法は、ａ）磁気偏向が
追加の回路およびハードウェアを必要とし、ｂ）アーク
が僅かに弓なりに曲がった状態においても音響動作が前
述の低減されたホットスポット温度で動作するという少
なくとも２つの理由でアークの磁気偏向に比べて好まし
いものである。
追加の回路およびハードウェアを必要とし、ｂ）アーク
が僅かに弓なりに曲がった状態においても音響動作が前
述の低減されたホットスポット温度で動作するという少
なくとも２つの理由でアークの磁気偏向に比べて好まし
いものである。
更に、弓なりに曲げることを行うこの方法は、湾曲モー
ド（基本的な音響周波数）と真直化モード（第１の偶数
調波）とを適当に混合するように波形を調節することに
よって達成される。これは広い範囲の種々の用途に適用
できるようにアークを真直化すなわちまっすぐにした
り、湾曲すなわち弓なりに曲げたり、または両者の間の
任意の状態にすることを可能にするものである。
ド（基本的な音響周波数）と真直化モード（第１の偶数
調波）とを適当に混合するように波形を調節することに
よって達成される。これは広い範囲の種々の用途に適用
できるようにアークを真直化すなわちまっすぐにした
り、湾曲すなわち弓なりに曲げたり、または両者の間の
任意の状態にすることを可能にするものである。
初期の降伏（ブレークダウン）およびアークの高温再点
弧のために必要な比較的高い電圧は第７図の回路から発
生される。この回路は火花ギャップ素子を利用し、また
昇圧コイルとともに５段のダイオード−コンデンサ電圧
乗算器を有し、昇圧コイルはインバータの開放回路出力
電圧を利用している。ブレークダウン回路の構成部品は
D14ないしD18、C8ないしC12であり、昇圧コイルはL2で
ある。
弧のために必要な比較的高い電圧は第７図の回路から発
生される。この回路は火花ギャップ素子を利用し、また
昇圧コイルとともに５段のダイオード−コンデンサ電圧
乗算器を有し、昇圧コイルはインバータの開放回路出力
電圧を利用している。ブレークダウン回路の構成部品は
D14ないしD18、C8ないしC12であり、昇圧コイルはL2で
ある。
第７図−第10図に示す安定回路は、変調されていない信
号（第5A図参照）として作用し、かつ選択可能な搬送周
波数（CF）を有する第１の信号を発生する。更に、この
回路は変調信号（第5B図参照）として作用する第２の信
号を発生する。更に、第７図−第10図の回路は、前記第
１および第２の信号を組み合わせることによって、ガス
放電ランプ60に供給される式（１）の励起信号を発生す
る。第７図−第10図の安定回路は関連する回路部品を適
当に選択することによって前述したパラメータの範囲内
の式（１）の励起信号を発生する。
号（第5A図参照）として作用し、かつ選択可能な搬送周
波数（CF）を有する第１の信号を発生する。更に、この
回路は変調信号（第5B図参照）として作用する第２の信
号を発生する。更に、第７図−第10図の回路は、前記第
１および第２の信号を組み合わせることによって、ガス
放電ランプ60に供給される式（１）の励起信号を発生す
る。第７図−第10図の安定回路は関連する回路部品を適
当に選択することによって前述したパラメータの範囲内
の式（１）の励起信号を発生する。
本発明は周波数変調された高周波電圧および電流を発生
して、高圧キセノン−メタルハライド・ランプに対する
励起を行う回路を提供するものであることを理解された
い。この回路は、自動車用に特に適した高レベルの即時
発光を行うようにキセノン−メタルハライド・ランプ内
に高圧のキセノンガスを使用可能にするものである。キ
セノン−メタルハライド・ランプは通常のメタルハライ
ド・ランプよりもかなり高い圧力（キセノンおよび水銀
の両者のために）で動作するとともに、通常使用されて
いるよりもかなり高い管壁負荷で動作する。更に、光学
装置内で用途によっては、電極間の間隔である非常に短
いアークギャップが要望され、これは妥当なランプ電圧
を達成するために通常のアーク長さを有する放電ランプ
