KR940009326B1 - 단방향 전류에 의한 크세논 금속 할로겐 램프의 음향 공명 동작 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

단방향 전류에 의한 크세논 금속 할로겐 램프의 음향 공명 동작 방법

제1도는 고주파 리플이 아아크 직진성에 대해 단방향 전류상에 부가되는 주파수 영역의 바아 챠트 또는 도면.

제2도는 연속 동작 단계시 단방향 램프 전류 레벨 및 리플을 도시하는 곡선도.

제3도는 본 발명에 따른 실행 콘버터의 개략 회로도.

제4도는 본 발명에 따른 하이 비임 및 로우 비임 예열 타이머의 개략 회로도.

제5도는 본 발명에 따른 하이 비임 및 로우 비임 스타터 회로의 개략 회로도.

제6도는 본 발명에 따른 모든 회로 소자를 구비한 하이/로우 비임 방전 헤드 램프 어셈블리를 예시한 도면.

제7a도 및 제7b도는 종래의 하이/로우 비임 헤드 램프 어셈블리와 본 발명에 따른 상기 어셈블리의 측면 크기 비교도.

제8a도 및 제8b도는 상기 동일 어셈블리에 따른 정면 또는 렌즈 단부의 유사 비교도.

제9도는 아아크 이동을 위한 영구 자석의 사용 및 본 발명을 실현하는 단일 비임 방전 헤드램프의 부분 절단도.

제10도는 아아크관, 전류 흐름 및 자력선의 공간 배치 관계를 도시한 개략도.

제11a, 제11b 및 11c도는 어떤 아아크 직진성도 없고, 음향 직진성만 있으며, 음향 및 자기 직진성 모두를 갖는 아아크 관에 아아크 코어 및 나트륨 플룸의 형태와 전형적 위치를 예시하는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12 : 예열 전류 16 : 동작 전류

18 : 톱니 출력 30 : 헤드램프 어셈블리

32 : 제1반시기 34,38 : 램프

36 : 제2반사기 40 : 회로판

90 : 자동 헤드램프 91 : 반사기

94 : 애노드 95 : 캐소드

97 : 안정저항 98,99 : 평판 자석

본 발명은 바람직하지 못한 대류 현상 및 전기 영동 효과를 감소시키고 아아크를 직진화하기 위해 음향적인 활성 주파수 영역에 대응하는 고주파수에서 리플 변조된 단방향 전류로 크세논, 수은 및 금속 할로겐 증기와 같은 방사선 방출 가스의 충전물을 갖는 고압의 소형 방전 램프 또는 아아크관을 동작시키는 방법에 관한 것이다. 이런 아아크관 대부분은 크세논으로 충만되어 자동차 헤드 램프에 수평으로 장착되어 있다.

아아크 방전 자동차 헤드 램프의 장점은 공기 역학 효능을 향상시키고 후드 라인을 낮추는 등의 자동차 스타일링을 보다 자유롭게 하는 소형 헤드 램프 반사기와 차량의 수명을 연장하는 장수명 램프를 구비하고, 에너지의 소비율을 낮춰 연료를 절약하며, 헤드 램프 하우징의 플라스틱 부품에 열적 부하를 감소시키고, 종래의 필라멘트 헤드 램프와 비교하여 도로 조명 패턴을 개선했다는 점이다.

자동차 헤드 램프의 필요 조건은 순간적인 턴오프 동작 이후 순간적인 재조명을 할 수 있고 필요할 경우 곧바로 조명할 수 있도록 하는 것이다.

“자동차 응용에 특히 적합한 크세논 금속 할로겐 램프”라는 제목 하에 1988년 2월 18일자 롤프 에스. 버그만씨 등에 의해 출원된 미합중국 특허 출원 제157,436호는 본 발명과 동일한 양수인에게 양도되고 본 명세서에 참조로서 인용된 1990년 6월 18일자 출원된 미합중국 특허 출원 제07-539,276호의 계속 출원에 의해 포기되었고, 이런 미합중국 특허 출원 제07-539,276호는 금속 할로겐 램프의 고효율 및 장수명에다 크세논 아아크관의 순간 조명 능력을 부가시킨 크세논 금속 할로겐 방전 램프에 대해 개시하고 있다.

그러나 크세논 금속 할로겐 램프에서의 고압의 크세논 가스의 존재는 중력 유도 대류를 악화시키고, 유용한 실행 범위를 제한한다. 충전물의 대류 현상은 다음의 바람직하지 않은 결과를 가져온다. (1) 램프 광은 일직선이 바람직한데 수평 아아크를 활모양으로 위를 향하게 하고, (2) 아아크 위의 엔벌로프 벽에 있는 고온 지점의 온도가 더욱 높아져 램프 수명을 단축시키는 결과를 초래하며, (3) 아아크 아래의 벽에 있는 저온 지점의 온도가 더욱 낮아져 금속 할로겐 증기압을 감소시키고 램프 효율을 낮추는 결과를 가져온다.

“크세논 금속 할로겐 램프의 음향 공명 동작”이라는 제목하에 본 발명의 동일한 양수인에게 양도된 1990년 9월 6일자 미합중국 특허 출원 제07-579,129호의 계속 출원에서 포기되었던 1989년 3월 8일자 그레이알. 알렌씨 등에 의해 출원된 미합중국 특허 출원 제320,736호는 본 명세서에 참조로서 인용되었다. 본 명세서에 간략히 인용된 알렌씨 등에 의한 상술한 일부 계속 출원은 램프 충전물 내에서 바람직한 음향 모우드를 여기시키기 위해 주파수가 약 5KHz 내지 1MHz 범위 내의 바람직한 대역에 있는 AC 성분을 갖는 전류로 램프를 동작시키므로써 중력 유도 아아크의 휨 현상이 감소 또는 제거될 수 있음을 보여준다. 바람직한 대역이란 음향 혼란이 충전물 내의 가스 또는 증기 운동 패턴을 중력 유도 대류와 반대가 되게 하는 대역을 말한다. 선택된 음향 모우드의 여기에 의해 이러한 방식으로 아아크를 직진화하는 것을 음향 직진화라 하며 이러한 동작 방법을 음향 공명 동작이라 한다.

