JPS6325480B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、約１立方cmから始まり、１立方cmの
数分の１にも達する極めて小さな放電容積
（volume）を有し、望ましくは金属ハロゲン化物
を有する高圧金属蒸気放電ランプの高周波による
動作方法に関する。

エルマー・Ｇ・フリツドリツチにより1977年10
月26日に出願され、本願と同一出願人に譲渡され
た「小型高圧放電灯」なる名称の米国出願第
845738号において、有効な高能率高圧放電灯は、
これまで実際に考えられたものよりも極めて小
型、即ち１立方cm或いはそれ以下の放電容積
（discharge volume）を有するものとして開示さ
れている。最大能率を達成する好ましい形式にお
いて、これらの高輝度の放電灯は、一般的に球形
状の薄壁容器のアーク・チエンバを利用するもの
で、それは、僅かに偏平の球体から殆んど長球状
まで形を変えることができる。５気圧以上に金属
蒸気圧を上昇することによつて顕著に高能率が得
られ、更に連続的に高い圧力に上昇せしめること
によつて大きさが減少される。かような小型放電
ランプにおいて、後述の如く利用される高圧力と
通常関連した対流アーク不安定性が回避され、破
裂の可能性からかなりの危険性がなくなる。実際
の設計は、100ワツト以上から10ワツト以下に至
るまでのワツト数の定格或いはランプ（放電灯）
の大きさを与え、その放電ランプは、一般的な照
明目的に対して演色性（color rendition），効能
（efficacy）、保守及びそれらを適当に持続させる
寿命を含む特性を具えている。

これらの小型高圧金属蒸気ランプの望ましくな
い特性は、それらが受け易い極めて速い消イオン
作用（deionization）である。60Hz交流における
動作において、消イオン作用は、半サイクルの間
に殆んど完了し、従つて極めて高い再衝撃電圧
が、安定器（ballast）により与えられるように
要求される。特に、メタル・ハライド・ランプに
おいて、アーク点弧（arc ignition）後最初の
２，３秒以内のランプの準備動作（warmup）
中、点弧電圧は極端に高いレベルに到達する。小
型メタル・ハライド・ランプの低周波動作に関連
したこれらの消イオン作用の制限に鑑み、通常の
60Hz安定器の使用は多くの欠点を有する。

本発明の目的は、小型メタル・ハライド・ラン
プ用の改良された動作方法を提供することであ
り、低動作周波数において急速な消イオン作用に
よつて課せられる制限を克服し、コンパクトで実
際的なしかも能率のよい高周波安定器の設計を許
容する。

一般に、商業的に利用できるメタル・ハライ
ド・ランプが20乃至50KHzの範囲の周波数で動作
される場合、それらは、破壊的な音響共振を受け
易い。本発明は、ランプ電流が約20乃至50KHzの
周波数範囲にある場合、小型ランプの現在の種類
は、発生する共振を持たない範囲を有することを
発見したことに基づくものである。これらの範囲
において安定動作が可能である。そのランプは、
共振効果の３つのレベルで限定される共振帯域を
有している。

１ アークが壁に無理に押しつけられ、石英を速
やかに溶融する破局的不安定性。

２ 光の出力が動揺し、アークが曲りくねるアー
ク不安定性。

３ アークを取囲む発光光輪（luminous
aureole）が不安定になる光輪不安定性。

第１、第２破局的不安定帯域間に配置される最
も有効な共振のない領域は、また、内径６mm或い
はそれよりも小さいランプの場合に第１破局的帯
域以下にある。また、これらの領域内の比較的狭
帯域のアーク不安定性及び光輪不安定性は回避さ
れなければならない。これらの領域及び望ましく
は選択された設計の窓内の動作周波数を選択する
ことによつて安定なそして効率のよいランプ機能
は、実際的のしかも経済的な高周波安定器によつ
て達成される。

消イオン特性 小型高圧金属蒸気ランプ特にメタル・ハライ
ド・ランプの低周波動作に影響する主たる電気パ
ラメータは、準備動作及び作動中の実質的な再点
弧電圧の存在である。電圧上昇は、各半サイクル
の終端において電流の零交差後に発生する。代表
的なパターンは第５図に示され、その第５図は、
正弦波源からの60Hzにおいて動作するアーク灯間
の電圧（実線）及びアーク灯を介する電流（点
線）のオシロスコープの軌跡である。再点弧電圧
比N_Rは、N_R＝V_R／V_IPで定義される。ここでV_R
は、再点弧ピーク電圧であり、V_IPは、電流ピー
クの瞬間におけるランプ間電圧である。第５図に
おいて、再点弧電圧比N_Rは、近似的に3.3であ
る。

