KR0181989B1 - 저압 방전 램프의 동작용 회로 - Google Patents

저압 방전 램프의 동작용 회로

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타실로 다우너;랄프 프레준
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Abstract

저압 방전 램프(18)의 고주파 동작을 위한 회로 장치는 주정류기(10), 주정류기에 연결된 무선 장해 방지 필터(12), 주정류기(10)의 직류 전류 출력에 연결되고 인덕턴스(Lk)와 함께 두개의 교류 스위칭 트랜지스터 (T1, T2)를 갖는 RF인버터(14), 두개의 트랜지스터(T1, T2) 사이에 있는 트리거회로 및 중앙탭을 포함한다. 필터 커패시터(Cs)는 RF 인버터(14)의 두개의 트랜지스터(T1, T2)의 스위칭 경로에 병렬 연결된다. 직렬 공진 회로(16)는 저압 방전 램프(18)에 할당되고, 공진 인덕턴스(L3), 결합 커패시터(C3), 및 램프에 병렬인 공진 커패시턴스를 포함한다. 저압 방전 램프(18)를 위한 연결라인은 한편으론 공진 인덕턴스(L3)를 경유하는 제1전극(E1)으로부터 중앙탭으로 그리고 다른편으론, 필터 커패시터(Cs)와 직렬로 직류 전류 전방 방향에 연결되고 제1 및 제2 다이오드(D1, D2)를 포함하는 다이오드 직렬 회로의 중앙탭을 경유하여 제2전극(E2)으로부터 주정류기(10)의 각기 양 및 음의 단자로 이끈다. 저압 방전램프(18)에 할당된 직렬 공진 회로(16)의 램프에 병렬인 커패시턴스는 두 개의 병렬 연결된 커패시터(CR1, CR2)를 포함하는데, 램프에 병렬인 커패시터(CR1, CR2)의 하나(CR2)는 필터 커패시터(CS)의 양 또는 음의 단자에 직접적으로 연결된다.

Description

저압 방전 램프의 동작용 회로
제1도는 제1실시예에서 회로의 블록 회로 다이어그램.
제2도는 제1도 회로의 회로 다이어그램.
제3도는 공통 펌프 브랜치(branch)를 가지는 다수의 병렬 연결된 저압 방전 램프를 동작시키기 위한 또다른 실시예의 회로의 블록 회로 다이어그램.
제4도는 각각의 펌프 브랜치를 가지는 다수의 병렬 연결된 저압 방전 램프를 동작시키기 위한 또다른 실시예의 회로의 블록 회로 다이어그램.
제5도는 공통의 펌프 브랜치를 가지는 다수의 직렬 연결된 저압 방전 램프를 동작시키기 위한 또다른 실시예의 회로의 블록 회로 다이어그램.
제1도에 도시된 블록 회로 다이어그램에서, 고주파수 필터 또는 무선 간섭 억제 필터(12)는 주정류기(10)의 출력에 연결되거나 또는 거꾸로 연결되고, 필터 다음에는 2개의 교류 스위칭 트랜지스터(T1및 T2)를 가진 RF 인버터(14)와 두 개의 트랜지스터(T1및 T2) 사이에 중앙탭(M)(제2도)을 가지는 트리거 회로가 온다. 저압 방전 램프(18)는 제2도에서 16으로 표시된 직렬 공진 회로를 통하여 두 개의 트랜지스터 또는 스위칭 트랜지스터(T1및 T2)의 중앙탭(M)과 무선 간섭 억제 필터(12)의 양의 단자 사이에 연결된다. RF 인버터(14)의 두 입력 사이에 연결된 필터 커패시터(CS)는 필터 커패시터의 음의 단자가 무선 간섭 억제 필터(12)의 음의 단자에 연결된다.
필터 커패시터의 양의 단자는 직렬로 그리고 직류 전류 순방향으로 연결된 D1및 D2를 포함하는 다이오드 회로를 경유하여 무선 간섭 억제 필터(12)의 양의 단자에 연결된다. 인덕턴스(LK)는 제1다이오드(D1) 및 무선 간섭 억제 필터(12)의 양의 단자 사이에 위치된다.