음향 공명 동작에서, 아아크를 비대칭적으로 벽쪽으로 향하게 하거나 아아크 둘레에 발광 무리 또는 플룸 또는 아아크의 불안정 운동을 일으키는 주파수 대역은 피해야 될 것이다. 아아크 직진화가 일어나는 대역 또는 윈도우는 비교적 좁으며 예컨대 40KHz 안정 저항 출력 주파수의 최대 10%의 대역폭을 갖는다. 상기 안정 저항 주파수를 적당히 주파수 변조하면 아아크 직진화 안정 동작을 위한 윈도우의 폭이 예를들어 중심 주파수의 30%까지 넓어지게 된다.

알렌씨 등에 의한 안정 저항 회로는 보통 12Volt DC 자동차 축전지로부터 동작되는 것으로 기술되어 있다. 상기 회로는 램프로 부터의 귀환에 의해 제어되는 DC-DC 부스트 콘버터를 입력단으로, DC-AC 인버터를 출력단으로 하고 있다. 램프 전압 및 전류는 입력 콘버터로 귀환되어 램프 전력을 조절하고, 출력단은 안정되 아아크 직진화 동작을 위한 주파수 윈도우를 확장시키도록 주파수 변조될 수 있다.

알렌씨 등에 의해 제안된 바와같이 음향 직진화 아아크 방전 헤드 램프는 자동차에 있어서 수명, 광 출력, 패키지 크기 및 스타일링 자유도 등을 고려할 때 종래의 백열 헤드 램프에 비해 훨씬 우수하다. 그러나 방전 헤드 램프의 순간적인 스타트 및 동작에 필요한 안정저항 및 스타터 회로로 인해 비용이 많이 든다는 단점이 있다.

자동차의 DC 배터리 소스에 안정 저항 회로를 직접 연결시키고 DC/AC 인버터를 제거하면 크기를 작게 할 수 있고 비용 또한 적게 든다.

본 발명과 동일 양수인에게 양도되고 본 명세서에 참조로서 인용된 “전기 영동 효과를 감소시키기 위해 진공 덮개를 가진 금속 할로겐 램프”라는 명칭으로 1988년 2월 18일자 리차드 엘. 헨슬러씨 등에 의해 출원된 미합중국 특허 출원 제157,360호(현재 특허번호 제4,935,668호)에 개시되어 있는 바와같이, 금속 할로겐이 함유된 DC 동작 램프는 해리된 금속 할로겐의 금속 이온 예컨대 나트륨이 램프의 캐소드 단부 영역에 모이게 되는 전기 영동 현상을 일으킨다. 이로써 광 발생에 대한 나트륨의 기여는 감소되며, 그 영향은 자동차 헤드 램프와 같이 수평으로 동작하는 램프에서 두드러진다.

본 발명의 제1목적은 크세논 금속 할로겐 아아크 방전 헤드 램프를 동작시키는 회로 장치 및 개선 방법을 제공하는 것인데, 상기 장치는 자동차 응용에 바람직한 소자의 크기를 소형화하고 비용을 낮추는 결과를 가져오는 동시에 음향 아아크 직진성의 장점을 유지하고 DC 램프 동작시에 통상 부딪치게 되는 전기영동의 바람직하지 않은 영향을 방지한다.

제2목적은 자동차에 널리 사용되는 헤드 램프 반사기 바로 뒤에 있는 비사용 공간에 편리하게 장착될 수 있을 정도의 충분히 소형인 장치를 제공하는 것이다.

제3목적은 아아크관 엔벌로프내의 아아크 코어에 대해 나트륨 플룸을 중심부에 위치시키고 전기 영동을 감소시킴으로써 금속 할로겐을 포함하는 헤드 램프의 조명 패턴을 개선하는 것이다.

본 발명에서 채택된 해결책 또는 선택에 의해 일어나는 문제를 극복하는 것과 관계가 있는 다른 목적들은 이하의 설명으로 부터 명백하게 드러날 것이다.

DC 동작은 AC 동작에 비해 램프를 동작시키기 위해 안정저항 회로의 비용을 크게 감소시킬 수 있다. 또한 DC 회로의 간단함은 자동차에서 포물선형 헤드 램프 반사기 후면의 비사용 공간의 인쇄 회로 기판상에 편리하게 장착될 수 있는 회로 소자의 소형화를 가능하게 된다.

아아크의 음향 직진화는 AC 동작에서와 유사한 음향 아아크 직진화 모우드로 여기시키기 위해 바람직한 대역내의 고주파수에 의해 단방향 램프 전류를 변조시키므로써 이루어진다. DC 동작시에 통상 직면하는 전기 영동은 감소한다. 또한 안정한 아아크 직진화가 이루어지는 바람직한 윈도우 또는 대역은 리플 주파수를 변조시키므로써 AC 동작에서와 같이 유사한 방법으로 확장될 수 있다. 그러한 동작 방법에서, 램프 전류는 주파수 변조된 AC 리플 중첩으로 단방향성을 갖는다.

상기 동작회로는 진폭이 크고 지속기간이 짧은 스타트 신호 또는 펄스를 형성하는 수단과, 광원에서 초기 이온화가 이루어질 때까지 스타트 신호를 연속적으로 인가하는 수단과, 음향 아아크 직진화 모우드를 여기시키도록 선택된 주파수 및 변조 깊이를 가지고 부가되는 리플 신호를 갖는 단방향 전류를 형성하여 광원에 인가하는 수단을 구비한다.

단방향성 램프 전류는 일정 자계가 아아크를 이동시키거나 직진화하거나 하방향으로 구부러지게 한다. 헤드 램프 하우징에 결합된 영구자석은 아아크를 직진화하기 위해 음향 공명을 효율적으로 보충할 수 있고, 또한 과열 및 팽창을 방지하기 위해 램프 엔벌로프의 상부벽에서 벗어난 곳으로 아아크를 이동시킬 수 있다. 또한 자계는 방전의 코어 위에서 부유하는 나트륨 플룸상에 현저한 영향을 미친다. 일정한 자계가 인가될 경우 나트륨은 코어에 의해 대칭적으로 방출되어 결과적으로 색분리의 감소를 가져온다.

본 발명에 사용하기에 적합한 크세논 금속 할로겐 램프는 이전에 언급한 바 있는 버그먼씨 등에 의한 미합중국 특허 출원 제157,436호에 기술되어 있다. 상기 램프는 약 0.05 내지 1.0cc 용적의 전구부를 갖는 용융실리카 엔벌로프를 구비한다. 텅스텐으로 된 핀형 전극은 대향 단부에 밀봉되고, 그 말단부는 약 1.5 내지 5mm의 극간 간극을 형성하는데, 상기 극간 간극은 약 2 내지 4mm가 바람직하다. 상기 램프의 충전물은 2 내지 15대기압 범위 내의 냉압을 갖는 크세논 가스, 동작 상태하에서 2 내지 20의 대기압을 제공하는 수은 및 약간의 금속 할로겐 염류, 바람직하게는 몇 퍼센트의 요오드화 스칸듐을 갖는 요오드화 나트륨을 동작시에 증발되는 양 예컨대 0.2cc의 아아크관에 대해 2mg을 초과하여 포함하고 있다.