再点弧における電圧上昇は、電流が殆んど零で
ある時間の間、プラズマ・インピーダンスの増加
の結果として発生する。高圧放電において、アー
クのインピーダンスは、電子及びイオン濃度によ
り支配され、これらは、アークの核（core）のガ
ス温度と共に指数的に変化する。容器壁への伝導
によるアークの冷却は、最も重要なものであり、
冷却速度は、アーク管の直径に逆比例して変化す
る。これは、第６図に示され、それは、２個の管
の大きさ、即ち、近似的に4.2mmの外径を有する
内径3.2mmの管球及び内径7.0mmの管球に対する周
波数の関数として再点弧電圧を示している。現在
有望な管球のサイズは、近似的に６mmの内径を有
するものであり、それに対する再点弧電圧比N_R
は、60Hzにおいて約２である。これは、大きな比
率であるが、60Hz安定器設計には打破できないこ
とはない。

準備動作中の再点弧 小型メタル・ハライド・ランプの60Hz動作によ
る現実の重大な問題は、アーク管の準備動作中に
発生する。再点弧電圧の顕著な増加は、アーク点
弧後２，３秒発生する。この時間経過後、再点弧
ピーク値は、アーク管温度が上昇を続け、蒸気圧
が減少するにつれて大きさ（値）を減少し、第６
図に示すように所定の周波数に対して最終或いは
定常値に低下するに至る。準備動作中のピーク再
点弧電圧V_Rは、同じ大きさ及び同型の２個のア
ーク管即ち内径６mmの管球に対して、第７図にお
いて周波数の関数として示されている。図示の如
く、一方は、商業的メタル・ハライド・ランプに
使用される封入体（fill）の種類に相当して、水
銀（mercury）とナトリウム（sodium）、スカン
ジウム（scandium）及びトリウム（thorium）
のヨウ化物（iodide）の封入物を含み、他方は、
水銀と水銀ヨウ化物を含んでいる。水銀ヨウ化物
ランプの場合、特に、10倍の周波数ラインにおい
ても大きな再点弧電圧を有することは注目されよ
う。このランプに対する再点弧電圧は、600Hzに
おいて800Vを超え、他方、Na−Sc−Thを含む
他のランプに対して800Vのピーク値は、60Hzと
100Hzとの間で限度を超過している。

高い再点弧電圧の準備動作は、ガス温度が高圧
アークに直面して温度上昇する前に気相
（gasphase）にあるハロゲン原子或いは分子に吸
着させることによつて電子の損失割合を急速に増
加するからであると考えられている。この問題
は、通常のランプにおいても同様に発生し、文献
においても討論されている。例えば、M.T.T.
Press1971年発行、J.F.Waymouth著Electric
Lamp第10章参照。ガス相のハロゲンは、濃縮さ
れた水銀ヨウ化物から発生されるものであり、水
銀自身の蒸気圧に比較して、他のハロゲン化物の
蒸気圧よりも極めて高い蒸気圧を有する。かくし
て、電子消滅速度（electrondecay rate）は、ガ
ス（或いは蒸気）状で与えられるヨウ素原子或い
は分子の数に比例する。再点弧電圧は、所定時間
後に残存する電子数に依存し、周波数に逆比例す
る。付着プロセスは、電子発生及び損失機構がヨ
ウ素含有量に相対的に無関係であるアーク核温度
のみに依存するから、正常の動作状態のもとでは
主要な重大なものとはならない。また、水銀ヨウ
化物蒸気から得られる自由ヨウ素含有物は、動作
状態の極めて下方の容量壁温度で飽和する。これ
らの考察は、準備動作に対応する高い再点弧電圧
が、動作しているアーク管に対して冷却空気流を
吹きつけることにより無限に維持できることを観
察によつて実験的に確認できた。これは、水銀の
充分な蒸発を妨げ、従つてガスの高温度放電条件
には到達しない。

