KR20130066634A - 아크 안정화 및 색 혼합을 위한 저주파 구형파 동작 및 부분적 고주파 동작에 근거하여 고압 방전 램프를 동작시키기 위한 방법 - Google Patents

아크 안정화 및 색 혼합을 위한 저주파 구형파 동작 및 부분적 고주파 동작에 근거하여 고압 방전 램프를 동작시키기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고압 방전 램프를 동작시키기 위한 방법에 관한 것으로서, a) 제 1 타임 슬라이스(time slice) 동안에, 제 1 주파수를 갖는 전압이 고압 방전 램프에 인가되고, 상기 전압은 제 2 주파수와 제 1 변조 팩터로 변조되는 단계, b) 제 2 타임 슬라이스 동안에, 제 3 주파수를 갖는 전압이 고압 방전 램프에 인가되고, 상기 주파수는 제 4 주파수와 제 2 변조 팩터로 변조되는 단계, c) 제 3 타임 슬라이스 동안에, 제5 주파수의 전압이 고압 방전 램프에 인가되는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명은 상기한 방법을 실행하는 고압 방전 램프를 동작시키기 위한 동작 디바이스에 관한 것이다.

Description

아크 안정화 및 색 혼합을 위한 저주파 구형파 동작 및 부분적 고주파 동작에 근거하여 고압 방전 램프를 동작시키기 위한 방법{METHOD FOR OPERATING A HIGH-PRESSURE DISCHARGE LAMP ON THE BASIS OF A LOW FREQUENCY SQUARE WAVE OPERATION AND A PARTIALLY HIGH FREQUENCY OPERATION FOR ARC STABILIZATION AND COLOR MIXING}
본 발명은 고압 방전 램프(high-pressure discharge lamp)를 동작시키기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 방법을 실행하는 동작 디바이스에 관한 것이다.
본 발명은 주요 청구항의 전제부에 따른 고압 방전 램프를 동작시키기 위한 방법에 근거하고 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 상대적으로 낮은 주파수의 구형파 램프 전류(電流) 공급기는 대부분 고압 방전(HID: High-Pressure Discharge) 램프들의 동작을 위한 고속 전류(轉流: commutation)와 함께 사용된다.
특히, 이러한 동작 방법은 표준 HCI 램프의 동작에 대해 적용되는데, 상기 방법이 무수은 분자 복사-우세 램프(mercury-free molecular radiation-dominated lamp)를 동작시키기 위해 특정 환경 하에서 사용되는 경우에도 적용된다.
현재의 전류(轉流)는 일측 전극 부식(one-sided electrode erosion)을 방지하도록 작용하며, 전류(電流) 중에 램프가 꺼지지 않도록 충분하게 빠른 극-역전(pole-reversal)이 실행되어야 한다.
전류(電流) 시간은 전형적으로 100㎲ec보다 작은 범위에 있어야 한다.
일반적으로 전류(轉流) 주파수는, 먼저 전류(電流) 과정 중에 플리커(flicker)와 같은 광의 일시적인 중단이 나타나지 않도록 선택되고, 다음으로 전기 안정기(electric ballast)와 핫 램프(hot lamp) 양쪽으로부터의 음향 방출들이 가청 범위 내에 속하지 않도록 선택된다.
전류(轉流) 주파수는 가능하다면 50 Hz와 200 Hz 사이의 범위에 있도록 선택되어야 한다.
가장 바람직한 결과들은 전류(電流) 주파수가 100 Hz에서 메인즈(mains)와 동기화되는 것이고, 이로써 전류(電流) 전이들 동안의 진동들과 메인즈 공급기에서의 리플(ripple) 사이에서 저주파 및 용이하게 볼 수 있는 혼합 모드들(readily visible mixing modes)이 억제되는 경우 달성된다.
그러나 전류(電流) 주파수는 20 kHz보다 높은 가청 범위를 넘어서는 안 되므로, 램프의 동작 중에, 보통의 램프의 기하학적 구조들에서, 20 kHz와 150 kHz 사이에 있는 방전 아크의 음향 자기 공명은 임의로 여기화(excitation)되지 않는다. 대부분의 경우들에서, 방전 아크의 공명 여기화(resonant excitation)는 아크의 변동(arc fluctuation) 또는 아크의 불안정(instability)을 초래할 것이고, 결국 램프의 꺼짐이나 심지어 램프의 파손을 초래할 수 있다.
상기 설명한 단순한 구형파 동작을 사용하여, 심각한 아크 불안정들 및 아크 편향들 없이 대부분의 표준화된 HID 램프들이 대개 동작될 수 있다.