알렌씨 등이 교시하고 있는 바와같이, AC 아아크의 음향 직진화는 바람직하지 않은 주파수에서의 전기 영동 아아크 불안정성을 방지하기 위해 바람직한 주파수가 선택되는 것을 필요로 하며, 음향적으로 직진화된 아아크의 안정 동작이 관측되는 주파수 대역에서 인가 전력을 집중할 필요가 있다. 바람직한 FM 규정을 가진 주파수 변조는 안정한 아아크 직진화 램프 동작을 위한 광대역을 생성한다.

본 발명의 동작 방법은 램프에 인가되는 전류 파형의 부호를 변하지 않게 하여 결과적으로 AC 경우에서 나타나는 램프 전력의 고유한 변조가 일어나지 않는다는 점에서 알렌씨 등에 의한 동작 방법과는 다르다. 그러나, 단방향 전류는 의도한 바에 따라 제로(0) 리플에서 완전한 100% 변조까지 임의의 바람직한 깊이로 변조될 수 있다. 램프 전류 및 전력이 완전히 변조될 경우, 상기 램프 동작에 미치는 음향 효과는 고주파수 AC 동작이 사용된 경우와 동일한데, 단 한가지 차이점이라면 램프 전력을 동일 주파수에서 변조하기 위해 단방향 전류의 경우에 리플 주파수가 AC 경우의 인가 전류 주파수의 2배가 되어야 한다는 점이다.

요약하면, 용어 DC는 특별한 언급이 없는한 단방향 전류와 동일한 의미로서 사용될 것이다. 상기 동일 아아크 직진화 동작은 리플 성분을 갖는 DC에 대한 주파수 변조(이는 AC 동작에 대한 주파수 변조와 동일함)로서 동일 주파수 대역에 걸쳐 관측될 수 있으며, 모든 리플 주파수가 주어진 AC 전류 또는 전압 주파수에 대응하는 2배의 전력 주파수와 정합하기 위해 2배가 되어야 한다. 그러나, 리플 성분을 가진 DC 동작 상태에서, 상기 리플의 깊이는 AC 동작 상태에서는 존재하지 않는 추가 변수가 되며, 특히 램프의 순간 스타트 예열시에 장점으로 작용한다.

본 발명을 이용한 동작 방법에서, 램프는 약 10 내지 20키로볼트의 진폭 및 약 0.1마이크로초의 지속 시간을 갖는 이온화 펄스에 의해 스타트되어 램프 전류가 흐르기 시작할 때 중단된다. 램프 전류는 스타트 단계에서 동작 단계에 이르기까지 제2도에 도시된 동작 단계를 따른다. 스타트 단계동안, 램프는 가열되고 동작 전류(16)의 2배 내지 20배의 예열 전류(12)로 동작되는 것이 바람직하다. 도시된 바와 같이, 스타트 단계는 1 내지 2초 동안 지속되며, 상기 전류는 3 내지 5초 내에 동작 레벨로 차츰 줄어든다. 상기 램프 전류는 스타트 단계 및 동작 단계 전체에 걸쳐 그 절대치가 대략 일정하게 부가되는 리플 신호 또는 변조(16)를 갖는다. 그러나 상기 리플 레벨 또는 변조 깊이((전류의 최대치-전류의 최소치)/(2×평균 전류))는 스타트 즉 예열 단계에서 동작 단계로 갈수록 증가된다. 상이한 단계마다 여러가지 상이한 리플 레벨이 부가될 수 있음을 인식하여야 한다.

제1도를 참조하면, 약 90에서 120KHz까지 연장하는 주파수 윈도우(10)는 동작 전류에 주파수 변조된 리플을 부가함으로써 안정한 아아크 직진화 동작이 이루어지는 범위를 나타낸다. 상기 예에 따르면, 평균 리플 주파수는 105KHz가 되며, 변조의 주파수 스윙은 양측에 대해 15%까지 연장할 수 있다.

램프가 예열된 후 직진화 동작을 위한 넓은 주파수 대역을 제공하기 위해서는 적어도 30%의 리플 레벨이 필요하다. 통상적으로, 리플율을 강하게 할수록 안정한 주파수 대역이 넓어지는데, 50% 내지 60%의 리플율이 바람직하다.

알렌씨등에 의한 고주파수 음향 AC 동작에 있어서는 램프의 예열시 주파수가 변화하지 않을 경우 저온의 스타트에서 시작함으로 처음 몇초 동안에는 안정한 동작을 얻을 수 없다. 이것은 특성 음향 주파수가 아아크관 내부의 가스 온도의 함수이고, 상기 온도가 예열 기간 동안 몇 배의 증가를 보이기 때문이다. 그러나 본 발명에 따른 리플 성분을 DC 동작 하에서는, 리플 레벨은 제2도에 도시된 바와같이 스타트 단계에서 보다 낮게(퍼센트로서) 선택되었다가 동작 단계에서 증가될 수 있다. 이것은 양호하지 않은 주파수에서 음향 전력의 비안정화 영향을 최소화시킨다. 이러한 예열 기간 동안, 램프 전류는 크세논 가스로 부터 소망하는 순시 광출력을 제공하기 위해 정상시보다 몇배 더 증가한다. 이러한 고전류는 음향 리플이 낮은 수초의 예열기간 동안 음향 효과와는 무관하게 아아크를 직진화할 수 있다. 이러한 기술을 이용할 경우, 헤드 램프 빔에서의 플리커량은 예열시 뿐만 아니라 예열 이후에도 거의 무시할만한 레벨로 감소된다.