安定器の制限 低周波数において動作する小さなメタル・ハラ
イド・ランプの準備動作中実質的な再点弧ピーク
値の存在は、ランプ内のハロゲン原子がハロゲン
化反応機構を介して遊離させる水蒸気のような不
可避の汚染物の存在のために容易に克服できな
い。再点弧問題を克服する実際的な高周波安定器
は、フエライト磁心と一緒にトランジスタの如き
固体制御装置を使用しなければならない。20KHz
以下でフエライト磁心の大きさは、コンパクトな
安定器の実現可能性が疑わしい点が増大する。ま
た、雑音或いは音響レベルは、フエライト材料に
おける磁束変化から発生する磁歪振動が、聴覚範
囲内にあるか或いはその閾値上の何れかにあるか
ら問題となる。これらの条件が合体されると、そ
の結果、聴覚範囲以上の動作に対して実際的な高
周波安定器設計を制限することになる。50KHz以
上では、高能率動作に対する実際的トランジスタ
の切換速度の制限が取上げられ、安定器の損失が
甚だしく増大し始める。また、電磁干渉即ちラン
プ及び関連回路からのラジオ、テレビジヨン干渉
は重大な問題となり始める。

音響的共振 ナトリウム及び水銀ランプのような他の高輝度
ランプにおける破壊的音響的共振の発生は周知で
ある。本発明に先行するこの領域における知識の
状態は要約すると下記の通りである。

１ 音響振動は、線電流周波数の２倍である電力
周波数源におけるランプにおいて発生する。こ
れらの振動は、ガス密度波として伝播され、従
つて定義により音響妨害となり、若し20KHz以
上であれば超音波となる。

２ 通常商業的に利用できるメタル・ハライド・
ランプは、共振効果のために20KHz乃至50KHz
間で動作することはできない。

３ 任意電流のエンペロープ即ち、波形において
10％程度の小さい高周波変調は、音響的共振を
導入するには充分であろう。

小型ランプにおいて共振のない領域 ランプ容器に含まれるガスの共振モードを計算
するため温度及びガスの種類に対する平均化され
た音響速度を使用する単純な理論的モデルは、商
業的に利用できるメタル・ハライド・ランプにつ
いての測定において観察される音響的共振の周波
数発生或いは周波数幅の何れかを予測するように
使用されることはできない。然し、外径９mm、実
際の長さ10mmを有する球状のアーク管の調査中、
本発明者は、80ワツトの入力により安定動作が
100Hz以上の共振のない領域の帯域幅を有する。
20KHzにおいて発生することを発見した。更に本
発明者は、より小さいランプの大きさ及びより球
状形の容器が共振のない周波数帯域を上昇せし
め、またそれを広げるものであると考える。これ
は、あらゆる大きさの小型メタル・ハライド・ラ
ンプに対して20KHzと50KHzとの間で共振のない
安定領域を見出す可能性を開いた。それは、放電
チエンバ容積が１cm³より小さいランプである。そ
の次のランプは益々小さくかつより球状につくら
れた。後述されるようなブロツキング発振器安定
器を使用し、内径約５mmを有する外径６mmの球状
ランプに対して安定動作を見出した。このランプ
に対する共振のない領域は、約33KHzを中心に集
中し、約10KHzの幅を有していた。

予測モデルの欠除 小型メタル・ハライド・ランプにおいて音響共
振の発生及び周波数幅を予測するためにモデルが
具えなければならない本質的特徴の幾つかを表に
作ることは可能である。アーク・チエンバの幾何
学形状は、アークとなる駆動力の観点から、また
容器壁における境界条件の両者を考慮に入れなけ
ればならない。平面波に対して、速度は、ランプ
内で直面する温度勾配のために２よりも大きい係
数により変化可能であり、従つて、それらは混合
ガスによる非直線性の可能性と共に考慮されなけ
ればならない。絶対的ガス密度は、境界における
密度変化によつて発生される反射波の振動が、ガ
ス蒸気媒体を介する音響インピーダンスと境界材
料のインピーダンスの比に依存する係数である。
最後にアークの“ステイフネス”（弾性振動）の
効果は、乱流及び対流の効果と同様に許容されな
ければならない。満足すべき理論的モデルの複雑
性のために、本発明者は、問題を実験的に取上げ
た。

