放電ランプを音響動作させるための自励発振帰還を含むシステム及び方法
【課題】放電ランプを音響動作させるための自励発振帰還を含むシステム及び方法を提供することである。
【解決手段】安定器１０４に連結され且つ該安定器により駆動されるガス放電ランプ１０２と、当該ガス放電ランプからの光が照射されるようガス放電ランプ１０２に隣り合って配置した光検出器１０６と、当該光検出器１０６の出力を安定器１０４に接続して当該安定器１０４に正帰還変調を提供する帰還回路１０と、が含まれる。
【解決手段】安定器１０４に連結され且つ該安定器により駆動されるガス放電ランプ１０２と、当該ガス放電ランプからの光が照射されるようガス放電ランプ１０２に隣り合って配置した光検出器１０６と、当該光検出器１０６の出力を安定器１０４に接続して当該安定器１０４に正帰還変調を提供する帰還回路１０と、が含まれる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放電ランプを音響作動させるための自励発振帰還を含むシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高輝度放電（ＨＩＤ）ランプ等のガス放電ランプは広汎な用途で一般化されている。ガス放電ランプの場合、光はランプの電極間に生じるアーク放電により発生する。代表的にはランプは、シールされた放電管をその内部に含む電球を含む。放電管は、例えば、電極間のアークにより蒸発してアーク放電を確立する１つ以上のハロゲン化金属を含む充填材を含み得る。充填材には、アーク放電から管壁への、またある場合には開始ガスへのエネルギー伝達を制限するバッファをも含み得る。電極は放電管の上部及び底部に位置決めされ得、電極間の充填材内にアーク放電を生じさせる安定器に連結され得る。電極間のアーク放電により生じた光は管及び電球の透光性材料を通過して照明を提供する。
【０００３】
アーク放電は、特定動作条件下においてその形状が望ましからざるものとなること及びまたは不安定化し得ることが知られている。例えば、その軸を水平状態として放電ランプを動作させるとアーク放電は弓状、または上方に湾曲する。軸が水平でないとアーク放電形状は歪み、不安定化され得、気相分離（放電の気相内の添加金属の混合不完全）が生じ得る。アーク放電におけるこれらの所望されざる状況は、管全長での色分離、アーク放電の意図せざる消滅、発光量低下、アーク管壁の局部的過熱及びその他、ランプの早期故障の原因となり得る問題を生じさせ得る。これは、アスペクト比が比較的高いアーク管、例えば、その長さ対幅比が約２以上であるランプにおいて特にそうである。
【０００４】
それら条件を緩和または回避させるため、音響周波数でのランプ入力電力を変調させることが提案されている。ランプ入力電力を変調させると、アークの温度分布が変化し、その結果、ランプのアーク放電管全体でのガス圧分布が変化する。ランプ入力電力の特定周波数を変調させると、管内のガス圧に定在波音響振動が生じ、それがガスまたは蒸気をして、アーク放電の分離または重力起因対流を打ち消すよう動作せしめる。
【０００５】
放電ランプにおけるガス圧の定在波音響モードは当業者には既知である。一般に、市販のアーク放電管は全体に円筒形状であることから、当該音響モードはランプのアーク管内にアークが形成されるところの空間に匹敵するサイズのシリンダでのモードとして一般に説明され得る。圧力に、管（即ち、匹敵するサイズのシリンダ）の軸方向に沿った場所依存性がある場合、当該モードは、定在波内の半波長数でそのオーダーが決まる長手方向モードである。例えば、半波長数が２であれば２長手方向（２Ｌ）モードである。圧力に、管半径に沿った場所依存性がある場合は当該モードは半径方向モードであり、圧力が管の周囲方向に沿った場所依存性を持つ場合はモードは方位モードである。半径−長手方向モードや方位−長手方向モード等の組み合わせ音響モードもあり得、その場合の圧力分布は１つ以上の座標に沿って変動する。これらの組み合わせモードは更に、例えば３方位モード及び２長手方向モードの組み合わせ音響モード定在波の周期性に基づく定義付けがなされ得る。
【０００６】
任意の音響モードを励起させるためのランプ入力電力変調周波数を、例えば、ここで参照することにより本明細書の一部とする米国特許第６，８４４，６８７号に記載される如き円筒形モデルを用いて推定し得る。アーク放電内の関連条件を回避する上で、アーク放電管内に特定モードを励起させることが特に有効であることが見出された。例えば、２方位（２Ａ）モードの励起はアーク放電の直線化に特に有効である。また、２長手方向（２Ｌ）モードの励起はアーク分離の低減または回避に特に有効であることが分かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６，８４４，６８７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
放電ランプを音響動作させるための自励発振帰還を含むシステム及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、ガス放電ランプ駆動用のシステムであって、変調入力を受け、且つ前記ガス放電ランプに出力を提供する構成を有する安定器にして、前記出力が前記変調入力に従い変調される安定器と、光検出器にして、前記ガス放電ランプからの放出光受光に応じて電気的な帰還出力を提供する構成を有する光検出器と、前記帰還出力を受ける構成を有する帰還回路にして、前記帰還出力の、ガス放電ランプの選択音響共振モードに相当する一部分のみを通過させるための少なくとも１つのフィルタを含み、前記帰還出力部分を変調入力として前記安定器にカップリングし、かくしてシステムを前記選択音響共振モードで自励発振させるシステムが提供される。
また本発明によれば、ガス放電ランプの駆動システムであって、変調入力を受け且つ出力をガス放電ランプに提供する構成を有する安定器にして、前記出力が前記変調入力に従い変調される安定器と、前記ガス放電ランプからの放射光受光に応じて電気的な帰還出力を提供する構成を有する光検出器と、前記帰還出力を受ける構成を有する帰還回路にして、前記帰還出力の、ガス放電ランプの２長手方向共振モードに相当する一部分のみを通す少なくとも１つのフィルタ及びリミット回路を含み、前記安定器に、前記リミット回路により確立される固定振幅を有する前記変調入力として前記帰還出力の前記一部分を連結し、かくしてシステムをして前記２長手方向共振モードで自励発振せしめる帰還回路と、を含むシステムが提供される。
更に本発明によれば、ガス放電ランプの駆動方法であって、変調入力信号に従い前記ガス放電ランプに対する電力信号を変調すること、ガス放電ランプの放射光を検出し、該放射光検出に応じて電気的な帰還出力を提供すること、前記帰還出力の、前記選択音響共振モードに相当する一部分を前記変調入力として提供することにより、選択音響共振モードでの自励発振を生じさせること、を含む方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
放電ランプを音響動作させるための自励発振帰還を含むシステム及び方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は本発明に従うシステムの１実施例におけるブロックダイヤグラム図である。
【図２】図２は本発明のシステム上有益な安定器の１実施例のブロックダイヤグラム図である。
【図３】図３は図２の安定器に関わる出力電圧対時間特性の例示グラフである。
【図４】図４は本発明に従うシステムの他の実施例のブロックダイヤグラム図である。
【図５】図５は本発明のシステムのアーク放電管に関連する光検出器の配置を示すダイヤグラム例示図である。