통상적으로 금속 할로겐 램프의 DC 동작시, 전기 영동으로 인해 방전시에 양이온(예컨대, 나트륨 및 스칸듐)이 캐소드 단부로 몰리게 된다. 그 결과 색분리 현상이 나타나고 효율이 감소되며 아아크에 대해 강한 축방향 비대칭이 일어나는데, 캐소드 측은 금속 할로겐(흰색 또는 핑크색) 방전과 같이 나타나고 애노드 측은 수은(청색) 방전형으로 나타난다. 그러나 아아크 간극을 좁게(약 2mm)하고 리플 성분을 갖는 DC를 사용하면, 음향 동작이 심각한 색분리를 방지한다는 것을 알았다. 따라서 금속 할로겐이 축방향에 대해 일부 비대칭적으로 분포되어 있다 하더라도, 금속 할로겐 램프의 색상 및 효율은 보존된다. 또한, 절반이 반전된 상인 아아크의 영상을 중첩시킴으로써 비임을 생성하는 헤드 램프 응용에 있어서, 아아크내에 남아 있는 축방향의 약한 비대칭은 비임 패턴에서 상쇄되어 없어진다.

본 발명과 관련된 약한 전기 영동은 아아크 위의 냉각 플룸으로부터 방출되는 핑크색 광이 아아크 코어의 흰색 광과 그 색상에서 차이가 있는 헤드 램프 응용에서 잠재적으로 유용한 영향을 미친다.

이러한 색 분리된 아아크가 헤드 라이트 비임 패턴으로서 도로상에 투사될 경우, 색채가 있는 플룸은 차의 정면 도로의 중심부에 색 조명으로서 나타난다. 전기 영동이 약하게 나타나는 리플 성분을 가진 DC 동작에서는 색채가 있는 광이 도로의 중앙에 집중되어 나타나기 보다는 눈에 잘 띄지 않는 도로의 측면에 분산되어 나타나고 그 세기 또한 약하다는 것을 알았다.

본 발명을 구체적으로 나타내는 바람직한 제어 및 안정 저항 회로는 제3도, 제4도 및 제5도에서 개략 도시되어 있다. 이들 회로는 상술한 바와 같이 주파수 변조된 고주파 리플이 부가된 단방향 전류로 하이 및 로우 비임 헤드 램프를 동작시킨다.

본 발명의 연구를 희망하는 사람들의 편의를 위해 첨부한 표 1에는 그에 따른 간단한 설명 및 자료와 함께 상기 도면과 동일하게 표시한 주요 회로 부품을 수록하였다.

상기 모든 안정 저항은 3개의 별도의 DC-DC 콘버터, 램프를 동작시키는 단일 안정 저항과 하이 및 로우 비임 램프를 스타트시키기 위한 안정 저항을 구비한다. 이들 모두는 공지된 부스트 콘버터 구성으로 되어 있으며, 본 발명의 필요가 상세하게 논의된 범위를 벗어나지 않는다. 별도의 스타터를 사용하면 고전압 스위칭의 필요성을 제거하고 양 헤드 램프에 대해 단 하나의 작동 콘버터만 사용할 수 있다. 스타트 콘버터는 작동 콘버터의 출력에 부가되는 20키로볼트 펄스를 전송한다. 작동 콘버터는 하이 또는 로우 입력 단자에 배터리 전력을 인가하면 상시 작동한다. 또한, 이들 단자들 중 어느 하나에 전력을 인가하면 릴레이 K1, 그 접점 K1C 및 인덕터 L1으로 조합된 스타터가 작동된다. 이하에 설명되는 것처럼, 상기 조합 스타터는 램프 전류가 설정되자마자 차단된다.

제3도를 참조하면, 작동 콘버터는 전력 스위칭 트랜지스터(Q1), 인덕터(L2), 다이오드(D21), 캐패시터(C9, C10) 및 펄스폭 변조기(PWM) 콘트롤러(U7)를 구비한 탭이 있는 인덕터 부스트 콘버터이다. PWM 콘트롤러(U7)에 의해 제어되는 바이어스를 갖는 트랜지스터(Q1)에 의해 제어되는 동작 전류는 다이오드(D21) 및 변압기 권선(T1B, T2B)에 의해 형성되는 경로를 따라 램프(하이 및 로우 비임)로 공급된다. 이들 권선의 인덕턴스는 상기 램프에서 형성된 금속 전류를 허용할 정도로 충분히 작지만 스타트 펄스를 램프에 효율적으로 결합하는데는 충분한 크기로 되어 있다. 우리는 30 내지 100 마이크로헨리 범위의 인덕턴스가 적절함을 알았다. 작동 회로에 비교적 작은 출력은 커패시터(C10)를 선택하면 동작 전류상에 고출력 리플이 부가되는 결과가 초래된다.

작동 콘버터는 션트 저항(R23)에 의해 샘플링되고 저역 필터(R38, R39 및 C25)에 의해 평탄화된 PWM 콘트롤러(U7)(핀 2)로 귀환되는 램프 전류에 의해 부분적으로 제어된다. 램프에 인가되는 평균 전류는 고이득의 폐루프에서 제어된다. 램프 전압이 소정의 동작 대역 또는 윈도우 내에 있기만 하다면, 이 루프에 대한 참조값은 램프 전압에 의해 수정되는데, 이로써 램프 전류는 램프 전압이 증가함에 따라 선형적으로 감소한다. 이러한 방식으로 램프 전력(전압×전류)은 정상적이 입력 전압(배터리)의 변화 뿐만 아니라 정상적인 램프 전압의 변화로써 대체로 일정하게 유지된다. 램프 전압이 상기 윈도우의 외부에 있는 경우, 고이득 루우프의 참조값은 일정한 램프 전류를 생성하도록 변화한다. 통상적으로 참조값은 소정의 예열 시간을 제외하고는 일정하게 유지된다.

제4도를 참조하면, 윈도우를 결정하는 회로는 다이오드(D13, D14)로 구성되는 한 쌍의 정밀 전압 클램프 및 4개의 증폭기(U8)의 양 부분인 상호 접속된 연산 증폭기(U8A, U8B)를 구비한다. R23 및 C11을 거쳐 직렬 저항 스트링(R40, R41, R42, R43)의 상부에 인가되는 하이 또는 로우 비임 램프 양단의 전압은 제3도의 PWM 콘트롤러(U7)(핀 2)에 공급되는 고이득 제어 루프 참조값의 일부인 전류를 상기 스트링을 통해 생성한다. 이러한 전류는 2개의 정밀 클램프 중 어느 쪽도 활성화되지 않을 경우 램프 전압에 비례한다. 상기 클램프는 램프 동작 전압의 상한치 및 하한치 예컨대, 40볼트 및 50볼트에서 동작하도록 설계된다. 램프 전압이 상기 클램프에 의해 설정된 범위를 벗어날 경우, 참조값은 램프 전압과는 무관하고 결과적으로 램프 전류는 예열 타이머가 타임 아웃되었다면 일정하게 유지된다.