不安定帯域 本発明者は、球状形の管球に集中的に、管球直
径、水銀密度及び電極間隔の関数として小型メタ
ル・ハライド・ランプの音響的共振を調査した。
それは、第１図乃至第４図に図示の如き球状形或
いは殆んど球形の管球である。その測定は、単向
電流から始まつて、20KHz乃至50KHz領域をエン
フアンスした250KHzに至るまでの周波数領域に
わたつてなされた。交流測定は、ランプを介する
電流を制限するため正弦波源及び直列インダクタ
ンスを使用してなされた。

第１図を参照するに、アーク管は、小型メタ
ル・ハライド・ランプの内部放電エンベロープ型
のものである。それは、石英或いは溶融シリカで
つくられ、可塑化されるように加熱されている間
に石英管の膨脹及び膨径を適当にするようにして
作られる。頚部（neck）２，３は、表面張力に
より管状石英を狭めることによつて形成されるこ
とができる。図示例において、壁厚は約0.5mmで
あり従つて内径は約６mm、エンベロープ（容器）
容積は約0.11c.c.となる。タングステンのピン状電
極４，５は、この例において３mmの内部電極アー
クギヤツプを限定する末端（distal end）と共に
エンベロープの軸上に配置される。ピンは、箔状
のモリブデン内導線６，７に連結され、レーザ溶
接によつて突合せ結合で行なわれるのが望まし
い。電極−ピン−内導線集合体及びそれらをつく
る方法は、Richard L.Hanslerにより1977年８月
15日に出願され本件出願と同一譲受人に譲渡され
た“小型放電ランプ用の電極内導線”という名称
の審理中の米国出願第824557号により詳細に説明
されている。タングステン電極の根元端及びレー
ザ溶接のモリブデン内導線は、溶融シリカ中に埋
込まれ、これは、モリブデン内導線における紙の
如く薄い部分にもかかわらず適当な剛性を保証す
る。電極封止の方法において、箔状部分は、頚部
２，３の溶融シリカによつて濡らされ、これは密
封を保証する。

実施例として、約30ワツト定格を有するこの大
きさのランプに対する適当な封入体は、100乃至
120Torrの圧力のアルゴン、Hg4.3mg、重量比に
てNaI85％、ScI₃5％、ThI10％から成るハライド
塩2.2mgから構成される。動作状態のもとで全体
的に蒸気化した場合、かようなHgの量は、約23
気圧の圧力に対応する39.4mg／cm³の密度を提供す
るであろう。

第８図は、第１図に図示したと同様の４個のラ
ンプの共振スペクトラムの棒グラフ或いはプロツ
トである。電極のギヤツプは、封入体が各ランプ
において同様の水銀密度を達成するように容器体
積に対して調整されている間３mmの一定に保持さ
れた。共振作用の３個のレベルは下記の如く定義
される。

１ 破局的不安定性；第１図において１０で示す
ような電極先端間に直接、正常に延びるアーク
は、第２図において２１で示されるように容器
壁に無理に押しやられる。若し、２，３秒間以
上この方法を継続するようになれば、石英を溶
融するに至るであろう。アーク電圧降下は、長
くなつたアーク・パスによつて増大され、２倍
以上にもなる。この状態は、第８図、第９図に
おいて、それが存在している周波数範囲を通し
て延びている充分な高さの棒によつて示されて
いる。

２ アーク不安定性；アークは曲りくねり、前後
に移動し、時には、第３図の３１で示すように
蛇行する。アーク電圧降下は、たえず変動し、
また相当に動揺する。この状態は、半分の高さ
の棒により示される。

３ 光輪不安定性（aureole instability）； 光輪は、第１図１１に示されているようにア
ークを取囲み、上部電極のまわりに正常に集中
された発光グローである。ナトリウムを含むラ
ンプにおいて、それは、ナトリウム励起によつ
て引き起される赤いグローである。光輪不安定
性において、電極間に直接延びている強烈なア
ークは安定状態のままであるが光輪は動きまわ
る。光の変動は、最小であり、顕著な電圧降下
は存在しない。これは破壊的な不安定形式が最
低であり、それは、チヤート（表）において1/
４の高さの棒によつて示される。管球の赤道帯
域４３のような中心に発生する光輪不安定性の
異常形は、第４図に図示されている。それは、
恐らく上部及び下部の矢印４１，４２により示
された２重の対流パターンによるものである。
このパターンは、その上に文字ｅを有する1/4
の高さの棒により示される。