그러나 이는 높은 종횡비들(aspect ratios)을 갖는 특별한 램프의 기하학적 구조들, 즉 램프관(lamp vessel) 길이 대 램프관 직경의 비율 또는 아크 길이 대 직경의 비율이 높은 램프들의 경우에, 또는 일반적으로 아크 협착과 이와 관련하여 음향 공명에 대해 증가된 감도를 향상시키게 하는 분자 복사-우세 방출에 근거한 특별한 충전 시스템들을 갖는 램프들의 경우에는 다르다.
이러한 경우들에서는, 음향 자기 공명을 안정적으로 감소시키는 여기화의 가능성과는 별개로, 수직 혹은 수평 방전 위치와 같은 아크의 방향에 따라, 상기 아크가 핫 램프에서의 상향력(upward forces)의 결과로서 그 축 중심으로부터 위쪽으로 체계적으로 편향되고, 이에 따라 전극들 사이에서 아크 형상으로 형성될 가능성이 또한 발생한다.
일반적으로, 상기 아크 형상 편향들은, 유효 아크 길이의 변화들로 인해, 아크 전압 또는 음향 자기 공명의 위치와 같은 전기 플라즈마 동작 파라미터들의 변화를 일으키는데, 상기 파라미터들은 전기 안정 장치(EVG)로 아크를 안정적으로 동작시키기 위해 매우 중요하다.
따라서 이러한 형태의 체계적인 아크 편향은, 대체로 램프의 전기적인 동작에서 문제들을 일으킨다. 대개 상향력들에 기인하는 이러한 아크 편향들을 회피하고, 높은 종횡비들을 갖는 방전 아크들의 전반적인 안정화를 위해, 아크 직선화(straightening)를 위한 동작 방법들이 적용될 수 있다.
아크 편향과는 별개로, 고효율 램프들이나 분자 복사-우세 램프들에 사용되는 것과 같은 높은 종횡비들을 갖는 HID 램프들의 경우에는, '색 분리(color segregation)'도 또한 억제되어야 한다.
색 분리는 램프에서의 아크 플라즈마에서 충전 성분들(filling components)의 불균일한 분포를 의미하는 것으로 이해되며, 램프의 상부 및 하부 사이에서 서로 다른 광 파라미터들을 유도한다.
색 분리는, 특히 수직 램프 동작 방향에서 발생한다.
색 분리를 방지하기 위해서, 램프의 특별한 음향 자기 공명이 여기화될 수 있다. 이것을 2A 공명의 여기화라고 부른다.
램프에서의 특별한 음향 자기 공명의 특정한 여기화를 위한 가장 간단한 방법은 종전과 같이 저주파 구형파 모드에서 램프를 동작시키는 것이 아니고, 음향 자기 공명의 관련 주파수의 절반값에서 교류 전압 또는 교류 전류로 아크를 동작시키는 것이다.
구형파 동작과 대조하여, 고주파 동작에 대해서는 이와 관련하여 참조가 이루어지는데, 이하에서는 이를 "직접 구동(direct drive)"이라고 부른다. 다음의 단락은 아크 직선화로 아크 편향을 억제하거나 아크를 안정시키기 위한 2A 모드의 도즈드 여기화(dosed excitation)를 설명한다.
2A 여기화를 통해, 아크 안정을 유도하고 어떠한 색 분리도 허용하지 않는 공지된 동작 방법은, 도 2a에 나타낸 바와 같이, 단순 순차 직접 구동을 갖는 단순한 구형파 동작이며, 여기서 구형파 모드 중에, 예를 들어 40 kHz의 동작 주파수가 단기간 동안 직접 구동으로 설정되고, 이것에 의해, 타임 슬라이스(time slice)의 길이에 걸쳐, 특별한 음향 자기 공명, 예를 들어 2A 공명의 여기화가 활성화될 수 있다. 도 2b는 40 kHz의 동작 주파수를 갖는 직접 구동의 일부를 나타낸다.
미국특허 제6437517 B1호 및 유럽특허 제 1434471호는 순차 직접 구동으로 가스 방전 램프를 동작하는 방법을 개시한다. 이러한 목적을 위해, 2개의 다른 음향 공명들을 여기화하는 램프에 서로 다른 2개의 주파수들이 인가된다. 그러나, 직접 구동에서의 연속적인 동작에 의해, 두 주파수들 모두에 대한 변조가 그 변조 깊이에 대해 서로에 관해서만 변화될 수 있는 반면, 두 주파수들의 절대 변조 깊이들은 서로 독립적으로 조정할 수 없다. 그러므로 이러한 동작 방법들은 모든 램프 형태들에 확실하게 사용될 수 없고, 어느 정도는 기술적으로 구현이 어렵다.