예열 타이머의 기능은 램프를 신속하게 예열하도록 정상치 보다 훨씬 더 높은 전력을 공급하며, 동작을 지속하는 동안에는 동작 전력을 차츰 줄어들게 한다. 여기에는 2개의 유사한 예열 타이머가 있는데, 제1타이머는 하이 비임 램프에 대한 트랜지스터(Q5, Q6) 및 OP-amp(U8C)를 구비하며, 제2타이머는 로우 비임 램프에 대해 트랜지스터(Q7, Q8) 및 OP-amp(U8D)를 구비한다. 상기 타이머들은 주요 메모리 특징을 갖고 있다. 동작 신호 형태로 된 전력이 제거되고 상기 램프들 중 어느 하나에 재인가될 경우, 상기 타이머는 관련 광원이 얼마나 오랫동안 오프되었는지를 기억하고 그에 따라 후속 예열 시간을 조정한다. 이러한 특징이 없을 경우, 전력 제어에 대한 예열 프로그램이 변하지 않는다면, 상기 헤드 램프의 빈번한 단시간의 턴온 및 턴오프는 과열을 초래하여 헤드 램프에 손상을 입히게 된다.

2개의 예열 타이머는 유사한 구성을 가지며 유사한 동작을 하므로, 하이 비임 타이머의 동작에 대해서만 설명하기로 한다. 제4도를 참조하면, 배터리 전압을 “하이”입력 단자(제3도)에 인가하면 트랜지스터(Q5, Q6)는 턴온되고 포화된다. 타이밍 커패시터(C27)는 트랜지스터(Q5)에 접속된 +5V의 소스로 부터 저항(R50) 및 트랜지스터(Q5)를 통하여 충전된다. 상기 커패시터의 전압은 OP-amp(U8C)에 의해 버퍼링 되어 저항(R56)의 상단에 나타난다. 저항(R56)에서의 전류는, 제어 루우프 참조값의 일부분이다. 따라서, 상기 참조값은 타이밍 커패시터가 완전히 충전될 때까지 램프 전류가 감소하도록 변화한다.

타이머는 램프에 공급된 전류의 타임 싸이클이 시작할 때 어떤 바람직한 휴지(dwell)를 제공하도록 설계되고, 램프 전력은 휴지시간 동안 최대로 유지된다. 이러한 휴지는 op-amp(U8C)의 반전 입력단에서의 초기 전압에 의해 일어나게 된다. 이러한 초기 전압은 op-amp를 포화상태로 유지시키며 타이밍 커패시터(C27)가 충전되어 초기 전압과 정합될때까지 그 출력을 낮은 값에 머무르게 한다. 전력이 제거되면, 타이밍 커패시터는 저항(R50 및 R51)을 통하여 방전된다. 커패시터가 완전히 방전되기 이전에 램프로 전력이 재인가될 경우, 상기 커패시터는 제시간 보다 약간 이른 시간에 재충전되며, 상기 회로는 상기 커패시터가 완전히 방전에 이르는 시간 보다 떠 빨리 타임-아웃될 것이다. 상기 회로에 의해 램프상에 고전력이 부가되는 시간은 전력이 오프되는 시간 길이에 의존한다. 보다 짧은 오프 시간은 고전력의 간격을 보다 짧게 한다. 타이머 회로는 회로의 시상수가 램프의 열적 시상수와 대략 일치하도록 이들 특성을 포함하게끔 설계된다. 그에 따라 스위치가 차단되는 순간부터 실질적으로 일정한 광이 생성된다.

여기에는 2개의 스타터가 있는데, 제1의 스타터는 하이 비임 램프용이고, 제2스타터는 로우 비임 램프용이다. 제5도를 참조하면, 하이 비임 스타터는 집적 회로(U5), 트랜지스터(Q3), 탭 인덕터(L4), 다이오드(D23), 커패시터(C15, C16) 및 바이어스 부품들이 접속된 변압기(T2)를 포함하다. 로우 비임 스타터는 집적 회로(U4) 둘레에 배치된 동일 부품을 갖는다. 여기서는 하이 비임 스타터의 동작만을 설명하기로 한다. 상기 스타터는 전류 귀환만으로 동작하는 독립적인 부스트 콘버터이다. 상기 스타터가 이네이블(enable)되면, 인덕터(L4)는 커패시터(C15, C16)로 전류 펄스를 주입시킨다. 상기 커패시터는 그들 전압이 스파트 간극(SG2)의 항복 전위로 상승할 때까지 충전하게 된다. 상기 간극을 통한 스파크는 변압기(T2)의 1차 권선(T2A)를 통해 커패시터를 방전시키고 램프 양단에 인가되는 2차 권선(T2B)에 고전압 펄스를 발생시킨다. 로우 비임 스타터는 상기와 같은 방식으로 동작하여 스파크는 간극(SG1)을 통해 방전시키고 2차 권선(T1B)에 펄스를 발생시킨다. 상기 회로의 작동은 램프가 스타트한 후에 스타터가 자동으로 디세이블 될 때까지 지속된다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.

제3도에서 비교기(U6B)는 제5도에서의 스타터에 이네이블/디세이블 입력을 제공한다. 상기 비교기는 +Ve 입력측을 통해 평균 램프 전압을 감지한다. 상기 평균 전압이 소정치 예컨대, 184V 이하로 떨어질 경우, 하이 비임 램프용 스타터가 집적회로(U5)로 다이오드 경로(D8)를 통해 디세이블 되거나, 로우 비임 램프용 스타터가 집적 회로(U4)로 다이오드 경로(D7)를 통해 디세이블된다.

제3도에서 비교기(U6C)는 작동 콘버터에 대해 전압 제한 기능을 제공한다. 상기 비교기는 +Ve 입력측 및 저항(R29)을 통해 작동 콘버터의 출력 전압을 모니터하여 상기 출력 전압이 소정치 예컨대, 200V를 초과할 경우, 집적 회로(U7)의 핀(3)을 통해 작동 콘버터에 금지 신호를 출력한다.