第８図及び第９図の共振スペクトル・チヤート
において、図示された不安定領域間のマークのな
い（unmarked）領域において安定である。これ
らのマークのない領域は、共振のない動作帯域を
含み、この場合ランプは有効な寿命にわたり安定
に動作されよう。第８図に示される最も重要なス
ペクトルの特徴は、管の大きさによるパターンの
繰り返しである。かくして、例えば、破局的不安
定性を発生する第１のＡは、管球の大きさが増大
するにつれて下方の周波数に圧縮され、シフトさ
れる。同様な繰返しパターンは、次に高い周波数
の破局的不安定性を有するマークＢ、及び引続い
て１個のマークＣを有する破局的不安定性で観察
される。アーク不安定性及び光輪不安定性帯域を
含む全スペクトルは、あらゆる管球の大きさと共
に同様な方法で圧縮されシフトされる。そのデー
タは、実質的に正弦波形を有する電源を使用して
取られた。若し、非正弦波形が使用されるなら
ば、共振のない領域を狭めたり、或いは混乱させ
る付加的な不安定性が現われるであろう。

動作領域及び設計窓 第８図において要約されたデータ及び他の関連
測定に基いて、小型の高圧メタル蒸気ランプに対
する最も有用な高周波動作領域は、それは１cm³よ
りも小さい放電容積を有するランプであるが、第
１と第２破局的不安定性帯域の間に配置される共
振のない領域であると本発明者は結論した。かく
して、内径７mmのランプに対しては、高周波動作
領域は、Ａ帯域以上Ｂ帯域以下即ち約20乃至40K
Hzの範囲において動作するように選択される。然
し、前記動作領域は、約29KHz乃至31KHzに延び
ているアーク不安定領域を避けなければならな
い。また、21KHz，28K乃至29KHzにおける狭い
光輪不安定帯域、39KHz乃至41KHzにおける広い
光輪不安定帯域を避けることが望ましい。製造上
の公差を処理するために、動作周波数はできるだ
け不安定領域を離れた領域から選択されるべきで
ある。かくして、内径７mmの球形ランプに対する
最適周波数は、約24KHz及び35KHzとなることが
理解される。20KHz乃至50KHzの範囲内で動作す
る安定回路を設計する場合、一般にその範囲の低
い方の端部では、電磁干渉を減少させ、トランジ
スタのスイツチング速度を低くするようになされ
るのが望ましい。従つて、設計周波数として24K
Hzが選択され、これは、不安定帯域に出会ういか
なる危険もなく周波数において約±５％の製造公
差（誤差）を許容し、即ち約23KHz乃至25KHzの
帯域となるであろう。好ましい設計上の中心点及
び範囲は、第８図の太線８１により示される。

内径６mmの球形ランプに対して同様の形式で、
好ましい設計上の中心点は26.5KHzであり、かつ
±５％の周波数許容範囲は８２で示される。内径
５mmに対して中心点は31KHzであり、範囲は８３
で示される。内径４mmに対して設計中心点は45K
Hzであり、その範囲は８４で示される。若し、設
計者が範囲の上方端を選択する場合、好ましい設
計中心点は、内径７mmのランプに対して34KHzで
あり、±５％周波数許容範囲は８５で示される。
内径６mmのランプに対して設計中心点は45KHz、
許容範囲は８７で示され、内径４mmのランプに対
して許容範囲は65KHz、その許容範囲は８８で示
される。下方帯域の破線８９及び上方帯域の破線
９０は、種々の大きさに対する設計範囲の端部を
合体するもので、中間の直径の球形ランプに対し
て好ましい±５％周波数許容範囲設計窓（横線ハ
ツチングで示す）を近似的に取囲むものである。

内径６mmより小さいランプの場合、第１破局的
不安定帯域以下の動作周波数が選択される。かく
して、内径４mmのランプに対して、近似的に
25.5KHzの設計中心点を使用する動作周波数が選
ばれ、±５％周波数範囲は９１で示される。５mm
ランプの場合第１破局的不安定帯域以下の設計中
心点は、約17KHzであり、±５％周波数許容範囲
は９２で示される。破線９３は、中間の直径４〜
５mmを有する球形ランプに対する好ましい±５％
周波数設計窓を取囲むものである。