만약 주전압이 CS전압 반 이하로 떨어지면 인덕턴스(LK)는 필터 커패시터(CS)를 충전하기 위하여 사용하고, 반면 제1다이오드(D1) 및 제2다이오드(D2)는 RF 인버터(14)의 반주기동안 필터 커패시터(CS)가 충전되고, 다른 반주기에서 전류가 주전압으로부터 얻어지도록 제공하기 위하여 사용한다.
다이오드(D2)에 병렬 연결된 커패시터(CK)는 보다 쉬운 RF 인버터(14)의 백스윙(backswing)을 만들고 회로의점화성을 개선한다. 제1다이오드(D1)에 병렬 연결된 부가적인 커패시터(CF)는 무선 간섭 억제를 제공한다. 저압 방전 램프(18)의 제1전극(E1)은 인덕턴스(L3) 및 커패시터(C3)를 경유하여 RF 인버터의 중앙탭(M)에 연결되고, 저전압 방전 램프(18)의 제2전극(E2)은 제1다이오드(D1) 및 제2다이오드(D2) 사이에 배치되는 탭 또는 베이스 포인트(W11)에 연결된다. 점화 회로(20)는 전극 E1및 E2의 각각의 출력에 연결된다.
램프에 병렬인 공진 커패시턴스는 2개의 커패시터(CR1및 CR2)를 포함하고, 거기서 제1커패시터(CR1)는 베이스 포인트(W11)를 경유하여 저압 방전 램프(18)의 2개의 전극(E1및 E2)을 서로 연결하고, 제2커패시터(CR2)는 제1커패시터(R1)에 병렬로 연결되지만 제2다이오드(D2)의 출력측에 연결된다.
제2도에서, 제1도 변형 실시예가 도시된다. 회로 장치의 회로 다이어드램에서, 무선 간섭 억제 필터(12)는 주정류기(10)의 양 또는 음의 단자에 연결된다. 이 필터는 각각 150nF의 커패시턴스를 갖는 2개의 커패시터(Cπ1및 Cπ2)와 및 2개의 커패시터 Cπ1및 Cπ2를 연결하는 680μH의 인덕턴스(Lπ)를 포함한다.
필터 커패시터(CS)의 음의 단자는 무선 간섭 억제 필터(12)를 경유하여 주정류기(10)의 음의 단자에 연결되고, 반면 필터 커패시터(CS)의 양의 단자는 제2다이오드(Ds) 및 제2다이오드에 병렬 연결된 커패시터(CK)를 경유하여 저압 방전 램프(18)의 제2전극(E2)에 연결되고, 제4다이오드(D4)를 경유하여 무선 간섭 억제 필터(12)에 연결된다. 제2다이오드(D2)는 필터 커패시터(CS)를 제1다이오드(D1), 470μH의 인덕턴스를 가지는 쵸크(LK) 및 무선 간섭 억제 필터(12)를 통하여 주정류기(10)의 양의 단자에 연결한다. 제1다이오드(D1)에 병렬 연결된 커패시터(CF)는 대략 1 내지 5nF의 커패시턴스를 갖는다. RF 인버터(14)는 한편으로는 제2다이오드(D2) 및 필터 커패시터(CS)의 양의 단자 사이에 연결되고, 다른 한편으로는 무선 간섭 억제 필터(12)를 경유하여 주정류기(10)의 음의 단자에 연결된다. 푸쉬풀 주파수 생성기(14)의 중앙탭(M)은 인덕턴스(L3) 및 커패시터(C3)를 경유하여 저압 방전 램프(18)의 제1전극(E1)에 연결된다. 램프에 병렬인 커패시터(CR1및 CR2)와, 인덕턴스(L3) 및 커패시터(C3)는 저압 방전 램프(18)와 연관된 직렬 공진 회로(16)를 형성한다.