비교기(U6D)는 반대의 드롭 아웃 특징으로 제공하며 램프 전압의 변화를 감지한다. 램프 전압이 갑자기 상승할 경우, 상기 비교기는 핀(2)을 통해 집적 회로(U7)에 신호를 보내는데, 상기 신호는 짧은 시간동안 램프 전류를 증가시키도록 저항(R36) 및 커패시터(C21)를 통해 집적 회로(U7)의 핀(1)에 인가된다. 램프 전압의 갑작스런 증가는 기계적 충격으로 인한 것이며, 상기 램프를 소등하게 할 수도 있으나, 본 발명의 설계 특징은 램프를 켜진 상태로 유지시킨다.

비교기(U6A)는 고장난 램프의 경우에 안정 저항 회로를 자동 차단시킨다. 타이밍 부품(C17 및 R24)은 스타터가 관련 램프를 스타트시키기 위해 허용되는 최대 시간 예컨대 1/2초를 결정한다. 따라서 동작 개시가 일어나지 않을 경우, 상기 안정 저항의 차단이 일어난다. 상기 스타터들은 제3도에서의 다이오드(D10), 저항(R24) 및 제5도에서의 다이오드(D7, D8)에 의해 형성된 경로를 통해 작동 중지된다. 작동 회로는 제3도에서 집적 회로(U7)의 핀(3)으로 유도되는 다이오드(D11)에 의해 형성된 경로를 통해 작동 중지된다. 이러한 특징은 고장난 램프를 계속해서 동작 개시시키려 할 때 발생하는 무선 간섭을 방지한다.

제3도에서 타이머(IC)(U3)는 플래쉬 투 패스(flash-to-pass) 특징을 제공한다. 이러한 IC는 0.5초의 주기를 갖는 자주 발진기(free-running oscillator)로서 구성된다. 하이 및 로우의 양 입력이 IC(U2)의 입력단에 함께 제공될 경우, 상기 발진기는 이네이블된다. 상기 발진기는 램프 전류가(D6, C20, U6D, R36, C21) 및 IC(U7)의 핀(1)을 통해 1/2초 마다 보다 높은 값으로 펄싱하게 한다.

최소의 오프시간 특징이 집적회로(U1A)(원-샷으로 구성된 타이머)에 의해 제공된다. 제3도의 하이, 로우 단자를 통해 전력은 제거되고, 빠르게 재인가되는데, 집적 회로(U1A)는 D3, R5 및 IC(U7)의 핀(3)에 의해 형성된 경로를 통해 상기 작동 콘버터의 동작을 20밀리초 동안 지체시킨다. 상기 특징이 없으면, 하이 비임 램프와 로우 비임 램프 간의 신속한 스위칭이 원래의 램프를 온으로 유지시키는 결과를 가져올 수 있다.

제3도에서 IC(U1B)는 비안정 멀티바이브레이터로서 구성되며, 램프 전류를 주파수 변조시킨다. 제3도의 회로에서 신호(18)로 표시된 톱니 출력은 R4 및 C3으로 형성되는 경로를 통해 작동 콘버터의 PWM 콘트롤러(U7)의 주파수 판정 입력단(핀 4)으로 공급된다. 집적 회로(U1B)로 부터의 출력 주파수인 변조 주파수는 약 500Hz이다.

제3, 4 및 5도에 도시된 안정 저항 회로 실시예의 경우, 단방향 동작 전류는 약 100KHz의 주파수에서 약 50%의 진폭을 가지고 부가된 리플을 포함하는데, 상기 리플 주파수는 약 500Hz에서 주파수 변조된다. 이들 값들은 (1) 상기 리플 주파수를 증가시키기 위해 C10의 값을 감소시키고 (2) 리플의 진폭을 증가시키기 위해 C9의 값을 감소시키며 (3) 리플 변조의 주파수 변조를 변화시키기 위해 U1B를 조절함으로써 변화될 수 있다.

제6도에는 본 발명을 구체적으로 나타내는 단방향 음향 안정 저항 및 듀얼 헤드 램프 어셈블리(30)가 예시되어 있다. 상기 어셈블리는 하이 비임에 대한 제1반사기(32) 및 램프(34)와 로우 비임에 대한 제2반사기(36) 및 램프(38)를 구비한다. 제3도, 제4도 및 제5도와 관련하여 상술한 안정 저항 부품(20)은 헤드 램프의 후면 공간에 있는 회로 기판(40)상의 반사기 배면에 장착된다. 하이 및 로우 비임 램프(34, 38)를 동작시키는 펄스 변압기(T2, T1)가 도시되어 있다.

예로서 제6도에 예시된 특정 듀얼 헤드 램프의 통합 어셈블리(30)는 약 50mm의 높이(42), 약 250mm의 폭(44) 및 약 100mm의 깊이(46)를 갖는다. 이러한 수치는 제7b도의 측면도로 도시된 어셈블리(30)와 제7a도에 도시된 종래의 백열광 듀얼 헤드 램프(50) 간의 비교를 통해 알 수 있는 바와 같이 종래 헤드 램프에 비해 크기면에 있어서 상당한 감소를 보여준다. 이러한 비교는 또한 정면도 또는 렌즈 단부도로 어셈블리(30)를 도시한 제8b도와 이에 대응하는 종래의 헤드 램프(50)를 도시한 제8a도를 통해서도 알 수 있다. 본 발명은 전체 체적면에서 종래의 할로겐 헤드램프에 비해 약 75%의 감소를 가져온다.

전기 아아크를 정상 위치로 부터 변위시키거나 아아크를 직진화하기 위해 그 곡선도를 감소시키는 데에 자계를 사용할 수 있는 다이오드 및 카본 아아크 램프가 일찌기 주지되어 오고 있다.

아아크의 음향 직진화를 위해 리플 변조에 의해 고주파 AC 성분을 부가한 DC를 사용하면, 보다 정확히는 단방향성 전류를 사용하면, 자계에 의해 아아크를 제어하기가 용이하다는 사실을 알았다. 음향과 자계수단의 조합에 의해, 우리는 아아크를 제어하는데 있어서 예상치 못한 효과를 달성하였다.

자동차 헤드 램프 분야에 있어서 소형 크세논 금속 할로겐 램프는 예컨대, 제6도에서 부호(34, 38)로 표시된 바와 같이 단일벽(덮개)으로 될 수 있는데, 그것은 제9도의 헤드 램프(90)로 도시된 바와 같이 이중벽으로 되어 있다. 상기 덮개는 전구 내부에서 더욱 고른 온도 및 금속 할로겐의 더욱 균일한 분포를 유지하는데 유리하다. 약 30와트 입력으로 동작될때 두 가지 종류의 램프 특히 하나의 덮개로 가리워진 램프의 경우, 아아크가 활모양으로 휘고 상부벽에 근접한 곳은 석영을 연화시킬 수 있으며 팽창을 초래하여 궁극적으로 고장을 일으킨다. 그것은 팽창과 짧은 수명을 피하기 위하여 상부벽의 온도를 감소시키는 수단을 발견하는 것이 바람직하다. 가능하다면 금속 할로겐의 증기압을 증가시키기 위해 하부벽의 온도를 증가시켜야 하며 그에 따라 효율이 증가한다.