よりも更に高い水銀圧力を必要とする。非常に高い圧力
により生じる非常に高い対流力を克服するために周波数
変調された高周波励起が好ましく、この結果ほぼ等温の
ランプが得られる。この等温ランプは、米国特許第4,17
0,746号に開示されているようなキセノンを有していな
いコンパクトな水銀−メタルハライド放電ランプにおい
ては通常不可能であるような例外的に高い効率を生じる
非常に高い管壁負荷を使用するために望ましい。本発明
を用いないで、キセノン−メタルハライド・ランプを低
周波電力で動作させた場合、アークが壁に向かって移動
して、アーク管が膨らみ、この結果ランプの損傷を招
く。高周波を周波数変調する本発明を用いない場合に
は、音響周波数窓が狭くなり、キセノン−メタルハライ
ド・ランプの実用的な設計が出来なくなる。本発明に関
連するキセノン圧力は、自動車の前方照明のような用途
に対して適切な光を即時に発生するほど充分に高いもの
である。発光管の形状および大きさ、ならびに周波数お
よび周波数変調を組み合わせて選択して、特定の用途に
必要なルーメン出力（発光出力）および放電の大きさを
達成し、アークをまっすぐにすることによって所望の量
のハロゲン化物を気化させるように最適な管温度が得ら
れ、同時に設計寿命を達成するに充分低い値に最大管温
度を維持する。
して、高圧キセノン−メタルハライド・ランプに対する
励起を行う回路を提供するものであることを理解された
い。この回路は、自動車用に特に適した高レベルの即時
発光を行うようにキセノン−メタルハライド・ランプ内
に高圧のキセノンガスを使用可能にするものである。キ
セノン−メタルハライド・ランプは通常のメタルハライ
ド・ランプよりもかなり高い圧力（キセノンおよび水銀
の両者のために）で動作するとともに、通常使用されて
いるよりもかなり高い管壁負荷で動作する。更に、光学
装置内で用途によっては、電極間の間隔である非常に短
いアークギャップが要望され、これは妥当なランプ電圧
を達成するために通常のアーク長さを有する放電ランプ
よりも更に高い水銀圧力を必要とする。非常に高い圧力
により生じる非常に高い対流力を克服するために周波数
変調された高周波励起が好ましく、この結果ほぼ等温の
ランプが得られる。この等温ランプは、米国特許第4,17
0,746号に開示されているようなキセノンを有していな
いコンパクトな水銀−メタルハライド放電ランプにおい
ては通常不可能であるような例外的に高い効率を生じる
非常に高い管壁負荷を使用するために望ましい。本発明
を用いないで、キセノン−メタルハライド・ランプを低
周波電力で動作させた場合、アークが壁に向かって移動
して、アーク管が膨らみ、この結果ランプの損傷を招
く。高周波を周波数変調する本発明を用いない場合に
は、音響周波数窓が狭くなり、キセノン−メタルハライ
ド・ランプの実用的な設計が出来なくなる。本発明に関
連するキセノン圧力は、自動車の前方照明のような用途
に対して適切な光を即時に発生するほど充分に高いもの
である。発光管の形状および大きさ、ならびに周波数お
よび周波数変調を組み合わせて選択して、特定の用途に
必要なルーメン出力（発光出力）および放電の大きさを
達成し、アークをまっすぐにすることによって所望の量
のハロゲン化物を気化させるように最適な管温度が得ら
れ、同時に設計寿命を達成するに充分低い値に最大管温
度を維持する。
更に、本発明は高圧キセノン−メタルハライド・ランプ
および安定回路を利用した光学装置を提供しているもの
であることを理解されたい。ここにおいて、まっすぐな
アークおよび対象的な放電は非常に高い圧力に関連する
対流の極端な影響を克服したことから生ずる。この影響
は制御された音響共鳴によって克服され、種々の形式の
投影装置や表示装置に有益な均一な光の場を発生する。
本発明に通常関連している自動車のヘッドライトにおい
ては、周波数変調された高周波安定器で高圧キセノン−
メタルハライド・ランプを動作させることによって光が