共振のない領域の圧縮或いは狭帯域化は、即ち
帯域ＡとＢとの間の周波数幅を減少することであ
り、容器直径が増大するにつれて発生する。この
事実は、また、共振のない領域が、どういう理由
で本発明に先だつて20KHz乃至50KHz領域におい
て観察されなかつたかを示唆している。その理由
は、商業的に利用できるメタル・ハライド・ラン
プ（一般的に内径14mm以下ではない）のアーク管
直径は、動作する場合に安全な安定領域或いは窓
を残さないで、20KHz乃至50KHzの全領域にわた
つて破局的不安定領域が拡大する程充分大きなも
のとなるということである。

水銀蒸気密度に関連するパターンの変化は第９
図に示される。内径６mm、３mmの電極空隙を有す
る５個の球形ランプは、蒸気化した時約10，20，
39，79及び118mg／c.c.の水銀密度を与える封入体
を与えられている。ランプは、一定の壁負荷にお
いて動作される。スペクトルの主たる特徴は、水
銀密度の変化に拘わらず残存する。破局的不安定
帯域の位置は、蒸気圧が増大するにつれて周波数
を僅かだけ低くするようにシフトする。かくし
て、10〜118mg／c.c.の間に、Ａ帯域の上方端は、
25KHzから23KHzに降下し、他方Ｂ帯域の下方端
は、50KHzから43KHzまで降下する。音響的不安
定性に結合を増大することによりまた、より高い
蒸気密度におけるより大きな対流及び乱流によ
り、密度が増大するにつれてあらゆる３種類の狭
帯域化した不安定性がスペクトルに入り込んでく
る。狭帯域化不安定性は、低い蒸気密度でしかも
アークを動揺させないような低振幅レベルに存在
するようである。密度が増大するにつれて、不安
定性は増大される。かくして、小型ランプは高密
度で動作されるとしても、20KHz乃至50KHzのス
ペクトルにおいて共振のない領域は、密度が増大
するにつれて実効的に狭められ、従つて満足すべ
き機能に対する実際の上方の密度レベルに到達す
る。本発明のデータは、過剰に狭い不安定性を回
避するために小型メタル・ハライド・ランプの大
きさに対する水銀密度レベルは、100mg／cm³を超
えてはならない。内径６mmの管球に対して80mg／
cm³を超えてはならない。内径６〜７mmのランプに
対して20KHz乃至50KHzの範囲において広帯域安
定動作帯域或いは窓を得る観点から好ましい水銀
蒸気動作密度は約30乃至40mg／cm³の範囲である。

小型高周波安定器 本発明者が発見した共振のない帯域の存在は、
望ましい20乃至50KHz周波数範囲において小型メ
タル・ハライド・ランプが小型で経済的且つ能率
のよい高周波安定回路により動作されることを許
容する。一般的にかような回路は、ランプに結合
される電流制御手段を具える電力発振器を構成す
る。代表的な回路は、固体制御装置及びフエライ
ト磁心を使用し、それらは、使用場所においてラ
ンプに直接取付けられる程充分コンパクトにつく
られる。その使用場所とは、電気出力点或いはソ
ケツトであり、或いは所謂ねじ込みユニツトをつ
くるようにランプに構成要素として合体される。

第１０図を参照するに、小型高周波安定回路例
がブロツキング発振器形式にて図示されている。
120V、60Hz線路端子t₁，t₂間に接続された全波ブ
リツジ整流器BRは、インバータを駆動する整流
された直流電源を与える。ブリツジの出力端子間
に接続された波器用キヤバシタC₂は、高周波
出力の線路周波数変調による再点弧問題を回避す
るための充分な平滑作用を与える。フエライト磁
心変圧器Ｔは、一次巻線Ｐ、２次高圧巻線S₁を有
し、小型ランプL_Pはその間に接続され、帰還巻
線センス（方向）は、通常巻線の適当な端部にお
ける丸印によつて示される。一次巻線Ｐ、トラン
ジスタQ₁のコレクタ−エミツタ通路、及び帰還
巻線S₂はすべて直列に接続され、主たる一次電流
通路を形成する。その通路においてR₃は電流制
限抵抗であり、ダイオードD₂はトランジスタQ₁
に対する逆流保護装置を与える。抵抗R₁及びR₂、
ダイオードD₁及びキヤパシタG₃は、このトラン
ジスタに対するベース駆動源を与える。