상술한 롤프 에스. 버그만에 의한 미합중국 특허출원 제157,436호 및 리챠드 엘. 핸슬러 등에 의한 미합중국 특허출원 제4,935,668호는 각각 본 발명에 사용하기에 적합한 크세논 금속 할로겐 램프의 평평한 아아크관과 덮개형 아아크관에 대해 기술하고 있다.

영구자석 또는 직류 전송 코일에 의해 생성되는 일정한 자계가 아아크의 음향 공명 직진화를 위해 보조 사용될 수 있음을 알았다. 본 발명은 상부벽의 온도를 감소시키고, 하부벽의 온도를 증가시키기 위해 아아크를 하향시키도록 사용할 수 있다. 이와는 달리, 본 발명은 음향 직진화를 일직선으로 하기 위한 아아크 간극을 길게 하는데 사용될 수도 있다. 가장 두드러진 효과는 코어 위에서 주로 발견될 수 있는 나트륨 플룸상에 나타난다. 상기 나트륨 발광은 일정한 자계가 인가될 경우 상기 코어에 대해 거의 대칭적으로 나타난다. 약 60%의 변조 깊이 백분율로 100KHz의 리플을 가진 DC로 동작되는 아아크관에 요구되는 자계는 10 내지 15가우스이다. 이로써 상부벽의 최대 온도는 섭씨 100 내지 180도까지 떨어진다.

제9도를 참조하면, 자동차 헤드 램프(90)는 적당한 플라스틱재로 만들어진 반사기(91)를 구비하는데, 이 반사기의 정면은 여기에 도시생략되어 있는 깨끗한 면의 렌즈에 의해 폐쇄된다. 광원은 내부 유리제의 실리카 엔벌로프(92) 및 외부 엔벌로프 즉 엔벌로프(92)를 둘러싸고 있는 외부덮개(93)를 구비하는 크세논-금속 할로겐 아아크관이다. 상기 관은 도시한 바와 같이 배면에 대해 더욱 큰 애노드(94) 및 정면에 대해 더욱 작은 캐소드(95)를 가지고 앞뒤축상에 수평으로 장착되어 있다. 상기 관은 본 발명에 따른 바람직한 음향 안정 저항인 안정 저항(97)에 접속하기 위한 급전선 단자(96)를 통해 반사기의 후면 밖으로 연장한 리드선에 의해 헤드 램프 내에 지지된다.

본 발명에 따라서, 자기 수단(98, 99)은 아아크관에 5 내지 15가우스 범위의 수평 횡 자계를 생성하도록 위치된다. 우리는 크기에 있어서이고 횡방향으로 자화된 소형 페라이트 자석이 적합하다는 것을 알았다. 상기 자석은 플라스틱 반사기, 바람직하게는 램프로 부터의 열에 영향을 적게 받는 바닥면에 결합될 수 있다. 이러한 하나의 자치에서, 자석들(98, 99) 중 하나는 N극이고, 다른 하나는 S극이다. 이들 자석(98, 99)는 서로 약인치 가량 이격되어 있으면, 아아크관에서 약 1인치 아래 위치된다.

제10도에는 축을 따라 아아크관을 통해 흐르는 전류, 자력선 및 이로 인해 이아크에 작용하는 힘 간의 공간적 상호 관계가 도시되어 있다. 상기 평판자석(98, 99)에 의해 유도되는 자계의 대표적인 자기 라인(100, 101)은 아아크에 수평 및 횡방향으로 되어 있고, 벡터 B로 표시될 수 있다. 방전시에 이동하는 전자 및 이온에 작용하는 힘은 그들 속도와 자계와의 벡터적의 결과인데, 여기서 부호들은 전하 부호로 인해 반대이다. 전하 및 방향이 반대이기 때문에, 전자 및 이온에 대한 힘은 동일 방향에 있다. 전류(I)는 축방향이고 벡터(B)는 횡방향이므로 대전된 입자상에 작용하는 힘(f)은 전류(I)와 벡터(B)에 대해 직교 방향이고 따라서 도시된 바와 같이 하방향이다. 나트륨은 수은 및 스칸듐과 비교하여 높게 이온화되고 또한 나트륨은 비교적 가볍기 때문에 가장 큰 효과를 발휘한다.

하방향 힘(f)은 음향 직진화 효과에 일조를 하며 아아크로 하여금 아아크관의 상부벽에서 벗어나 하향하게 할 수 있다. 자계가 아아크에 대해 소망하는 방향 및 세기를 갖는 한, 이 소망하는 자계가 영구 자석에 의해 생성되는지 직류 전류 전송 코일에 의해 생성되는지는 중요치 않다.

자계의 일부 유익한 점은 제11a, 11b 및 11c도에 도시되어 있으며, 상기 도면들은 아아크관(92) 내부와, 애노드(94)와 캐소드(95) 간의 방전부를 간략한 형태로 표현하였다. 상기 방전부는 흰색 코어부(102) 및 핑크빛을 띤 나트륨 플룸부(103)를 구성하고 있다. 제11a도에 도시된 동작은 어떤 종류의 안정성도 없는데, 아아크의 코어는 위로 활처럼 휘어 있고 나트륨 플룸이 상기 코어위에 부유하고 있다. 제11b도에는 음향 직진화만이 제공되어 있는데, 코어는 거의 일직선으로 되어 있으나 나트륨 플룸은 여전히 코어 위에 부유하고 있다. 제11c도에는 음향 직진화 및 자기변위가 모두 사용되는데, 코어(102)는 완전히 일직선으로 되어 있고, 나트륨 플룸(103)은 코어의 위 아래에 대칭적으로 배치되어 있다.

음향 안정 저항(97)에 의해 동작될때 애노드 위의 상부벽이 1140도의 고온인 아아크관(92)(덮개로 덮히지 않은)의 테스트시에, 제9도에 도시된 것처럼 두개의 자석이 반사기의 하측부에 위치된 경우 상기 온도는 960도로 떨어져 있음이 관측되었다. 통상적으로 테스트된 램프의 극간 간극은 2.5mm였다.