発生され、その優れた性能が高圧キセノンの存在によっ
て得られる即時発光から生ずる。ランプの小さい寸法お
よび等温特性により得られるヘッドライトの光学装置内
の光源の小さい寸法および拘束性は、本発明による波形
の制御および高周波の変調によって制御される音響共鳴
による非常に急速な対流の克服から得られる。
および安定回路を利用した光学装置を提供しているもの
であることを理解されたい。ここにおいて、まっすぐな
アークおよび対象的な放電は非常に高い圧力に関連する
対流の極端な影響を克服したことから生ずる。この影響
は制御された音響共鳴によって克服され、種々の形式の
投影装置や表示装置に有益な均一な光の場を発生する。
本発明に通常関連している自動車のヘッドライトにおい
ては、周波数変調された高周波安定器で高圧キセノン−
メタルハライド・ランプを動作させることによって光が
発生され、その優れた性能が高圧キセノンの存在によっ
て得られる即時発光から生ずる。ランプの小さい寸法お
よび等温特性により得られるヘッドライトの光学装置内
の光源の小さい寸法および拘束性は、本発明による波形
の制御および高周波の変調によって制御される音響共鳴
による非常に急速な対流の克服から得られる。
また更に、一実施例においては、キセノン−メタルハラ
イド・ランプ用の励起信号の周波数はランプ内のアーク
をまっすぐな状態から曲がった状態に変化させるように
シフトすることができ、これによりアークの光の主な集
中を第１の位置から第２の位置に移すことができる。こ
れらの第１および第２の位置は車両の高ビームおよび低
ビーム照明に関連する点に対応するように選択される。
イド・ランプ用の励起信号の周波数はランプ内のアーク
をまっすぐな状態から曲がった状態に変化させるように
シフトすることができ、これによりアークの光の主な集
中を第１の位置から第２の位置に移すことができる。こ
れらの第１および第２の位置は車両の高ビームおよび低
ビーム照明に関連する点に対応するように選択される。
更にまた、第７図−第10図の安定回路は特にキセノン−
メタルハライド・ランプ用に適しているものであるが、
所望により本発明の安定回路を使用して、キセノン−メ
タルハライド・ランプ以外の他のガス放電ランプを有利
に起動したり、動作させてもよい。
メタルハライド・ランプ用に適しているものであるが、
所望により本発明の安定回路を使用して、キセノン−メ
タルハライド・ランプ以外の他のガス放電ランプを有利
に起動したり、動作させてもよい。
第１図はキセノン−メタルハライド・ランプに関するキ
セノン圧力と即時発光量との関係を示すグラフである。 第２図はキセノン−メタルハライド・ランプを60ヘルツ
の矩形波および高周波で動作させた場合のキセノン圧力
とホットスポット温度との関係を示すグラフである。 第３図は本発明に関連して高周波で動作させたキセノン
−メタルハライド・ランプの管壁負荷、ホットスポット
温度および発光効率の相互関係を示すグラフである。 第４図は高圧キセノン−メタルハライド・ランプを、高
周波を変調せずに、および変調して動作させた場合のそ
れぞれ周波数帯域を示す線図である。 第５図は本発明の作動回路に関連する変調されていない
搬送波、変調信号および周波数変調された信号を示す波
形図である。 第６図はキセノン−メタルハライド・ランプに関連する
本発明の信号の周波数スペクトルを示すスペクトル図で
ある。 第７図、第８図、第９図および第10図は高圧キセノン−
メタルハライド・ランプを起動および動作させる本発明
の回路の好適実施例を示す回路図である。
セノン圧力と即時発光量との関係を示すグラフである。 第２図はキセノン−メタルハライド・ランプを60ヘルツ
の矩形波および高周波で動作させた場合のキセノン圧力
とホットスポット温度との関係を示すグラフである。 第３図は本発明に関連して高周波で動作させたキセノン
−メタルハライド・ランプの管壁負荷、ホットスポット