본 발명의 목적은 고압 방전 램프를 동작시키기 위한 방법을 제공하는 것으로서, 방전 아크는 직선화되고 모든 동작 위치에서 증가된 동작 안정성을 나타내는 반면(2A-여기화), 색 분리는 또한 색 혼합(2L-여기화)에 의해 억제되고, 고주파 여기화들 모두에 대한 절대 변조 깊이는 서로 독립적으로 조정될 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
이 목적은 본 발명에 따라 청구항 제 1 항의 특징들을 통하여 달성된다.
충전 성분들의 분리를 회피하기 위하여, 색 혼합의 동작 방법들이 적용되어야 한다.
충전 성분들의 분리는 길이방향 모드 특성(2L-여기화)을 갖는 램프의 방전 아크에서 목표로 하는 특정한 음향 자기 공명의 여기화에 의해 방지될 수 있는데, 그 이유는 상기 모드가 램프관에서 충전 성분들의 분리에 대처하는 오버리치 플로 셀(overreaching flow cell)들의 형성을 초래하기 때문이다.
상기 여기화는 색 분리 억제를 위한 또는 색 혼합을 위한 2차 길이방향 음향 모드의 여기화라고 한다.
램프에서 2L 모드의 특정한 여기화는 전기 동작 디바이스에 의해 실행되어야 한다.
색 혼합과 마찬가지로, 아크 직선화에서, 음향 자기 공명도 또한 전기 동작 디바이스에 의해 방전 아크로 확실하게 여기화(2A-여기화)되고, 또한 상기 자기 공명은 그 모달 속성들(modal properties)의 결과로서, 일반적으로 통상적인 아크 안정화들에 이르지 못하고, 오히려 축 방향으로 아크의 안정성을 증가시킨다.
이와 관련하여 고려되는 자기 공명은 대부분 방위 모드(azimuthal mode) 구조를 갖는 것들이다.
상기 여기화는 아크 직선화용 2차 방위 음향 모드의 여기화라고 한다.
상기 여기화는 직접 고주파 동작(또는 '직접 구동')을 통해, 저주파 구형파 전압에 대한 진폭 변조를 통해, 또는 상기 동작 형태들을 혼합함으로써 일어날 수 있다. 본 발명에 따라, 특별한 방위 공명 주파수들이 특별한 길이방향 공명 주파수들로 동시에 여기화되고, 고주파 동작은 가스 방전 램프의 동작을 위한 저주파 구형파 전압과 결합된다. 상기 여기화는 2개의 다른 주파수들에서 2개의 다른 타임 슬라이스들에서의 하나의 직접 구동에 의해서, 또는 2개의 다른 타임 슬라이스들 및 2개의 다른 주파수들에서의 2개의 다른 직접 구동들과 저주파 구형파 동작과의 조합에 의해서 일어나거나, 하나의 주파수에서의 하나의 직접 구동과 서로 다른 고주파로 진폭 변조되는 저주파 구형파 동작과의 결합에 의해서 일어날 수 있다. 이러한 방법을 실행하기 위한 회로 어레인지먼트(arrangement)가 WO2008/083852A1에 공지되어 있으며, 그 기재 내용은 본 명세서에 참조로서 포함된다.
본 발명에 따른 동작 방법의 추가의 유리한 개발들 및 실시예들은 추가적인 종속 청구항들과 다음의 설명에 개시된다.
발명의 추가적인 장점들, 특징들 및 상세한 사항들은 예시적인 실시예들에 대한 이하의 설명과 도면들에 기초하여 개시되어 있고, 도면들에서 동일하거나 기능적으로 유사한 구성요소들은 동일한 참조 부호로 표시된다.
도 1은 종래 기술에 따른 공지된 구형파 램프 동작 전압의 그래픽 표현이다.
도 2a는 종래 기술에 따른 저주파 구형파 구동과 결합된 직접 구동에 의해서 방위 모드들의 여기화(excitation)에 의한 아크 직선화(arc straightening)를 갖는 공지된 램프 동작 전압의 그래픽 표현이다.
도 2b는 도 2a의 방위 모드들을 여기화하기 위한 램프 전압의 직접 구동의 상세도이다.