추가의 테스트에서는 4.0mm의 극간 간극을 갖는 램프를 사용하였다. 이 길이는 자동차 헤드 램프에 사용되었던 텅스텐 필라멘트의 길이와 일치하고 반사기와 렌즈에 종래의 광학 장치를 사용할 수 있으므로 바람직한 것으로 여겨진다. 램프가 음향 안정 저항으로 동작되면, 아아크는 상부벽쪽으로 주행한다. 다음에 적당한 자계가 제공되는데, 이로써 아아크가 램프의 중앙으로 끌어당겨져 램프가 안정되게 동작한다. 이러한 조건에서, 광원은 턴오프되었다가 다시 턴온된다. 상술한 큰 스타트 전류가 존재하는 동안 잠시 후에 아아크가 하부벽 쪽으로 진행하는 동안, 아아크가 제11c도에 도시된 것처럼 코어에 대해 대칭적인 나트륨 플룸(103)과 중앙으로 스냅된다.

4.0mm 아아크 간극 램프의 하부벽에 근접한 아아크의 초기 순간 동작의 경우는 램프를 손상시키지는 않는다. 그러나, 이러한 초기 조건에 지장이 있을 경우에는 제9도의 코일(104)을 사용하면 방지될 수 있다. 상기 코일은 포물선형 벽으로 향하는 광과 간섭하지 않는 아아크관 아래의 반시기내에 위치된다. 상기 코일은 램프와 직렬로 접속되어 안정저항(97)에 의해 발생된 동일한 단방향 리플 변조 전류를 수신한다. 상기 코일을 통과하는 아아크 전류는 자석(98, 99)과는 반대의 자계를 형성한다. 높은 스타트 전류가 램프를 예열하기 위해 제공된 동안 코일의 자계는 아아크가 하부벽에 대해 하방향으로 몰리지 않도록 영구 자계를 중화시킨다. 전류는 정상 동작 동안 더욱 낮아지며, 영구 자계가 널리 퍼진다. 동작중에 코일 자계의 효과는 영구 자계를 위해 약간 더 강한 영구자석(98, 99)을 선택함으로써 평형을 이룬다.

본 발명의 상술한 예들은 단지 예시를 목적으로 한 것이며, 본 발명의 범위는 첨부한 청구범위로 결정될 수 있다.

[표 1]

참고 : 모든 저항은 ohm 단위로 주어져 있으며 다른 규정이 없을 경우 1/4watt이다.

참고 : 모든 캐패시터들은 다른 규정이 없을 경우 마이크로패럿 단위로 주어진다(pF=picofarad)

참고 : L1, L3, L4는 마이크로헨리 단위로 주어지고, L2는 밀리헨리 단위로 주어진다.

Claims (6)

1입방 센티미터를 초과하지 않는 부피를 가진 방전 공간을 형성하는 유리질 엔벌로프와, 상기 엔벌로프 내에 밀봉되고 아아크 간극을 형성하는 캐소드 및 애노드와, 연속 동작시 전체 증기 압력중 적어도 25%의 부분 압력을 발휘하는 양으로 수은, 금속 할로겐 및 방사선 방출 가스를 포함한 충전물을 구비하는 소형 고압 금속 증기 방전 램프를 동작시키는 방법에 있어서, 상기 아아크 간극 양단에서 입력 전력의 순간 변화를 일으키도록 고주파 리플 형태의 교류 성분을 갖는 단방향 전류를 가하는 단계를 포함하는데, 상기 전력 변화는 20KHz 내지 200KHz 범위내의 대역에서 선택된 주파수로 일어나며, 상기 대역은 음향 공명이 상기 충전물내의 중력 유도 대류의 영향을 감소시키는 아아크 직진화 모우드를 여기시키는 대역인 것을 특징으로 하는 소형 고압 금속 증기 방전 램프의 동작 방법.

제1항에 있어서, 상기 대역은 음향 공명이 아아크의 중력 유도 휨 현상을 감소시키고, 고온 지점의 온도를 낮추며, 저온 지점의 온도를 상승시키고, 상기 램프에서의 전기 영동을 감소시키기에 효과적인 모우드를 여기시키는 대역인 것을 특징으로 하는 소형 고압 금속 증기 방전 램프의 동작 방법.

제1항에 있어서, 상기 선택된 주파수로 램프를 통과하는 전류의 교류 성분은 직진 및 안정 아아크가 얻어지는 주파수 대역폭을 확장시키기 위해 주파수 변조되는 것을 특징으로 하는 소형 고압 금속 증기 방전 램프의 동작 방법.

제1항에 있어서, 상기 아아크 간극은 수평이고, 상기 충전물은 방사선 방출 가스로서 크세논을 포함하고 금속 할로겐으로 나트륨 할로겐을 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 고압 금속 증기 방전 램프의 동작 방법.

1입방 센티미터를 초과하지 않는 부피를 가진 방전 공간을 형성하는 유리질 엔벌로프와, 상기 엔벌로프 내에 밀봉되고 아아크 간극을 형성하는 캐소드 및 애노드와, 연속 동작시 전체 증기 압력중 적어도 25%의 부분 압력을 발휘하는 양으로 수은, 금속 할로겐 및 크세논 가스를 포함한 충전물을 구비하는 소형 고압 금속 증기 방전 램프를 동작시키는 방법에 있어서, 고전압 펄스에 의해 간극 양단에서의 이온하를 개시하는 단계와, 스타트 단계 동안에는 상기 램프를 예열시키기 위해 간극 양단이 고레벨의 단방항 전류를 가하고, 동작 단계 동안에는 상기 전류를 저레벨로 감소시키는 단계와, 스타트 단계시에 동작 단계시보다 더 낮은 백분율의 변조 깊이로 상기 전류상에 고주파 리플을 부가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 고압 금속 증기 방전 램프의 동작 방법.

제5항에 있어서, 상기 스타트 단계시의 전류는 동작 전류의 2 내지 20배의 범위를 가지며, 상기 리플은 스타트 단계 및 동작 단계 전체에 걸쳐 그 절대치가 일정하고, 안정한 동작을 위한 넓은 주파수 대역을 확보하기 위해 동작 단계시에 적어도 30%의 변조 깊이 백분율을 갖는 것을 특징으로 하는 소형 고압 금속 증기 방전 램프의 동작 방법.