【図６】図６は本発明のシステムのアーク放電管に関連する第１及び第２の光検出器の配置を示すダイヤグラム例示図である。
【図７】図７は本発明のシステムの、単数または複数の光検出器にランプ画像を投射するための単数または複数の光学要素の配置を示すダイヤグラム図である。
【図８】図８は本発明に従う方法例のブロック流れダイヤグラム図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ここに記載する各実施例に至る努力過程において、励起ガス流れにより生じるアーク温度プロファイルの変化により、励起モードの共振周波数が予測非励起周波数からもっと低い励起周波数に移行し得ることが分かった。１実施例では２Ｌ周波数は、非励起モード時の約２６ＫＨｚから、完全励起時の２２．５ＫＨｚに移行する。周波数移行はランプコンポーネントのエージングによって生じ得る。加えて、製造許容誤差または予測の不正確さのために実周波数と比較した場合に特定モードの予測共振周波数に差が生じ得る。本発明のシステムでは、励起モードに関連する音響共振周波数で共振する閉ループ自励発振正帰還システムを用いて、ランプ入力電力変調周波数がランプ共振周波数を設定及び追跡するべく制御される。ランプ共振周波数がシフトするとランプ入力電力変調周波数が相当分シフトし、かくして電力変調周波数が望ましい共振周波数に設定される。
【００１３】
図１には本発明のシステムの、番号１００で示す１実施例の簡易ブロックダイヤグラム図が示される。本システムには、安定器１０４に連結され且つ該安定器により駆動されるガス放電ランプ１０２と、当該ガス放電ランプからの光が照射されるようガス放電ランプ１０２に隣り合って配置した光検出器１０６と、当該光検出器１０６の出力を安定器１０４に接続して当該安定器１０４に正帰還変調入力を提供する帰還回路１１０を含む帰還ループ１０８と、が含まれる。“接続”とは、あるシステム要素の担持する信号を当該“接続”要素に与えるための任意の連結、カップリング、リンクその他を言うものとする。“接続”された装置、または信号及び装置は相互に直結する必要はなく、当該信号を操作または改変し得る中間コンポーネンツまたは装置によって分離され得る。
【００１４】
一般に、安定器１０４の出力はガス放電ランプ１０２の各電極１１２、１１４に接続される。安定器は、ランプから光を放出させるアーク管内にアーク放電１１６を確立するに十分な電力信号をガス放電ランプ１０２に提供する。安定器１０４はガス放電ランプ１０２を駆動する任意の既知の構成を有し得、また、ガス放電ランプに１つ以上の音響共振モードを励起させるよう選択した１つ以上のランプ入力電力変調周波数を持つ電力信号を提供し得る。
【００１５】
アーク放電１１６により生じた光は光検出器１０６を照射する。光検出器１０６は、受けた光に比例する電気的出力を提供するＰＩＮフォトダイオード等の任意の既知の装置であり得る。光検出器１０６からの電気的出力は帰還ループ１０８を介して帰還回路１１０に連結される。帰還回路１１０は、望ましからざる共振モード（即ち、安定器がランプに励起させたくないモード）に相当する周波数をフィルタリングし、安定器１０４への正帰還変調入力として、選択共振モードに相当する周波数を通過させる少なくとも１つのフィルタを含み得る。帰還回路１１０は、１より大きい帰還利得と、ループ位相シフト０°（または３６０°の整数倍）を確立する構成としても良い。
【００１６】
安定器１０４への変調入力は振幅変調器に結合され得る。振幅変調器は安定器１０４の電力信号出力を変調入力に従って変調し、それにより当該電力信号内のランプ入力電力変調周波数を確立する。かくして、安定器への正帰還により、ランプの望ましい音響共振モードを励起させるに必要な正確なランプ入力電力変調周波数でガス放電ランプ１０２を駆動する閉ループ自励発振正帰還が確立される。本発明の開示に従い、正帰還を使用してアーク放電の共振周波数を追跡し、自励発振を確立させることにより、放電の不安定化やランプの動作非効率化または故障原因となり得るところの、ランプ入力電力変調周波数とランプ共振周波数のシフトとの間の変動が低減または回避される。
【００１７】
本発明のシステムは、ランプの任意のモード、または音響共振モードの組み合わせを励起させるべく構成され得、また、それらモードを励起させるために任意の既知の安定器構造に対して自励発振正帰還を提供し得る。図２には本発明のシステム及び方法を実施する上で有益な安定器構造の概略的な１実施例が番号１０４ａで例示される。当業者には、安定器１０４ａが説明目的上簡略表示されていることを認識されよう。図２には安定器の特定実施例が示されるが、本発明の開示に一致する自励発振正帰還を提供するシステム及び方法を、既知の広汎な安定器構造を用いて開始し得る。また、例示された安定器は、ＡＣランプ構造を駆動する交流（ＡＣ）主電源により運転される。しかしながら、安定器は直流（ＤＣ）主電源、例えば、自動車用バッテリーにより動作され得、及びまたは安定器がＤＣランプ構造を駆動し得る。
【００１８】
図２に示す例示実施例では安定器１０４ａはＤＣ電源２０２、Ｈブリッジ整流子２０４、コントローラ２０６、振幅変調器２０８、を含む。ＤＣ電源は交流入力電圧、例えば、ライン電圧を受け、調整したＤＣ出力電圧を提供する既知の構成を有し得る。正帰還ループから提供される変調入力は振幅変調器２０８にカップリングされ得る。振幅変調器２０８は変調入力に従い、ＤＣ電源２０２のＤＣ出力電圧に音響振幅変調を与え得る。ＤＣ電源の出力を変調させるための各種振幅変調器構成は当業者には既知のものである。
【００１９】
変調ＤＣ出力電圧は、同じく既知の構成を有し得るＨブリッジ整流子２０４にカップリングされ得る。Ｈブリッジ整流子２０４からの出力はランプ電極の関連する一方に連結され得る。コントローラ２０６は、例えば図３に示す如き、音響変調方形波出力を既知の様式下にランプに提供するべく整流子を切り換える既知の様式下でＨブリッジ整流子２０４に連結され得る。変調入力に従い振幅変調器２０８から音響変調器３０２に付与され周波数は、ランプにおける望ましい音響共振モードを励起させるべく選択され得る。先に議論したように、フォトダイオード及び帰還ループを介して提供される自励発振正帰還により、選択したモードの共振周波数における任意の変動またはシフティングが追跡される。かくして、ランプの、所望音響共振モードにおける信頼下の且つ正確な動作が確立される。
【００２０】
帰還ループ１０８が、選択したモードに関連するランプ入力電力周波数で振幅変調器を駆動する正帰還に依拠していることから、Ｈブリッジ整流子２０４によるランプへのＤＣ電力供給出力をコントローラ２０６の制御下に切り換えると、振幅変調器の駆動上必要とされる帰還が開始され得る。ある実施例ではコントローラ２０６は、選択共振モードに関連する公称非励起共振周波数でＨブリッジ整流子を切替え得る。他の実施例では振幅変調器２０８は公称非励起共振周波数において初期変調を付与し、引き続き、変調入力に応答してのみ変調を付与する構成を有し得る。帰還ループ開始用に、例えば、ＤＣ電源２０２の出力の単純パルシング、ランプ入力電力への広帯域ノイズ追加、帰還ループ１０８の一時的切断、等の方法を実施し得る。
【００２１】
当業者には、自励発振正帰還を広汎な帰還回路構成を用いて確立し得ることを認識されよう。例えば図４には、本発明の開示に従うシステムの実施例が番号１００ａで示され、プリアンプ３０２、ハイパスフィルタ３０４、ローパスフィルタ３０６、リミット回路３０８、随意的なベクトル信号アナライザ３１０、を含む帰還回路１１０ａを有している。