전극(E1및 E2)의 다른 두 개의 단자에 연결된 점화 회로(20)는 전극(E1및 E2)에 병렬인 두 개의 직렬 연결된 커패시터(C4및 C5)를 갖는다 ; 온도 종속 저항기(R4)는 하나의 커패시터(C4)에 병렬이다. 커패시터(C4및 C5)를 포함하는 직렬 회로는 CR1및 CR2를 포함하는 총 공진 커패시턴스에 이바지한다.
제3도 내지 제5도는 두 개 이상의 저압 방전 램프(18, 18n)가 동작되는 회로 장치를 도시한다.
제3도에서, 회로는 두 개 이상의 병렬 연결된 저압 방전 램프(18 및 18n) 동작을 도시하고, 저압 방전 램프 모두는 공통 펌프 브랜치로 동작도이다. 하나의 점화 회로(20n), 각각 제1커패시터(CR1및 CR2)에 병렬로 접속된 하나의 부가적인 커패시터(CR1n및 CR2n), 및 하나의 램프 쵸크(L3n) 및 그것의 커플링 커패시터(C3n)는 추가의 저항 방전 램프(18n)를 위해 제공된다.
제4도는 각가의 펌프 브랜치를 가진 두 개 이상의 병렬 연결된 저압 방전 램프(18n)를 위한 회로 장치를 도시한다. 제3도의 실시예와 차이점은 또다른 커패시터(CR1n)가 또다른 펌프 브랜치에 연결되는 것이다. 또다른 펌프 브랜치는 제1펌프 브랜치에 병렬 연결되고, 또다른 인덕턴스(LKn), 다이오드 직렬 회로 D1n및 D2n, 및 각각의 병렬 연결된 커패시터(Ckn및 CFn)를 포함한다.
직렬로 연결된 두 개 이상의 저압 방전 램프(18, 18n)의 한가지 실시예는 제5도에 도시된다. 직렬 연결된 저압 방전 램프(18 및 18n) 모두는 하나의 분배된 점화 회로(20)를 갖는다. 제1도 실시예와의 차이는 제1저압 방전 램프(18)의 제1전극(E1)이 또다른 저압 방전 램프(18n)의 제2전극(E2n)에 직렬 연결되고, 갈바니 전기적으로 분리된 예열기에 연결된다. 갈바니 전기적으로 분리된 예열기는 램프 쵸크(L3) 상에 부가적인 코일(L3n)을 포함한다.
다음 성분 목록은 120V 교류 전압에 연결된 20W 소형 형광 램프를 동작하기 위한 회로 장치에 사용된 회로 엘리먼트를 도시한다.
본 발명은 일반적으로 청구범위 1항 서문에서 한정하는 바와 같이, 하나 이상의 병렬 또는 직렬 연결된 저압 방전 램프를 고주파수에서 동작시키기 위한 회로에 관한 것이다.
상기 회로는 유럽 특허출원 제0 395 776호에 공지되었다. 그러나, 상기 회로는 다음과 같은 결점이 있다.
첫째로, 교류 전압측에서 필수적인 고속 브릿지 정류기 및 값비싼 무선 간섭 억제 필터와 더불어, 램프 베이스부에서 부가적인 리미터 다이오드 때문에 높은 가격 및 보다 큰 공간이 요구된다. 둘째로, 상기 회로는 높은 램프 발화 및 점화 전압과 연관된 상대적으로 낮은 주전압에는 적당하지 않다. 그 이유는 전체 공진 커패시턴스가 램프와 병렬 접속되어 결국 높은 발화와 점화 전압을 만드는데 필요한 변환된 아이들(idle) 출력이 정류된 주전압의 순시값의 함수와 같이 매우 크게 변조되기 때문이다.
그러므로, 본 발명의 목적은 기술적으로 간단한 수단을 가지며 간섭방사가 증가하지 않으며 전력손실이 부가적으로 낮으면서도 회로의 역률이 증가하며 보호회로 없이도 동작을 신뢰할 수 있는 전술한 형식의 회로를 제공하고자 하는 것이다.