ブロツキング発振器の動作は、次のように要約
される。コレクタ電流がスイツチングトランジス
タQ₁の駆動源を利得倍するよりも小さい場合に
は、トランジスタは飽和され、即ちそれは充分に
オンとなりスイツチのように動作する。次に、コ
レクタ電流は変圧器巻線Ｐ及びS₂のインダクタン
スによつて制限される。コレクタ電流が上昇し、
ベース電流駆動の利得倍に等しい値に到達する
と、トランジスタは飽和になり始める。これは、
S₂間の電圧を減少させるように作用し、順次ベー
ス駆動を減少し、再生作用を通じてトランジスタ
Q₁をターン・オフする。再生作用は、電磁界が
一次巻線Ｐにおいて崩壊した後に発生する。これ
は、回路をその最初の状態に戻し、従つてその周
期（cycle）が繰返され、それによつて二次巻線
S₁間に接続されるランプに対して高周波駆動を提
供する。変圧器Ｔの漏れリアクタンスは、ランプ
を通じて流れる放電電流を制限するように作用す
る。

前述したことは、小型高周波安定器回路のほん
の１例であり、可聴周波数範囲以上及び極度の電
磁干渉の周波数範囲以下で動作するように直ちに
設計できる。他の多くの形式が存在し、或いは周
知の回路から設計されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は、小型メタル・ハライド放
電ランプのアーク管を図示するもので、その第１
番目は安定なアークで動作しているものを、他は
音響的不安定性の種々な形を図示するものであ
る。第５図は、60Hzにおける小型メタル・ハライ
ド・ランプの再点弧電圧ピークを示す代表的電圧
電流特性を図示したものである。第６図は、２個
の管球の大きさに対する周波数の関数として再点
弧電圧比を示すグラフである。第７図は、周波数
の関数として準備動作中の再点弧電圧比を示すグ
ラフである。第８図は、小型球状の放電ランプの
種々の直径に対する音響的共振帯域及び安定な窓
（ウインドウ）を示すチヤートである。第９図は、
１個のランプ・サイズにおける水銀濃度の関数と
して共振スペクトルを示すチヤートである。第１
０図は、固体素子を使用する高周波安定器の概略
的回路図である。第８図において、破局的不安定
はＡ，Ｂ，Ｃにて示され、その他アーク不安定、
光輪不安定も併せて示されている。設計窓は、こ
れらの不安定領域（音響的共振帯域）を避けるよ
うに設計される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １対の電極を有し、約１cm³を越えない放電容
   積を有する小型高圧金属蒸気ランプを動作させる
   方法であり、 可聴領域以上であつて、過度の電磁干渉範囲以
   下にあるように、20KHz以上、50KHz以下に配置
   される共振のない領域の周波数にて前記電極間に
   交流電圧を印加することから成ることを特徴とす
   る超音波領域にある周波数を有する交流電圧によ
   り高圧金属ハロゲン蒸気ランプを動作させる方
   法。 ２ 動作周波数が含まれる共振のない領域は、第
   １、第２破局的不安定帯域間に配置される前記特
   許請求の範囲第１項記載の高圧金属ハロゲン蒸気
   放電ランプを動作させる方法。 ３ 動作周波数が含まれる共振のない領域は、第
   １破局的不安定領域とアーク不安定領域の下方に
   配置される前記特許請求の範囲第１項記載の高圧
   金属ハロゲン蒸気放電ランプを動作させる方法。 ４ 動作周波数が含まれる共振のない領域は、第
   １破局的不安定帯域と光輪不安定帯域との間に配
   置される前記特許請求の範囲第１項記載の高圧金
   属ハロゲン蒸気放電ランプを動作させる方法。 ５ 動作周波数が含まれる共振のない領域は、ア
   ーク不安定領域と第２破局的不安定領域との間に
   配置される前記特許請求の範囲第１項記載の高圧
   金属ハロゲン蒸気放電ランプを動作させる方法。 ６ 動作周波数が含まれる共振のない領域は、光
   輪不安定領域と第２破局的不安定領域との間に配
   置される前記特許請求の範囲第１項記載の高圧金
   属ハロゲン蒸気放電ランプを動作させる方法。