例示実施例では光検出器１０６の出力はプリアンプ３０２にカップリングされる。プリアンプ３０２は、選択共振モードの帯域幅全体を増幅する構成を有する任意の既知の電気アンプであり得、帰還ループ１０８内の発光ダイオード出力を引き続きフィルタリングし得るに十分な増幅を提供する構成を有し得る。光検出器出力が、帰還ループにおける引き続くフィルタリングを可能とするに十分であり且つ光検出器がアンプを含む場合はプリアンプを省略し得る。プリアンプ３０２の出力はハイパスフィルタ３０４及びローパスフィルタ３０６にカップリングされ得る。
【００２２】
ハイパスフィルタ３０４は、選択共振モードの且つそれ以上の周波数の信号を通し、それ以下の周波数を阻止する既知のフィルタ構成を有し得る。ローパスフィルタ３０６は、選択共振モードの且つそれ以下の周波数の信号を通し、それ以上の周波数を阻止する既知のフィルタ構成を有し得る。ハイパス及びローパスの各フィルターの組み合わせにより、選択共振モードに相当する周波数帯域のみが通過してリミット回路３０８に送られる。
【００２３】
ハイパス及びローパスの各フィルタ３０４及び３０６を通過する周波数帯域は、選択共振モードの予測周波数ドリフトを考慮して選択し得る。例えばある実施例では、通過帯域周波数は、選択共振モードの公称（予測）非励起周波数に集中され得、また、そこから約±１５％の範囲のものであり得る。従って、選択共振モードの周波数ドリフトは、組み合わせたハイパス及びローパスの各フィルタを通過する帯域範囲に維持される。例示実施例は、ハイパスフィルタ３０４及びローパスフィルタ３０６を含むものとして示されるが、光検出器１０６の出力はその他既知のフィルタ構造を用いて選択共振モードを通過するようフィルタリングされ得る。例えば、選択共振モードの公称非励起周波数に集中する通過帯域を含む帯域を通過させるフィルタをハイパスフィルタ及びローパスフィルタで代替させ得る。
【００２４】
リミット回路３０８は、安定器１０４への変調入力振幅を固定水準に維持し、また、好適な自励振動を許容する静止振動振幅でのループ利得を１に制限する構成を有し得る。種々のリミット回路構成が当業者にはよく知られている。リミット回路は例えば、自動利得制御（ＡＧＣ）振幅、バックトゥーバックツエナークランピングダイオード、または、オペアンプと、調整可能な出力を提供するデジタル−アナログコンバータとの組み合わせ構成とし得る。リミット回路３０８の出力をモニターする既知のベクトル信号アナライザ３１０を設け得る。ベクトル信号アナライザは加算機３１２に出力を提供し、この出力を当該加算機でリミット回路の出力に組み合わせ、それにより前記出力リミット回路の位相及びまたは大きさを自励発振が保証され且つ維持されるよう調節する構成を有し得る。当業者には、自励発振を達成するために必要なループ位相及びループ利得を確立し及び維持するその他方法が既知である。
【００２５】
光検出器１０６は、ランプの光出力を受け且つ選択モードの共振周波数を表す電気信号を提供する、ランプ１０２に関する任意の固定位置に配置し得る。例えば、光検出器１０６はランプと一体化した固定位置、例えば、アーク管と関連するシュラウド上、電球上、または、電球内または電球に隣り合う別個の取り付け用フィクスチャ上、に取り付け得る。あるいは光検出器１０６は遠隔固定位置、例えば、安定器上に取り付け得、また、光ファイバ等の光学素子をランプからの光を収集し、収集光を光検出器１０６にカップリングさせ得るよう位置決めし得る。
【００２６】
ある実施例では光検出器１０６は、選択共振モードの温度腹（ａｎｔｉ−ｎｏｄｅ）位置に対応する、ランプに関する固定位置に配置され得る。当業者には温度腹は圧力腹でもあることを認識されよう。温度腹とは、光検出器の出力における共振周波数を識別させる強い光変動が生じる場所を言う。例えば図５には、波５０２で示す、２Ｌ定在波音響共振を提示するアーク放電管５００のダイヤグラム図が示される。図示の如く、２Ｌ音響共振は放電管の各端部から約１／４の位置に節（ｎｏｄｅ）を有し、放電管の各端部及び中心位置に腹を有する。光検出器１０６は、図示の如く、温度腹にほぼ相当する固定位置５０６に取り付け得る。その他モードが図５のそれとは異なる位置に温度節及び温度腹を有し得ることは言うまでもない。また、先に議論したように、共振周波数、従って、選択したモードに関連する温度節及び温度腹は励起後にシフトし得る。
【００２７】
図６に示す如く、第１の光検出器１０６−１をアーク管の中心位置で略正相腹位置に配置し、第２の光検出器１０６−２を負相腹付近でアーク管端部に隣り合って配置することにより共振周波数の識別性を改善し得る。アーク管端部に隣り合う第２光検出器１０６−２は、アークがそこには生じないこと、ガスが冷えていること、及び光出力が少ない、という理由から、アーク管の、腹が位置付けられる終端位置にはおそらく配置されない。第２光検出器１０６−２は、そうではなく、電極前方の明るいスポット位置に配置され得る。第１光検出器１０６−１及び第２光検出器１０６−２からの出力は、既知の差動アンプ６００の正負の各入力に接続され得る。かくして、差動アンプ６００は正相腹及び負相腹の各位置の間の光量差を表す出力を提供し得る。
【００２８】
各光検出器がランプ１０２から離間され、例えば光が拡散する距離に位置付けられる実施例では、図７に示す如く各光検出器にランプ画像７０２を投射する単数または複数の光学要素７００を放電管５００に隣り合う位置に設け得る。各光学要素７００には、第１及び第２の各光検出器１０６−１、１０６−２に光を結像させる１つ以上の既知のレンズが含まれ得る。各光学要素７００は更にまたは別様には、選択共振モードに関連する波長のみを光検出器に送る構成を有する透過特性を含む１つ以上の光学フィルタを含み得る。それらフィルタには、例えば、１つ以上のレンズまたは１つ以上のランプコンポーネンツ上の個別の要素としてまたはそのコーティングとして構成した既知の干渉フィルタが含まれ得る。それらフィルタは、帰還ループ内に設けた各フィルタに代えて、またはそれらに加えて用い得る。各光検出器に隣り合わせたマスク７０４−１、７０４−２を設け得る。マスクは全体に平坦な不透明部材であり、ランプ画像の単数または複数の腹からの光を光検出器１０６−１、１０６−２に送り、他方、その他入射光を阻止する、関連する光検出器１０６−１、１０６−２と整列する小孔を含み得る。
【００２９】
図８には、本発明に従うガス放電ランプ駆動用の１方法８００のブロック流れダイヤグラム図が示される。例示したブロック流れダイヤグラム図は特定ステップシーケンスを含むものとして示され得る。しかしながら、ステップシーケンスはここで説明する一般的機能の開始方法例を提供するのみであることを理解されたい。各ステップは特に断りのない限り、提示順序で実行する必要はない。
図８の実施例ではランプに対する電力信号は変調入力信号に従い、例えば安定器によって変調８０２され得る。ランプの放出光は検出８０４され、当該検出に応じて電気的帰還信号が提供され得る。選択した音響共振モードでの自励発振は、選択音響共振モードに相当する帰還出力の一部分を変調入力として提供することにより生成８０６され得る。
【００３０】
かくして本発明の１様相によれば、ガス放電ランプ駆動用システムが提供される。本システムは、変調入力を受け且つランプに出力を提供する安定器にして、前記出力が前記変調入力に従い変調される安定器と、光検出器にして、ランプからの放射光受光に応答して電気的な帰還出力を提供する光検出器と、該帰還出力を受ける構成を有する帰還回路と、を含む。帰還回路は、前記帰還出力の、ランプの選択音響共振モードに相当する一部分のみを通過させる少なくとも１つのフィルタを含む。帰還回路は、前記帰還出力の前記一部分を変調入力として前記安定器にカップリングし、それによりシステムを選択音響共振モードで自励発振させる構成を有する。
【００３１】