温度および発光効率の相互関係を示すグラフである。 第４図は高圧キセノン−メタルハライド・ランプを、高
周波を変調せずに、および変調して動作させた場合のそ
れぞれ周波数帯域を示す線図である。 第５図は本発明の作動回路に関連する変調されていない
搬送波、変調信号および周波数変調された信号を示す波
形図である。 第６図はキセノン−メタルハライド・ランプに関連する
本発明の信号の周波数スペクトルを示すスペクトル図で
ある。 第７図、第８図、第９図および第10図は高圧キセノン−
メタルハライド・ランプを起動および動作させる本発明
の回路の好適実施例を示す回路図である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｂ 41/36 Ｚ 9032−3Ｋ (72)発明者 リチャード・ロウエル・ハンスラー アメリカ合衆国、オハイオ州、ペパー・パ イク、ベルコート・ロード、28120番 (56)参考文献 特開 昭62−147647（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−48095（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−165999（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−55897（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−53242（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−139543（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−24337（ＪＰ，Ａ) 米国特許4373146（ＵＳ，Ａ) 米国特許3931544（ＵＳ，Ａ)
Claims (19)
- 【請求項１】約１立方センチメートル以下の容積の放電
空間を定めるエンベロープと、前記エンベロープの中に
封入されていてアーク間隙を定める一対の電極と、水
銀、メタルハライドおよびキセノン・ガスを含む充填物
とを有する種類の小型の高圧金属蒸気放電ランプを動作
させる方法において、 前記電極間に入力電力の瞬時変化を生じさせる交流成分
を持つ電流を供給し、前記入力電力の瞬時変化の周波数
が20kHzないし80kHzの範囲内の好ましい周波数帯域の中
の選ばれた周波数であり、前記周波数帯域が、音響共鳴
により、充填物の重力に起因する対流作用を低減してア
ークを真っ直ぐにするモードを励起する周波数帯域であ
ることを特徴とする小型の高圧金属蒸気放電ランプの動
作方法。 - 【請求項２】前記好ましい周波数帯域が、音響共鳴によ
り、重力に起因するアークの曲がりを低減するモードを
励起する周波数帯域である請求項１記載の方法。 - 【請求項３】前記電流が、前記選ばれた周波数で入力電
力を時間につれて変動させる波形を持つ交流である請求
項１または２記載の方法。 - 【請求項４】前記選ばれた周波数でランプに流れる前記
電流の交流成分が、真っ直ぐな安定なアークが得られる
周波数帯域の幅を広げるために周波数変調されている請
求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項５】前記交流成分が２つの周波数帯域の間で周
波数変位され、該２つの周波数帯域の内の一方はアーク
を真っ直ぐにする帯域であり、他方はランプ内の光の集
中を空間的に変位させるアークの弓なりの曲がりを起こ
させる帯域である請求項１ないし４のいずれか１項に記
載の方法。 - 【請求項６】前記電力の変化の周波数が、前記好ましい
周波数帯域の中の中心周波数として選ばれた周波数Ｆで
あり、この中心周波数Ｆは前記周波数帯域の幅を広げる
ために周波数変調されており、この周波数変調の周波数
偏移DFおよび変調周波数ｆが前記周波数帯域をの幅を最
大にするように選ばれている請求項１ないし５のいずれ