도 3a는 방위 및 길이방향 모드들을 여기화하기 위한 저주파 구형파 구동과 결합된 이중 순차 직접 구동을 이용하는 아크 직선화를 갖는, 본 발명에 따른 방법의 제 1 실시예의 램프 동작 전압의 그래픽 표현이다.
도 3b는 도 3a의 방위 모드들을 여기화하기 위한 램프 전압의 제 1 고주파 직접 구동의 상세도이다.
도 3c는 도 3a의 길이방향 모드들을 여기화하기 위한 램프 전압의 제 2 고주파수 직접 구동의 상세도이다.
도 4a는 방위 모드들을 여기화하기 위한 순차 직접 구동과 길이방향 모드들을 여기화하기 위한 저주파 전압으로 변조된 고주파 전압을 이용한 아크 직선화를 갖는, 본 발명에 따른 방법의 제 2 실시예의 램프 동작 전압의 그래픽 표현이다.
도 4b는 도 4a의 방위 모드들을 여기화하기 위한 램프 전압의 직접 구동의 상세도이다.
도 4c는 도 4a의 길이방향 모드들을 여기화하기 위한 램프 전압의 진폭 변조 주파수의 상세도이다.
도 5a는 방위 모드들을 여기화하기 위한 순차 직접 구동과, 길이방향 모드들을 여기화하기 위한 저주파 전압 및 직접 구동의 전압으로 변조된 고주파 전압을 이용한 아크 직선화를 갖는, 본 발명에 따른 방법의 제 3 실시예의 램프 동작 전압의 그래픽 표현이다.
도 5b는 도 5a의 방위 및 길이방향 모드들을 여기화하기 위한 램프 전압의 진폭-변조된 직접 구동의 상세도이다.
도 5c는 도 5a의 길이방향 모드들을 여기화하기 위한 램프 전압의 진폭 변조 주파수의 상세도이다.
도 6a는 길이방향 및 방위 모드들을 여기화하기 위한 저주파 전압으로 순차적으로 변조된 고주파 전압을 이용한 아크 직선화를 갖는, 본 발명에 따른 방법의 제 4 실시예의 램프 동작 전압의 그래픽 표현이다.
도 6b는 도 6a의 방위 및 길이방향 모드들을 여기화하기 위한 램프 전압의 2개의 순차 진폭 변조 주파수들의 상세도이다.
아크 직선화(arc straightening)를 위한 활성 방위 자기-공명(active azimuthal self-resonance) 주파수들의 위치는, 먼저 램프의 기하학적 구조(길이, 종횡비)에 따르고, 다음으로 램프의 일반적인 동작 파라미터들, 예를 들어, 압력, 온도, 충전 가스, 충전 성분들, 정격 전력(power rating) 등에 따른다. 현재의 램프들에서, 방위 자기-공명 모드들은 20 kHz과 150 kHz 사이의 영역에 있고, 전형적으로는 대략 80 kHz에 있다.
효과적인 길이방향 자기 공명 주파수들도 또한 램프의 기하학적 구조(길이, 종횡비)에 따르며, 램프의 일반적인 동작 파라미터들, 예를 들어, 압력, 온도, 충전 가스, 충전 성분들, 정격 전력 등에 따른다. 현재의 램프에서, 길이방향 자기 공명 모드들은 20 kHz와 60 kHz 사이의 영역, 전형적으로 대략 26 kHz에 있다.
전자 동작 디바이스에 의해 직접 구동으로 60 kHz에서, 램프에서 방위 모드를 여기화할 필요가 있다면, 전자 동작 디바이스는 동작 교류 주파수의 정확히 절반인 30 kHz에서 정현적(sinusoidal)으로 램프를 구동해야 한다. 방위 모드가 80 kHz에서, 램프에서 여기화 된다면, 전자 동작 디바이스는 동작 교류 주파수의 정확히 절반인 40 kHz에서 정현적으로 램프를 구동해야 한다.
이러한 공급 전압 또는 이러한 공급 전류의 진폭 스펙트럼은 30 kHz 또는 40 kHz에서 단일 주파수 성분을 가질 것이며, 관련 전력 스펙트럼, 즉, 전류 및 전압의 곱의 스펙트럼은 정확히 두 배의 주파수, 즉 60 kHz 또는 80 kHz에서 단일 주파수 라인을 가질 것이며, 이와 함께 관련된 음향 모드가 램프에서 여기화된다.
80 kHz에서의 주파수 라인에 더하여, 전력 스펙트럼은 또한 일반적으로 램프에서의 평균 변환된 전력값에 해당하는 f=0 Hz에서의 성분을 가진다.