本発明の他の様相によれば、ガス放電ランプ駆動用のシステムが提供され、該システムは、変調入力を受け且つランプに出力を提供する構成を有する安定器にして、前記出力が前記変調入力に従い変調される安定器と、光検出器にして、ランプからの放射光受光に応答して電気的な帰還出力を提供する光検出器と、前記帰還出力を受ける構成を有する帰還回路と、を含む。帰還回路は、ランプの２長手方向共振モードに相当する帰還出力の一部分のみを通過させるための少なくとも１つのフィルタと、リミット回路と、を含む。帰還回路は、前記帰還出力の前記部分を変調入力として、前記リミット回路により確立される固定振幅と組み合わせ、かくしてシステムを前記２長手方向共振モードで自励発振させる構成を有する。
【００３２】
本発明の他の様相によれば、ガス放電ランプ駆動方法が提供される。本方法には、ランプへの電力信号を変調入力信号に従い変調すること、ランプからの放射光を検出し且つ当該放射光の受光に応じて電気的な帰還出力を提供すること、帰還出力の、選択音響共振モードに相当する一部分を変調入力として提供することにより、選択音響共振モードでの自励発振を生じさせること、が含まれる。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。
【符号の説明】
【００３３】
１０２ ガス放電ランプ
１０４ 安定器
１０４ａ 安定器
１０６ 光検出器
１０６−１ 第１光検出器
１０６−２ 第２光検出器
１０８ 帰還ループ
１１０ 帰還回路
１１０ａ 帰還回路
１１２ 電極
１１６ アーク放電
２０２ ＤＣ電源
２０４ Ｈブリッジ整流子
２０６ コントローラ
２０８ 振幅変調器
３０２ 音響変調器
３０２ プリアンプ
３０４ ハイパスフィルタ
３０６ ローパスフィルタ
３０８ リミット回路
３１０ ベクトル信号アナライザ
３１２ 加算機
５００ アーク放電管
５０２ 波
５０６ 固定位置
６００ 差動アンプ
７００ 光学要素
７０２ ランプ画像
７０４−１、７０４−２ マスク
８００ 方法
８０２ 変調
８０４ 検出
８０６ 生成
【技術分野】
【０００１】
本発明は放電ランプを音響作動させるための自励発振帰還を含むシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高輝度放電（ＨＩＤ）ランプ等のガス放電ランプは広汎な用途で一般化されている。ガス放電ランプの場合、光はランプの電極間に生じるアーク放電により発生する。代表的にはランプは、シールされた放電管をその内部に含む電球を含む。放電管は、例えば、電極間のアークにより蒸発してアーク放電を確立する１つ以上のハロゲン化金属を含む充填材を含み得る。充填材には、アーク放電から管壁への、またある場合には開始ガスへのエネルギー伝達を制限するバッファをも含み得る。電極は放電管の上部及び底部に位置決めされ得、電極間の充填材内にアーク放電を生じさせる安定器に連結され得る。電極間のアーク放電により生じた光は管及び電球の透光性材料を通過して照明を提供する。
【０００３】
アーク放電は、特定動作条件下においてその形状が望ましからざるものとなること及びまたは不安定化し得ることが知られている。例えば、その軸を水平状態として放電ランプを動作させるとアーク放電は弓状、または上方に湾曲する。軸が水平でないとアーク放電形状は歪み、不安定化され得、気相分離（放電の気相内の添加金属の混合不完全）が生じ得る。アーク放電におけるこれらの所望されざる状況は、管全長での色分離、アーク放電の意図せざる消滅、発光量低下、アーク管壁の局部的過熱及びその他、ランプの早期故障の原因となり得る問題を生じさせ得る。これは、アスペクト比が比較的高いアーク管、例えば、その長さ対幅比が約２以上であるランプにおいて特にそうである。
【０００４】
それら条件を緩和または回避させるため、音響周波数でのランプ入力電力を変調させることが提案されている。ランプ入力電力を変調させると、アークの温度分布が変化し、その結果、ランプのアーク放電管全体でのガス圧分布が変化する。ランプ入力電力の特定周波数を変調させると、管内のガス圧に定在波音響振動が生じ、それがガスまたは蒸気をして、アーク放電の分離または重力起因対流を打ち消すよう動作せしめる。
【０００５】
放電ランプにおけるガス圧の定在波音響モードは当業者には既知である。一般に、市販のアーク放電管は全体に円筒形状であることから、当該音響モードはランプのアーク管内にアークが形成されるところの空間に匹敵するサイズのシリンダでのモードとして一般に説明され得る。圧力に、管（即ち、匹敵するサイズのシリンダ）の軸方向に沿った場所依存性がある場合、当該モードは、定在波内の半波長数でそのオーダーが決まる長手方向モードである。例えば、半波長数が２であれば２長手方向（２Ｌ）モードである。圧力に、管半径に沿った場所依存性がある場合は当該モードは半径方向モードであり、圧力が管の周囲方向に沿った場所依存性を持つ場合はモードは方位モードである。半径−長手方向モードや方位−長手方向モード等の組み合わせ音響モードもあり得、その場合の圧力分布は１つ以上の座標に沿って変動する。これらの組み合わせモードは更に、例えば３方位モード及び２長手方向モードの組み合わせ音響モード定在波の周期性に基づく定義付けがなされ得る。
【０００６】
任意の音響モードを励起させるためのランプ入力電力変調周波数を、例えば、ここで参照することにより本明細書の一部とする米国特許第６，８４４，６８７号に記載される如き円筒形モデルを用いて推定し得る。アーク放電内の関連条件を回避する上で、アーク放電管内に特定モードを励起させることが特に有効であることが見出された。例えば、２方位（２Ａ）モードの励起はアーク放電の直線化に特に有効である。また、２長手方向（２Ｌ）モードの励起はアーク分離の低減または回避に特に有効であることが分かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６，８４４，６８７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
放電ランプを音響動作させるための自励発振帰還を含むシステム及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、ガス放電ランプ駆動用のシステムであって、変調入力を受け、且つ前記ガス放電ランプに出力を提供する構成を有する安定器にして、前記出力が前記変調入力に従い変調される安定器と、光検出器にして、前記ガス放電ランプからの放出光受光に応じて電気的な帰還出力を提供する構成を有する光検出器と、前記帰還出力を受ける構成を有する帰還回路にして、前記帰還出力の、ガス放電ランプの選択音響共振モードに相当する一部分のみを通過させるための少なくとも１つのフィルタを含み、前記帰還出力部分を変調入力として前記安定器にカップリングし、かくしてシステムを前記選択音響共振モードで自励発振させるシステムが提供される。
また本発明によれば、ガス放電ランプの駆動システムであって、変調入力を受け且つ出力をガス放電ランプに提供する構成を有する安定器にして、前記出力が前記変調入力に従い変調される安定器と、前記ガス放電ランプからの放射光受光に応じて電気的な帰還出力を提供する構成を有する光検出器と、前記帰還出力を受ける構成を有する帰還回路にして、前記帰還出力の、ガス放電ランプの２長手方向共振モードに相当する一部分のみを通す少なくとも１つのフィルタ及びリミット回路を含み、前記安定器に、前記リミット回路により確立される固定振幅を有する前記変調入力として前記帰還出力の前記一部分を連結し、かくしてシステムをして前記２長手方向共振モードで自励発振せしめる帰還回路と、を含むシステムが提供される。
更に本発明によれば、ガス放電ランプの駆動方法であって、変調入力信号に従い前記ガス放電ランプに対する電力信号を変調すること、ガス放電ランプの放射光を検出し、該放射光検出に応じて電気的な帰還出力を提供すること、前記帰還出力の、前記選択音響共振モードに相当する一部分を前記変調入力として提供することにより、選択音響共振モードでの自励発振を生じさせること、を含む方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