か１項に記載の方法。 - 【請求項７】前記周波数偏移が中心周波数Ｆの７ないし
20％であり、前記変調周波数が中心周波数Ｆの１ないし
５％である請求項６記載の方法。 - 【請求項８】前記周波数偏移が中心周波数Ｆの７ないし
20％であり、前記変調周波数が中心周波数Ｆの１ないし
５％であり、前記変調周波数の波形が正弦波よりもむし
ろ三角波または鋸歯状波である請求項６または７記載の
方法。 - 【請求項９】前記電極が主軸に平行に水平なアーク間隙
を定めるような種類のランプに対して実施される請求項
１ないし８のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項１０】約１立方センチメートル以下の容積の放
電空間を定めるエンベロープと、前記エンベロープの中
に封入されていてアーク間隙を定める一対の電極と、水
銀、メタルハライドおよびキセノン・ガスを含む充填物
とを有する種類の小型の高圧金属蒸気放電ランプを含む
と共に、関連する作動手段を含むランプ装置において、 該作動手段が、前記電極に接続されていて、前記電極間
に入力電力の瞬時変化を生じさせる交流成分を持つ電流
を供給することのできる電流源を有し、前記入力電力の
瞬時変化の周波数が20kHzないし80kHzの範囲内の好まし
い周波数帯域の中の選ばれた周波数であり、前記周波数
帯域が、音響共鳴により、充填物の重力に起因する対流
作用を低減してアークを真っ直ぐにするモードを励起す
る周波数帯域であることを特徴とするランプ装置。 - 【請求項１１】前記好ましい周波数帯域が、音響共鳴に
より、重力に起因するアークの曲がりを低減するモード
を励起する周波数帯域である請求項10記載のランプ装
置。 - 【請求項１２】前記電極が主軸に平行に水平なアーク間
隙を定めている請求項10または11記載のランプ装置。 - 【請求項１３】前記電流源が、前記選ばれた周波数で入
力電力を時間につれて変動させる波形を持つ交流を供給
することのできる電流源である請求項10ないし12のいず
れか１項に記載のランプ装置。 - 【請求項１４】前記選ばれた周波数で前記電力の変化を
生じさせる、ランプに流れる前記電流の交流成分が、真
っ直ぐな安定なアークが得られる周波数帯域の幅を広げ
るために周波数変調されている請求項10ないし13のいず
れか１項に記載のランプ装置。 - 【請求項１５】前記ランプのエンベロープが大体長球面
の放電空間を形成し、前記電極が主軸に平行に水平なア
ーク間隙を形成している請求項10ないし14のいずれか１
項に記載のランプ装置。 - 【請求項１６】前記アーク間隙が水平であり、前記電力
の変化の周波数が前記好ましい周波数帯域の中の中心周
波数として選ばれた周波数Ｆであり、この中心周波数Ｆ
は前記周波数帯域の幅を広げるために周波数変調されて
おり、この周波数変調の周波数偏移DFおよび変調周波数
ｆが前記周波数帯域をの幅を最大にするように選ばれて
いる請求項10ないし15のいずれか１項に記載のランプ装
置。 - 【請求項１７】前記周波数偏移DFが中心周波数Ｆの７な
いし20％であり、前記変調周波数Ｆが中心周波数Ｆの１
ないし５％である請求項16記載のランプ装置。 - 【請求項１８】前記周波数偏移が中心周波数Ｆの７ない
し20％であり、前記変調周波数が中心周波数Ｆの１ない
し５％であり、前記変調周波数の波形が正弦波よりもむ
しろ三角波または鋸歯状波である請求項16または17記載
のランプ装置。 - 【請求項１９】前記ランプがヘッドライトの反射器の中
に配置されており、更に、搬送周波数を、アークが弓な
りに曲がる周波数領域からアークが真っ直ぐになる周波
数帯域へステップ状に変化させて、これによりランプ内
の光の集中を物理的に変位して光ビームの切り換えを行
わせるスイッチ手段が設けられている請求項16ないし18
のいずれか１項に記載のランプ装置。
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