직접 구동의 장점은 상기 구동이 하프-브리지(half-bridge)에서 단순한 회로 어레인지먼트들로 구현될 수 있고, 따라서 상대적으로 작은 노력으로 안정기 유닛이 전자 장치용으로 구성될 수 있다는 것이다.
직접 구동의 단점은 원하는 음향 자기 공명 모드의 여기화 강도(excitation intensity)를 제어하는 것이 상대적으로 어렵다는 것인데, 그 이유는 직접 구동으로, 전체 변조 레벨이 항상 100%이고, 2 자유도(two degrees of freedom), 스윕 영역(sweep region)의 크기와 이에 따라 주기적으로 통과되는 주파수 영역, 또는 스윕 반복 주파수가 어느 정도까지만 변화될 수 있기 때문이다.
스윕 영역의 크기는, 목표로 하는 아크 직선화 공명의 바로 근처에서 추가적인 자기 공명 주파수들이 대개 일어나기 때문에 무제한으로 확장될 수 없는데, 상기 추가적인 자기 공명 주파수들은, 여기화되었을 경우 상기 추가적인 자기 공명 주파수들이 아크 안정화에 대한 부정적인 영향에 의해 현저해질 수 있기 때문에 가능한 여기화되지 않아야 한다.
스윕 반복률(sweep repetition rate) 또는 스윕 반복 주파수도 또한 대개 무제한으로 낮아질 수 없는데, 그 이유는 스윕 과정 중의 불가피한 전력 변화들이 제어 기술면에서 큰 노력이 있어야만 보상될 수 있고, 상기 전력 변화들이 광 출력에서의 변동으로서 50 Hz보다 낮은 주파수에서 특별히 현저하게 되기 때문이다.
그러나, 상기 방전 아크의 특정한 음향 자기 공명 주파수의 목표 및 도즈드 여기화(targeted and dosed excitation)를 위한 다른 방법은 동작 디바이스에 의해 구형파 동작으로 달성될 수 있다.
이것은 구형파 AM 변조라고 한다.
저주파 구형파 동작에서, 특정한 램프 자기 공명 주파수의 전기적 여기화를 위해, 관련 주파수 성분이 진폭 변조로서 구형파 램프 공급기에 추가적으로 인가되어야 한다.
상기 변조 방법에서, 변조되는 주파수 성분의 값은 램프에서 실제로 목표로 하는 자기 공명 주파수의 값에 매칭되고, 변조되는 주파수 성분은 구형파 신호의 전력 스펙트럼에 직접적으로 나타난다.
직접 구동의 경우에서처럼 주파수 배가(doubling)는 이 경우에는 일어나지 않는다.
예를 들어, 램프에서 실제로 목표로 하는 자기 공명 주파수가 26 kHz라면, 변조된 주파수 성분도 또한 26 kHz이어야 한다.
적용되는 진폭 변조의 장점은 목표로 하는 음향 자기 공명의 여기화 강도가 변조 깊이나 변조 레벨에 의해 명료하게 조정될 수 있다는 것이고, 이는 스스로 개별 램프에 적응할 수 있을 것이다.
그러나 구형파 동작에서의 진폭 변조의 단점은 전기 안정기에서의 그 기술적 구현이 복잡하다는 것이고, 이 때문에 상기 변조는 거의 구현되지 않는다. 효과적인 변조를 위한 진폭 변조의 변조 레벨은 5%와 30% 사이이며, 전형적으로는 10%이다.
아크 직선화를 위한 특정한 음향 여기화와 색 구분을 억제하기 위해 목표로 하는 음향 여기화 둘 다를 요구하는, 무수은 분자 복사-우세 고압 방전(HID) 램프의 동작을 위한 발명에 따른 방법은 지금 설명될 것이다.
이러한 램프 형태의 음향적인 특징들의 결과로서, 주파수 입력들 모두에 대해, 다른 것과는 특별하게 독립적으로 감소된 레벨로 각각의 여기화 강도가 조정될 수 있도록 할 필요가 있다.
이를 위해서, 본 발명에 따른 다음의 동작 방법들이 제안된다.