放電ランプを音響動作させるための自励発振帰還を含むシステム及び方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は本発明に従うシステムの１実施例におけるブロックダイヤグラム図である。
【図２】図２は本発明のシステム上有益な安定器の１実施例のブロックダイヤグラム図である。
【図３】図３は図２の安定器に関わる出力電圧対時間特性の例示グラフである。
【図４】図４は本発明に従うシステムの他の実施例のブロックダイヤグラム図である。
【図５】図５は本発明のシステムのアーク放電管に関連する光検出器の配置を示すダイヤグラム例示図である。
【図６】図６は本発明のシステムのアーク放電管に関連する第１及び第２の光検出器の配置を示すダイヤグラム例示図である。
【図７】図７は本発明のシステムの、単数または複数の光検出器にランプ画像を投射するための単数または複数の光学要素の配置を示すダイヤグラム図である。
【図８】図８は本発明に従う方法例のブロック流れダイヤグラム図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ここに記載する各実施例に至る努力過程において、励起ガス流れにより生じるアーク温度プロファイルの変化により、励起モードの共振周波数が予測非励起周波数からもっと低い励起周波数に移行し得ることが分かった。１実施例では２Ｌ周波数は、非励起モード時の約２６ＫＨｚから、完全励起時の２２．５ＫＨｚに移行する。周波数移行はランプコンポーネントのエージングによって生じ得る。加えて、製造許容誤差または予測の不正確さのために実周波数と比較した場合に特定モードの予測共振周波数に差が生じ得る。本発明のシステムでは、励起モードに関連する音響共振周波数で共振する閉ループ自励発振正帰還システムを用いて、ランプ入力電力変調周波数がランプ共振周波数を設定及び追跡するべく制御される。ランプ共振周波数がシフトするとランプ入力電力変調周波数が相当分シフトし、かくして電力変調周波数が望ましい共振周波数に設定される。
【００１３】
図１には本発明のシステムの、番号１００で示す１実施例の簡易ブロックダイヤグラム図が示される。本システムには、安定器１０４に連結され且つ該安定器により駆動されるガス放電ランプ１０２と、当該ガス放電ランプからの光が照射されるようガス放電ランプ１０２に隣り合って配置した光検出器１０６と、当該光検出器１０６の出力を安定器１０４に接続して当該安定器１０４に正帰還変調入力を提供する帰還回路１１０を含む帰還ループ１０８と、が含まれる。“接続”とは、あるシステム要素の担持する信号を当該“接続”要素に与えるための任意の連結、カップリング、リンクその他を言うものとする。“接続”された装置、または信号及び装置は相互に直結する必要はなく、当該信号を操作または改変し得る中間コンポーネンツまたは装置によって分離され得る。
【００１４】
一般に、安定器１０４の出力はガス放電ランプ１０２の各電極１１２、１１４に接続される。安定器は、ランプから光を放出させるアーク管内にアーク放電１１６を確立するに十分な電力信号をガス放電ランプ１０２に提供する。安定器１０４はガス放電ランプ１０２を駆動する任意の既知の構成を有し得、また、ガス放電ランプに１つ以上の音響共振モードを励起させるよう選択した１つ以上のランプ入力電力変調周波数を持つ電力信号を提供し得る。
【００１５】
アーク放電１１６により生じた光は光検出器１０６を照射する。光検出器１０６は、受けた光に比例する電気的出力を提供するＰＩＮフォトダイオード等の任意の既知の装置であり得る。光検出器１０６からの電気的出力は帰還ループ１０８を介して帰還回路１１０に連結される。帰還回路１１０は、望ましからざる共振モード（即ち、安定器がランプに励起させたくないモード）に相当する周波数をフィルタリングし、安定器１０４への正帰還変調入力として、選択共振モードに相当する周波数を通過させる少なくとも１つのフィルタを含み得る。帰還回路１１０は、１より大きい帰還利得と、ループ位相シフト０°（または３６０°の整数倍）を確立する構成としても良い。
【００１６】
安定器１０４への変調入力は振幅変調器に結合され得る。振幅変調器は安定器１０４の電力信号出力を変調入力に従って変調し、それにより当該電力信号内のランプ入力電力変調周波数を確立する。かくして、安定器への正帰還により、ランプの望ましい音響共振モードを励起させるに必要な正確なランプ入力電力変調周波数でガス放電ランプ１０２を駆動する閉ループ自励発振正帰還が確立される。本発明の開示に従い、正帰還を使用してアーク放電の共振周波数を追跡し、自励発振を確立させることにより、放電の不安定化やランプの動作非効率化または故障原因となり得るところの、ランプ入力電力変調周波数とランプ共振周波数のシフトとの間の変動が低減または回避される。
【００１７】
本発明のシステムは、ランプの任意のモード、または音響共振モードの組み合わせを励起させるべく構成され得、また、それらモードを励起させるために任意の既知の安定器構造に対して自励発振正帰還を提供し得る。図２には本発明のシステム及び方法を実施する上で有益な安定器構造の概略的な１実施例が番号１０４ａで例示される。当業者には、安定器１０４ａが説明目的上簡略表示されていることを認識されよう。図２には安定器の特定実施例が示されるが、本発明の開示に一致する自励発振正帰還を提供するシステム及び方法を、既知の広汎な安定器構造を用いて開始し得る。また、例示された安定器は、ＡＣランプ構造を駆動する交流（ＡＣ）主電源により運転される。しかしながら、安定器は直流（ＤＣ）主電源、例えば、自動車用バッテリーにより動作され得、及びまたは安定器がＤＣランプ構造を駆動し得る。
【００１８】
図２に示す例示実施例では安定器１０４ａはＤＣ電源２０２、Ｈブリッジ整流子２０４、コントローラ２０６、振幅変調器２０８、を含む。ＤＣ電源は交流入力電圧、例えば、ライン電圧を受け、調整したＤＣ出力電圧を提供する既知の構成を有し得る。正帰還ループから提供される変調入力は振幅変調器２０８にカップリングされ得る。振幅変調器２０８は変調入力に従い、ＤＣ電源２０２のＤＣ出力電圧に音響振幅変調を与え得る。ＤＣ電源の出力を変調させるための各種振幅変調器構成は当業者には既知のものである。
【００１９】
変調ＤＣ出力電圧は、同じく既知の構成を有し得るＨブリッジ整流子２０４にカップリングされ得る。Ｈブリッジ整流子２０４からの出力はランプ電極の関連する一方に連結され得る。コントローラ２０６は、例えば図３に示す如き、音響変調方形波出力を既知の様式下にランプに提供するべく整流子を切り換える既知の様式下でＨブリッジ整流子２０４に連結され得る。変調入力に従い振幅変調器２０８から音響変調器３０２に付与され周波数は、ランプにおける望ましい音響共振モードを励起させるべく選択され得る。先に議論したように、フォトダイオード及び帰還ループを介して提供される自励発振正帰還により、選択したモードの共振周波数における任意の変動またはシフティングが追跡される。かくして、ランプの、所望音響共振モードにおける信頼下の且つ正確な動作が確立される。
【００２０】
帰還ループ１０８が、選択したモードに関連するランプ入力電力周波数で振幅変調器を駆動する正帰還に依拠していることから、Ｈブリッジ整流子２０４によるランプへのＤＣ電力供給出力をコントローラ２０６の制御下に切り換えると、振幅変調器の駆動上必要とされる帰還が開始され得る。ある実施例ではコントローラ２０６は、選択共振モードに関連する公称非励起共振周波数でＨブリッジ整流子を切替え得る。他の実施例では振幅変調器２０８は公称非励起共振周波数において初期変調を付与し、引き続き、変調入力に応答してのみ変調を付与する構成を有し得る。帰還ループ開始用に、例えば、ＤＣ電源２０２の出力の単純パルシング、ランプ入力電力への広帯域ノイズ追加、帰還ループ１０８の一時的切断、等の方法を実施し得る。
【００２１】
当業者には、自励発振正帰還を広汎な帰還回路構成を用いて確立し得ることを認識されよう。例えば図４には、本発明の開示に従うシステムの実施例が番号１００ａで示され、プリアンプ３０２、ハイパスフィルタ３０４、ローパスフィルタ３０６、リミット回路３０８、随意的なベクトル信号アナライザ３１０、を含む帰還回路１１０ａを有している。
例示実施例では光検出器１０６の出力はプリアンプ３０２にカップリングされる。プリアンプ３０２は、選択共振モードの帯域幅全体を増幅する構成を有する任意の既知の電気アンプであり得、帰還ループ１０８内の発光ダイオード出力を引き続きフィルタリングし得るに十分な増幅を提供する構成を有し得る。光検出器出力が、帰還ループにおける引き続くフィルタリングを可能とするに十分であり且つ光検出器がアンプを含む場合はプリアンプを省略し得る。プリアンプ３０２の出力はハイパスフィルタ３０４及びローパスフィルタ３０６にカップリングされ得る。
【００２２】
ハイパスフィルタ３０４は、選択共振モードの且つそれ以上の周波数の信号を通し、それ以下の周波数を阻止する既知のフィルタ構成を有し得る。ローパスフィルタ３０６は、選択共振モードの且つそれ以下の周波数の信号を通し、それ以上の周波数を阻止する既知のフィルタ構成を有し得る。ハイパス及びローパスの各フィルターの組み合わせにより、選択共振モードに相当する周波数帯域のみが通過してリミット回路３０８に送られる。
【００２３】
ハイパス及びローパスの各フィルタ３０４及び３０６を通過する周波数帯域は、選択共振モードの予測周波数ドリフトを考慮して選択し得る。例えばある実施例では、通過帯域周波数は、選択共振モードの公称（予測）非励起周波数に集中され得、また、そこから約±１５％の範囲のものであり得る。従って、選択共振モードの周波数ドリフトは、組み合わせたハイパス及びローパスの各フィルタを通過する帯域範囲に維持される。例示実施例は、ハイパスフィルタ３０４及びローパスフィルタ３０６を含むものとして示されるが、光検出器１０６の出力はその他既知のフィルタ構造を用いて選択共振モードを通過するようフィルタリングされ得る。例えば、選択共振モードの公称非励起周波数に集中する通過帯域を含む帯域を通過させるフィルタをハイパスフィルタ及びローパスフィルタで代替させ得る。
【００２４】
リミット回路３０８は、安定器１０４への変調入力振幅を固定水準に維持し、また、好適な自励振動を許容する静止振動振幅でのループ利得を１に制限する構成を有し得る。種々のリミット回路構成が当業者にはよく知られている。リミット回路は例えば、自動利得制御（ＡＧＣ）振幅、バックトゥーバックツエナークランピングダイオード、または、オペアンプと、調整可能な出力を提供するデジタル−アナログコンバータとの組み合わせ構成とし得る。リミット回路３０８の出力をモニターする既知のベクトル信号アナライザ３１０を設け得る。ベクトル信号アナライザは加算機３１２に出力を提供し、この出力を当該加算機でリミット回路の出力に組み合わせ、それにより前記出力リミット回路の位相及びまたは大きさを自励発振が保証され且つ維持されるよう調節する構成を有し得る。当業者には、自励発振を達成するために必要なループ位相及びループ利得を確立し及び維持するその他方法が既知である。
【００２５】
光検出器１０６は、ランプの光出力を受け且つ選択モードの共振周波数を表す電気信号を提供する、ランプ１０２に関する任意の固定位置に配置し得る。例えば、光検出器１０６はランプと一体化した固定位置、例えば、アーク管と関連するシュラウド上、電球上、または、電球内または電球に隣り合う別個の取り付け用フィクスチャ上、に取り付け得る。あるいは光検出器１０６は遠隔固定位置、例えば、安定器上に取り付け得、また、光ファイバ等の光学素子をランプからの光を収集し、収集光を光検出器１０６にカップリングさせ得るよう位置決めし得る。
【００２６】
ある実施例では光検出器１０６は、選択共振モードの温度腹（ａｎｔｉ−ｎｏｄｅ）位置に対応する、ランプに関する固定位置に配置され得る。当業者には温度腹は圧力腹でもあることを認識されよう。温度腹とは、光検出器の出力における共振周波数を識別させる強い光変動が生じる場所を言う。例えば図５には、波５０２で示す、２Ｌ定在波音響共振を提示するアーク放電管５００のダイヤグラム図が示される。図示の如く、２Ｌ音響共振は放電管の各端部から約１／４の位置に節（ｎｏｄｅ）を有し、放電管の各端部及び中心位置に腹を有する。光検出器１０６は、図示の如く、温度腹にほぼ相当する固定位置５０６に取り付け得る。その他モードが図５のそれとは異なる位置に温度節及び温度腹を有し得ることは言うまでもない。また、先に議論したように、共振周波数、従って、選択したモードに関連する温度節及び温度腹は励起後にシフトし得る。
【００２７】
図６に示す如く、第１の光検出器１０６−１をアーク管の中心位置で略正相腹位置に配置し、第２の光検出器１０６−２を負相腹付近でアーク管端部に隣り合って配置することにより共振周波数の識別性を改善し得る。アーク管端部に隣り合う第２光検出器１０６−２は、アークがそこには生じないこと、ガスが冷えていること、及び光出力が少ない、という理由から、アーク管の、腹が位置付けられる終端位置にはおそらく配置されない。第２光検出器１０６−２は、そうではなく、電極前方の明るいスポット位置に配置され得る。第１光検出器１０６−１及び第２光検出器１０６−２からの出力は、既知の差動アンプ６００の正負の各入力に接続され得る。かくして、差動アンプ６００は正相腹及び負相腹の各位置の間の光量差を表す出力を提供し得る。
【００２８】
各光検出器がランプ１０２から離間され、例えば光が拡散する距離に位置付けられる実施例では、図７に示す如く各光検出器にランプ画像７０２を投射する単数または複数の光学要素７００を放電管５００に隣り合う位置に設け得る。各光学要素７００には、第１及び第２の各光検出器１０６−１、１０６−２に光を結像させる１つ以上の既知のレンズが含まれ得る。各光学要素７００は更にまたは別様には、選択共振モードに関連する波長のみを光検出器に送る構成を有する透過特性を含む１つ以上の光学フィルタを含み得る。それらフィルタには、例えば、１つ以上のレンズまたは１つ以上のランプコンポーネンツ上の個別の要素としてまたはそのコーティングとして構成した既知の干渉フィルタが含まれ得る。それらフィルタは、帰還ループ内に設けた各フィルタに代えて、またはそれらに加えて用い得る。各光検出器に隣り合わせたマスク７０４−１、７０４−２を設け得る。マスクは全体に平坦な不透明部材であり、ランプ画像の単数または複数の腹からの光を光検出器１０６−１、１０６−２に送り、他方、その他入射光を阻止する、関連する光検出器１０６−１、１０６−２と整列する小孔を含み得る。
【００２９】
図８には、本発明に従うガス放電ランプ駆動用の１方法８００のブロック流れダイヤグラム図が示される。例示したブロック流れダイヤグラム図は特定ステップシーケンスを含むものとして示され得る。しかしながら、ステップシーケンスはここで説明する一般的機能の開始方法例を提供するのみであることを理解されたい。各ステップは特に断りのない限り、提示順序で実行する必要はない。
図８の実施例ではランプに対する電力信号は変調入力信号に従い、例えば安定器によって変調８０２され得る。ランプの放出光は検出８０４され、当該検出に応じて電気的帰還信号が提供され得る。選択した音響共振モードでの自励発振は、選択音響共振モードに相当する帰還出力の一部分を変調入力として提供することにより生成８０６され得る。
【００３０】