도 3a는 방위 및 길이방향 모드들을 여기화하기 위한 중립(neutral) 구형파 신호와 조합된 이중 순차 직접 구동을 사용하여 아크 직선화를 갖는 본 발명에 따른 방법의 제 1 실시예에 대한 램프 동작 전압의 그래픽 표현을 나타낸다. 이 동작 방법은 중립 구형파 신호와 결합된 이중 순차 직접 구동이고, 여기서 2개의 다른 타임 슬라이스들에서, 2개의 다른 동작 주파수들이 인가되고, 이와 더불어 2개의 다른 음향 자기 공명들이 조정 가능한 강도로 여기화될 수 있고, 램프의 근본적인 동작은 도 1에 나타낸 바와 같이 구형파 모드를 통해서 일어난다.
아크 직선화를 위한 2차 방위 자기 공명의 여기화는, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 40 kHz에서 직접 구동 모드로 램프의 단기 동작을 통해 순차적으로 실행되며, 여기서 구형파 모드의 시간 연대순의 펄스 듀티 팩터(pulse duty factor)의 설정과 직접 구동 모드에 의해, 음향 자기 공명을 위한 절대 여기화 강도가 설정될 수 있다.
구형파 동작의 기간 지속 기간이, 예를 들어 10ms이면, 10%의 변조 깊이가 1ms의 직접 구동 타임 슬라이스로 구현될 수 있다.
색 혼합을 위한 2차 길이방향 자기 공명(2L-공명)의 여기화는, 도 3c에 나타낸 바와 같이, 13 kHz에서 직접 구동 모드로 램프의 단기 동작에 의해 순차적으로 실행되며, 여기서 구형파 모드의 시간 연대순의 펄스 듀티 팩터의 설정과 직접 구동 모드에 의해, 음향 자기 공명을 위한 절대 여기화 강도가 설정될 수 있다.
구형파 동작의 기간 지속 기간이, 예를 들어 10ms이면, 12%의 변조 깊이가 1.2ms의 직접 구동 타임 슬라이스로 실현될 수 있다.
도 4a는 방위 모드들을 여기화하기 위한 순차 직접 구동과 길이방향 모드들을 여기화하기 위한 저주파 전압으로 변조된 고주파 전압을 사용하여 아크 직선화를 갖는 본 발명의 방법의 제 2 실시예에 대한 램프 동작 전압의 그래픽 표현을 나타낸다
아크 직선화를 위한 2차 방위 자기 공명의 여기화는, 도 4b에 나타낸 바와 같이, 40 kHz에서 직접 구동 모드로 램프의 단기 동작에 의해 순차적으로 실행되며, 여기서 구형파 모드의 시간 연대순의 펄스 듀티 팩터의 설정과 직접 구동 모드를 통해, 음향 자기 공명을 위한 여기화 강도가 설정될 수 있다.
구형파 동작의 기간 지속 기간이, 예를 들어 10ms이면, 10%의 변조 깊이가 1ms의 직접 구동 타임 슬라이스로 실현될 수 있다.
색 혼합을 위한 2차 길이방향 자기 공명(2L-공명)의 여기화는, 도 4c에 나타낸 바와 같이, 구형파의 진폭들에 진폭 변조의 적용에 의해 실행된다. AM 변조 주파수는 26 kHz이다. 조정 가능한 AM 변조 깊이는 2L 색 혼합 공명에 대한 여기화 강도를 결정한다.
진폭 변조는 전체 주기 내내, 즉 완전한 구형파 모드 단계(pure square wave mode phase)와 직접 구동 단계(제 3 실시예에 관한 단락 참조) 동안 또는 완전한 구형파 단계 동안에만 선택적으로 활성화될 수 있고, 단기 직접 구동 단계(short-period direct drive phase) 동안에는 스위치 오프될 수 있다. 도 4b는 직접 구동이 활성화된 타임 슬라이스 동안의 램프 전압의 그래픽 표현을 나타낸다. 도 4c는 변조된 저주파 전압으로 램프가 동작되는 타임 슬라이스 동안의 램프 전압의 그래픽 표현을 나타낸다. 이 실시예에서, 직접 구동 단계 동안에 진폭 변조가 스위치 오프되기 때문에 여기화 스펙트럼에서 직접 구동 라인을 둥글게 형성하는 측대역들(side bands)이 없어서 유리한데, 상기 측대역들은 램프에서 제어되지 않는 방식으로 원하지 않는 음향 공명들의 여기화를 일으킬 수 있다.