かくして本発明の１様相によれば、ガス放電ランプ駆動用システムが提供される。本システムは、変調入力を受け且つランプに出力を提供する安定器にして、前記出力が前記変調入力に従い変調される安定器と、光検出器にして、ランプからの放射光受光に応答して電気的な帰還出力を提供する光検出器と、該帰還出力を受ける構成を有する帰還回路と、を含む。帰還回路は、前記帰還出力の、ランプの選択音響共振モードに相当する一部分のみを通過させる少なくとも１つのフィルタを含む。帰還回路は、前記帰還出力の前記一部分を変調入力として前記安定器にカップリングし、それによりシステムを選択音響共振モードで自励発振させる構成を有する。
【００３１】
本発明の他の様相によれば、ガス放電ランプ駆動用のシステムが提供され、該システムは、変調入力を受け且つランプに出力を提供する構成を有する安定器にして、前記出力が前記変調入力に従い変調される安定器と、光検出器にして、ランプからの放射光受光に応答して電気的な帰還出力を提供する光検出器と、前記帰還出力を受ける構成を有する帰還回路と、を含む。帰還回路は、ランプの２長手方向共振モードに相当する帰還出力の一部分のみを通過させるための少なくとも１つのフィルタと、リミット回路と、を含む。帰還回路は、前記帰還出力の前記部分を変調入力として、前記リミット回路により確立される固定振幅と組み合わせ、かくしてシステムを前記２長手方向共振モードで自励発振させる構成を有する。
【００３２】
本発明の他の様相によれば、ガス放電ランプ駆動方法が提供される。本方法には、ランプへの電力信号を変調入力信号に従い変調すること、ランプからの放射光を検出し且つ当該放射光の受光に応じて電気的な帰還出力を提供すること、帰還出力の、選択音響共振モードに相当する一部分を変調入力として提供することにより、選択音響共振モードでの自励発振を生じさせること、が含まれる。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。
【符号の説明】
【００３３】
１０２ ガス放電ランプ
１０４ 安定器
１０４ａ 安定器
１０６ 光検出器
１０６−１ 第１光検出器
１０６−２ 第２光検出器
１０８ 帰還ループ
１１０ 帰還回路
１１０ａ 帰還回路
１１２ 電極
１１６ アーク放電
２０２ ＤＣ電源
２０４ Ｈブリッジ整流子
２０６ コントローラ
２０８ 振幅変調器
３０２ 音響変調器
３０２ プリアンプ
３０４ ハイパスフィルタ
３０６ ローパスフィルタ
３０８ リミット回路
３１０ ベクトル信号アナライザ
３１２ 加算機
５００ アーク放電管
５０２ 波
５０６ 固定位置
６００ 差動アンプ
７００ 光学要素
７０２ ランプ画像
７０４−１、７０４−２ マスク
８００ 方法
８０２ 変調
８０４ 検出
８０６ 生成
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス放電ランプ駆動用のシステムであって、
変調入力を受け、且つ前記ガス放電ランプに出力を提供する構成を有する安定器にして、前記出力が前記変調入力に従い変調される安定器と、
光検出器にして、前記ガス放電ランプからの放出光受光に応じて電気的な帰還出力を提供する構成を有する光検出器と、
前記帰還出力を受ける構成を有する帰還回路にして、前記帰還出力の、ガス放電ランプの選択音響共振モードに相当する一部分のみを通過させるための少なくとも１つのフィルタを含み、前記帰還出力部分を変調入力として前記安定器にカップリングし、かくしてシステムを前記選択音響共振モードで自励発振させるシステム。
【請求項２】
前記帰還回路が、変調入力の振幅を固定水準に維持するリミット回路を含む請求項１のシステム。
【請求項３】
選択音響共振モードがガス放電ランプの２長手方向モードである請求項１のシステム。
【請求項４】
前記少なくとも１つのフィルタがハイパスフィルタ及びローパスフィルタである請求項１のシステム。
【請求項５】
光検出器が、選択音響共振モードの腹に相当する位置でガス放電ランプに隣り合って取り付けられる請求項１のシステム。
【請求項６】
ガス放電ランプからの放射光受光に応じて第２の電気的帰還出力を提供する構成を有する第２の光検出器を含み、前記帰還回路が、前記帰還出力及び前記第２の電気的帰還出力を受ける差動アンプを更に含む請求項１のシステム。
【請求項７】
前記光検出器が、選択音響共振モードの正相腹に相当する位置でガス放電ランプに隣り合って取り付けられ、前記システムが第２の光検出器を更に含み、該第２の光検出器が、前記ガス放電ランプからの放射光受光に応じて第２の電気的帰還出力を提供する構成を有し、前記第２の光検出器が、前記選択音響共振モードの負相腹に相当する位置で前記ガス放電ランプに隣り合って取り付けられる請求項１のシステム。
【請求項８】
ガス放電ランプの画像を投射する少なくとも１つの光学要素を更に含み、光検出器が前記画像の少なくとも一部を受けるよう位置決めされる請求項１のシステム。
【請求項９】
開口をその内部に有する不透明要素から成るマスクを更に含み、光検出器が、前記開口を通してのガス放電ランプからの放射光受光のために位置決めされる請求項８のシステム。
【請求項１０】
ガス放電ランプの駆動システムであって、
変調入力を受け且つ出力をガス放電ランプに提供する構成を有する安定器にして、前記出力が前記変調入力に従い変調される安定器と、
前記ガス放電ランプからの放射光受光に応じて電気的な帰還出力を提供する構成を有する光検出器と、
前記帰還出力を受ける構成を有する帰還回路にして、前記帰還出力の、ガス放電ランプの２長手方向共振モードに相当する一部分のみを通す少なくとも１つのフィルタ及びリミット回路を含み、前記安定器に、前記リミット回路により確立される固定振幅を有する前記変調入力として前記帰還出力の前記一部分を連結し、かくしてシステムをして前記２長手方向共振モードで自励発振せしめる帰還回路と、
を含むシステム。
【請求項１１】
前記光検出器が、選択音響共振モードの腹に相当する位置でガス放電ランプに隣り合って取り付けられる請求項１０のシステム。
【請求項１２】
ガス放電ランプの駆動方法であって、
変調入力信号に従い前記ガス放電ランプに対する電力信号を変調すること、
ガス放電ランプの放射光を検出し、該放射光検出に応じて電気的な帰還出力を提供すること、
前記帰還出力の、前記選択音響共振モードに相当する一部分を前記変調入力として提供することにより、選択音響共振モードでの自励発振を生じさせること、
を含む方法。
【請求項１３】
前記帰還出力の、前記選択音響共振モードに相当する一部分を前記変調入力として提供することにより、選択音響共振モードでの自励発振を生じさせることが、リミット回路を使用して固定水準で前記変調入力の振幅を設定することを含む請求項１２の方法。
【請求項１４】
選択音響共振モードが、ガス放電ランプの２長手方向モードである請求項１２の方法。
【請求項１５】
前記帰還出力の、前記選択音響共振モードに相当する一部分を前記変調入力として提供することにより、選択音響共振モードでの自励発振を生じさせることが、ハイパスフィルタ及びローパスフィルタを使用して帰還出力をフィルタリングすることを含む請求項１２の方法。
【請求項１６】
ガス放電ランプの放射光を検出することが、選択音響共振モードの腹に相当する位置でガス放電ランプに隣り合って取り付けた光検出器を使用しての光検出を含む請求項１２の方法。
【請求項１７】
ガス放電ランプの放射光を検出することが、前記電気的な帰還出力を提供する構成を有する第１の光検出器を使用しての光検出と、第２の電気的な帰還出力を提供する構成を有する第２の光検出器を使用しての光検出とを含み、前記方法が、前記２つの帰還出力を差動アンプの各入力に提供することを更に含む請求項１２の方法。
【請求項１８】