본 발명에 따른 동작 방법의 제 3 실시예가 도 5에 도시된다. 도 5a는 방위 모드들을 여기화하기 위한 순차 직접 구동과 길이방향 모드들을 여기화하기 위한 저주파 전압 및 직접 구동의 전압으로 변조된 고주파 전압을 사용하여 아크 직선화를 갖는 본 발명에 따른 방법의 제 3 실시예에 대한 램프 동작 전압을 그래픽 표현으로 나타낸다. 이것은 앞서 설명한 제 2 실시예에서의 방법의 변형이다. 이 경우에, 색 혼합을 위한 진폭 변조는 저주파 구형파에 적용될 뿐만 아니라, 아크 직선화를 위한 고주파 정현파 전압(sinusoidal voltage)에도 적용된다. 도 5b는 26 kHz에서 진폭 변조를 사용하여 변조된 직접 구동에서의 변조된 정현파 전압을 나타낸다. 도 5c는 구형 파형 전압의 일부를 나타내는 것으로서, 이것도 또한 26 kHz에서 진폭 변조로 변조된다.
도 6a는 길이방향 및 방위 모드들을 여기화하기 위해, 저주파 전압으로 변조된 고주파 전압을 사용하여 아크 직선화를 갖는 본 발명에 따른 방법의 제 4 실시예에 대한 램프 동작 전압의 그래픽 표현을 나타낸다. 구형파 모드에서, 이러한 동작 방법은 이중 순차 AM 동작일 것이고, 각 경우에, 2개의 다른 주파수들에서 2개의 다른 타임 슬라이스들에서 진폭 변조가 동작된다. 목표로 하는 음향 자기 공명 둘 다의 여기화 강도는 각각 관련된 AM 깊이에 의해 설정될 수 있다. 도 6b는 도 6a의 방위 및 길이방향 모드들을 여기화하기 위한 램프 전압을 상세히 나타낸다. 2개의 모드들 사이에서의 변화를 볼 수 있는 부분이 선택되었다.

Claims (9)

  1. 고압 방전 램프를 동작시키기 위한 방법으로서,
    a) 제 1 타임 슬라이스(time slice) 동안에, 제 1 주파수로 고압 방전 램프에 전압이 인가되고, 상기 전압은 제 2 주파수와 제 1 변조 레벨로 변조되는 단계,
    b) 제 2 타임 슬라이스 동안에, 제 3 주파수로 고압 방전 램프에 전압이 인가되고, 상기 전압은 제 4 주파수와 제 2 변조 레벨로 변조되는 단계,
    c) 제 3 타임 슬라이스 동안에, 제5 주파수로 고압 방전 램프에 전압이 인가되는 단계
    를 포함하는,
    고압 방전 램프를 동작시키기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 주파수는 50 Hz에서 200 Hz 범위의 저주파이고, 상기 제 1 변조 레벨은 0이고, 상기 제 3 주파수는 20 kHz에서 150 kHz 범위, 바람직하게는 40 kHz의 고주파이고, 상기 제 2 변조 레벨은 0이고, 상기 제5 주파수는 10 kHz에서 30 kHz 범위, 바람직하게는 13 kHz의 고주파인,
    고압 방전 램프를 동작시키기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 주파수는 50 Hz에서 200 Hz 범위의 저주파이고, 상기 제 1 변조 레벨은 5%에서 30% 범위, 바람직하게는 10%이고, 상기 제 2 주파수는 20 kHz에서 60 kHz 범위, 바람직하게는 26 kHz의 고주파이고, 상기 제 3 주파수는 20 kHz에서 150 kHz 범위, 바람직하게는 40 kHz의 고주파이고, 상기 제 2 변조 레벨은 0이고, 상기 제 3 타임 슬라이스의 길이는 0인,
    고압 방전 램프를 동작시키기 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 주파수는 50 Hz에서 200 Hz 범위의 저주파이고, 상기 제 1 변조 레벨은 5%에서 30% 범위, 바람직하게는 10%이고, 상기 제 2 주파수는 20 kHz에서 60 kHz 범위, 바람직하게는 26 kHz의 고주파이고, 상기 제 3 주파수는 20 kHz에서 150 kHz 범위, 바람직하게는 40 kHz의 고주파이고, 상기 제 2 변조 레벨은 5%에서 30% 범위, 바람직하게는 10%이고, 상기 제 4 주파수는 20 kHz에서 60 kHz 범위, 바람직하게는 26 kHz의 고주파이고, 상기 제 3 타임 슬라이스의 길이는 0인,
    고압 방전 램프를 동작시키기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 주파수는 50 Hz에서 200 Hz 범위의 저주파이고, 상기 제 1 변조 레벨은 5%에서 30% 범위, 바람직하게는 10%이고, 상기 제 2 주파수는 10 kHz에서 30 kHz 범위, 바람직하게는 13 kHz의 고주파이고, 상기 제 3 주파수는 20 kHz에서 150 kHz 범위, 바람직하게는 80 kHz의 고주파이고, 상기 제 2 변조 레벨은 0이고, 상기 제 5 주파수는 10 kHz에서 30 kHz 범위, 바람직하게는 13 kHz의 고주파인,
    고압 방전 램프를 동작시키기 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 주파수는 50 Hz에서 200 Hz 범위의 저주파이고, 상기 제 1 변조 레벨은 5%에서 30% 범위, 바람직하게는 10%이고, 상기 제 2 주파수는 상기 제 1 타임 슬라이스의 제 1 부분에 대해서는 20 kHz에서 60 kHz 범위, 바람직하게는 26 kHz의 고주파이고, 상기 제 1 타임 슬라이스의 제 2 부분에 대해서는 20 kHz에서 150 kHz 범위, 바람직하게는 80 kHz의 고주파이고, 상기 제 2 타임 슬라이스의 길이는 0이고, 상기 제 3 타임 슬라이스의 길이는 0인,
    고압 방전 램프를 동작시키기 위한 방법.
  7. 고압 방전 램프를 동작시키기 위한 동작 디바이스로서,
    상기 디바이스는 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하는,
    고압 방전 램프를 동작시키기 위한 동작 디바이스.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 고압 방전 램프는 무수은(mercury-free), 분자 복사-우세(molecular radiation-dominated) 고압 방전 램프인,
    고압 방전 램프를 동작시키기 위한 동작 디바이스.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 고압 방전 램프는 그 램프관(lamp vessel)의 길이 대 직경의 비율이 높은,
    고압 방전 램프를 동작시키기 위한 동작 디바이스.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2721504B2 (ja) * 1987-12-23 1998-03-04 松下電工株式会社 負荷制御装置
EP0713352B1 (en) * 1994-11-18 2001-10-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Discharge lamp-lighting apparatus
US6005356A (en) * 1996-10-21 1999-12-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Operating method and operating apparatus for a high pressure discharge lamp
JP3246407B2 (ja) * 1997-09-26 2002-01-15 松下電器産業株式会社 放電ランプ点灯装置
US6184633B1 (en) 1999-06-17 2001-02-06 Philips Electronics North America Corporation Reduction of vertical segregation in a discharge lamp
US6400100B1 (en) * 2000-07-20 2002-06-04 Philips Electronics North America Corporation System and method for determining the frequency of longitudinal mode required for color mixing in a discharge lamp
US6437517B1 (en) 2001-02-22 2002-08-20 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method and system for exciting an azimuthal acoustic and longitudinal acoustic combination mode
US6483259B1 (en) * 2001-06-12 2002-11-19 Koninklijke Phillips Electronics N.V. Method and apparatus for determining power frequencies that cause arc instabilities in discharge lamps
DE10253904A1 (de) * 2002-11-19 2004-06-03 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH Betriebsverfahren und System für den Resonanzbetrieb von Hochdrucklampen im longitudinalen Mode
WO2005027592A1 (en) * 2003-09-17 2005-03-24 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Circuit arrangement and method of operating a gas discharge lamp
US6844687B1 (en) * 2003-09-26 2005-01-18 Osram Sylvania Inc. Method of operating a discharge lamp
DE102005013003A1 (de) * 2005-03-21 2006-09-28 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH Metallhalogenidlampe
JP2007115660A (ja) * 2005-09-22 2007-05-10 Toshiba Lighting & Technology Corp 高圧放電ランプ点灯装置及び照明装置
JP4670062B2 (ja) * 2006-04-27 2011-04-13 岩崎電気株式会社 高圧放電灯点灯装置
JP2008004495A (ja) * 2006-06-26 2008-01-10 Koito Mfg Co Ltd 放電灯点灯回路
JP2008034335A (ja) * 2006-07-05 2008-02-14 Toshiba Lighting & Technology Corp 放電灯点灯装置、放電灯状態検出装置および照明装置
WO2008083852A1 (de) 2007-01-10 2008-07-17 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Schaltungsanordnung und verfahren zum betreiben einer hochdruckentladungslampe
WO2008120172A2 (en) * 2007-04-03 2008-10-09 Koninklijke Philips Electronics N.V. Gas discharge lamp comprising a mercury-free gas fill
DE102007045071A1 (de) * 2007-09-21 2009-04-02 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Hochdrucklampe und zugehöriges Betriebsverfahren für den Resonanzbetrieb von Hochdrucklampen im longitudinalen Mode und zugehöriges System

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