ガス放電ランプの放射光を検出することが、前記電気的な帰還出力を提供する構成を有する第１の光検出器を使用しての光検出にして、前記第１の光検出器が、前記選択音響共振モードの正相腹に相当する位置でガス放電ランプに隣り合って取り付けられる光検出と、前記第２の電気的な帰還出力を提供する構成を有する第２の光検出器を使用しての光検出にして、前記第２の光検出器が、前記選択音響共振コードの負相腹に相当する位置でガス放電ランプに隣り合って取り付けられる光検出とを含む請求項１２の方法。
【請求項１９】
ガス放電ランプの放射光を検出することが、光検出器を使用しての光検出を含み、前記方法が、前記ガス放電ランプの画像を光学要素を用いて前記光検出器上に投射することを更に含む請求項１２の方法。
【請求項２０】
ガス放電ランプの放射光を検出することが、光検出器を使用しての光検出を含み、前記方法が、開口をその内部に有する不透明要素から成るマスクを提供することを更に含み、前記光検出器が、前記開口を貫く光を受けるよう位置決めされる請求項１２の方法。
【請求項１】
ガス放電ランプ駆動用のシステムであって、
変調入力を受け、且つ前記ガス放電ランプに出力を提供する構成を有する安定器にして、前記出力が前記変調入力に従い変調される安定器と、
光検出器にして、前記ガス放電ランプからの放出光受光に応じて電気的な帰還出力を提供する構成を有する光検出器と、
前記帰還出力を受ける構成を有する帰還回路にして、前記帰還出力の、ガス放電ランプの選択音響共振モードに相当する一部分のみを通過させるための少なくとも１つのフィルタを含み、前記帰還出力部分を変調入力として前記安定器にカップリングし、かくしてシステムを前記選択音響共振モードで自励発振させるシステム。
【請求項２】
前記帰還回路が、変調入力の振幅を固定水準に維持するリミット回路を含む請求項１のシステム。
【請求項３】
選択音響共振モードがガス放電ランプの２長手方向モードである請求項１のシステム。
【請求項４】
前記少なくとも１つのフィルタがハイパスフィルタ及びローパスフィルタである請求項１のシステム。
【請求項５】
光検出器が、選択音響共振モードの腹に相当する位置でガス放電ランプに隣り合って取り付けられる請求項１のシステム。
【請求項６】
ガス放電ランプからの放射光受光に応じて第２の電気的帰還出力を提供する構成を有する第２の光検出器を含み、前記帰還回路が、前記帰還出力及び前記第２の電気的帰還出力を受ける差動アンプを更に含む請求項１のシステム。
【請求項７】
前記光検出器が、選択音響共振モードの正相腹に相当する位置でガス放電ランプに隣り合って取り付けられ、前記システムが第２の光検出器を更に含み、該第２の光検出器が、前記ガス放電ランプからの放射光受光に応じて第２の電気的帰還出力を提供する構成を有し、前記第２の光検出器が、前記選択音響共振モードの負相腹に相当する位置で前記ガス放電ランプに隣り合って取り付けられる請求項１のシステム。
【請求項８】
ガス放電ランプの画像を投射する少なくとも１つの光学要素を更に含み、光検出器が前記画像の少なくとも一部を受けるよう位置決めされる請求項１のシステム。
【請求項９】
開口をその内部に有する不透明要素から成るマスクを更に含み、光検出器が、前記開口を通してのガス放電ランプからの放射光受光のために位置決めされる請求項８のシステム。
【請求項１０】
ガス放電ランプの駆動システムであって、
変調入力を受け且つ出力をガス放電ランプに提供する構成を有する安定器にして、前記出力が前記変調入力に従い変調される安定器と、
前記ガス放電ランプからの放射光受光に応じて電気的な帰還出力を提供する構成を有する光検出器と、
前記帰還出力を受ける構成を有する帰還回路にして、前記帰還出力の、ガス放電ランプの２長手方向共振モードに相当する一部分のみを通す少なくとも１つのフィルタ及びリミット回路を含み、前記安定器に、前記リミット回路により確立される固定振幅を有する前記変調入力として前記帰還出力の前記一部分を連結し、かくしてシステムをして前記２長手方向共振モードで自励発振せしめる帰還回路と、
を含むシステム。
【請求項１１】
前記光検出器が、選択音響共振モードの腹に相当する位置でガス放電ランプに隣り合って取り付けられる請求項１０のシステム。
【請求項１２】
ガス放電ランプの駆動方法であって、
変調入力信号に従い前記ガス放電ランプに対する電力信号を変調すること、
ガス放電ランプの放射光を検出し、該放射光検出に応じて電気的な帰還出力を提供すること、
前記帰還出力の、前記選択音響共振モードに相当する一部分を前記変調入力として提供することにより、選択音響共振モードでの自励発振を生じさせること、
を含む方法。
【請求項１３】
前記帰還出力の、前記選択音響共振モードに相当する一部分を前記変調入力として提供することにより、選択音響共振モードでの自励発振を生じさせることが、リミット回路を使用して固定水準で前記変調入力の振幅を設定することを含む請求項１２の方法。
【請求項１４】
選択音響共振モードが、ガス放電ランプの２長手方向モードである請求項１２の方法。
【請求項１５】
前記帰還出力の、前記選択音響共振モードに相当する一部分を前記変調入力として提供することにより、選択音響共振モードでの自励発振を生じさせることが、ハイパスフィルタ及びローパスフィルタを使用して帰還出力をフィルタリングすることを含む請求項１２の方法。
【請求項１６】
ガス放電ランプの放射光を検出することが、選択音響共振モードの腹に相当する位置でガス放電ランプに隣り合って取り付けた光検出器を使用しての光検出を含む請求項１２の方法。
【請求項１７】
ガス放電ランプの放射光を検出することが、前記電気的な帰還出力を提供する構成を有する第１の光検出器を使用しての光検出と、第２の電気的な帰還出力を提供する構成を有する第２の光検出器を使用しての光検出とを含み、前記方法が、前記２つの帰還出力を差動アンプの各入力に提供することを更に含む請求項１２の方法。
【請求項１８】
ガス放電ランプの放射光を検出することが、前記電気的な帰還出力を提供する構成を有する第１の光検出器を使用しての光検出にして、前記第１の光検出器が、前記選択音響共振モードの正相腹に相当する位置でガス放電ランプに隣り合って取り付けられる光検出と、前記第２の電気的な帰還出力を提供する構成を有する第２の光検出器を使用しての光検出にして、前記第２の光検出器が、前記選択音響共振コードの負相腹に相当する位置でガス放電ランプに隣り合って取り付けられる光検出とを含む請求項１２の方法。
【請求項１９】
ガス放電ランプの放射光を検出することが、光検出器を使用しての光検出を含み、前記方法が、前記ガス放電ランプの画像を光学要素を用いて前記光検出器上に投射することを更に含む請求項１２の方法。
【請求項２０】
ガス放電ランプの放射光を検出することが、光検出器を使用しての光検出を含み、前記方法が、開口をその内部に有する不透明要素から成るマスクを提供することを更に含み、前記光検出器が、前記開口を貫く光を受けるよう位置決めされる請求項１２の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１２９５１９（Ｐ２０１１−１２９５１９Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７５８４７（Ｐ２０１０−２７５８４７）
【出願日】平成２２年１２月１０日（２０１０．１２．１０）
【出願人】（３９４００１６８５）オスラム・シルバニア・インコーポレイテッド (68)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１０日（２０１０．１２．１０）
【出願人】（３９４００１６８５）オスラム・シルバニア・インコーポレイテッド (68)
【Ｆターム（参考）】
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