전술한 형식의 회로에서 본 발명의 목적은, 각각 저압 방전 램프(18)에 할당된 직렬 공진 회로(16)의 램프와 병렬인 커패시턴스가 다수의 병렬 연결된 커패시터(CR1, CR2)로 분리되고, 커패시터(CR1, CR2) 중 하나의 커패시터(CR2)가 필터 커패시터(CS)의 양(+) 또는 음(-)의 단자에 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 저압 방전램프를 고주파수에서 동작시키기 위한 회로에 의해 달성된다. 다른 바람직한 특징은 종속항에 기술되어 있다.
바람직하고 유리한 실시예에 따르면, 램프 전류의 변조 및 고조파의 생성은 커패시터가 다이오드 직렬 회로의 제2다이오드에 병렬로 접속되면 더욱 감소된다.
더욱이, 무선 간섭 억제는 제1다이오드에 병렬로 접속된 추가의 커패시터에 의해 이루어질 수 있다.
바람직하게, 각각의 저압 방전 램프에 할당된 직렬 공진 회로의 커패시턴스는 병렬 연결된 2개의 커패시터에 의해 형성된다 ; 다음 부등식은 두 개의 커패시터((CR1, 및 CR2)(필터 커패시터에 연결된)의 커패시턴스 사이의 비율에 적합하다.
회로의 특히 바람직한 실시예는, 무선 간섭 억제 필터(12)가 주정류기(10) 다음에 배치되고, 필터 커패시터(CS)뿐 아니라, 인덕턴스(LK), 제1다이오드(D1) 및 제2다이오드(D2)가 상기 무선 간섭 억제 필터(12)의 출력들 사이에 직렬 연결되고, RF 인버터(14)가 제2다이오드(D2) 및 필터 커패시터(CS)간의 단자 포인트와 상기 무선 간섭 억제 필터(12)의 하나의 출력 사이에 위치되고, 저항기(R1) 및 커패시터(C1)가 제2다이오드(D2) 및 필터 커패시터(CS)간의 단자 포인트와 상기 무선 간섭 억제 필터(12)의 하나의 출력사이에 직렬로 배치되고, 양방향 사이리스터 다이오드(DIAC)가 저항기(R1) 및 커패시터(C1) 사이에 존재하는 단자 포인트와 제2트랜지스터(T2)의 게이트 사이에 직렬로 연결되고, 직렬 공진 회로(16)가 중앙탭(M)과, 제1다이오드(D1) 및 제2다이오드(D2) 사이에 존재하는 포인트 사이 램프에 병렬인 하나의 커패시터(CR1)에 연결되고, 제2다이오드(D2) 및 필터 커패시터(CS) 사이에 위치된 포인트에 의해 램프와 병렬인 다른 커패시터(CR2)에 연결되고, 커패시터(CK)가 제2다이오드(D2)에 병렬 연결되고, 저압 방전 램프 또는 램프(18)가 상기 램프에 병렬인 제1커패시터(CR1)와 병렬 연결되고, 또 다른 저항기(R3)가 제2다이오드(D2) 및 필터 커패시터(CS) 및 중앙탭(M) 사이에 연결되고, 저항기(R2) 및 또다른 커패시터(C2)가 직렬로 연결되고 또다른 저항기(R3)와 병렬로 연결되고, 두 개의 커패시터(C4, C5)가 직렬로 연결되고 저압 방전 램프(18)에 병렬 연결되고, 저항 변화가 온도에 영향을 받는 연속적인 자동 조정식 저항기(R4)가 제4커패시터(C4)에 연결되고, 제3다이오드(D3)가 제1저항기(R1) 및 제1커패시터(C1) 및 중앙탭(M) 사이에 직렬 연결되고, 필터 커패시터(CS)의 양의 단자가 제4다이오드(D4)를 경유하여 무선 간섭 억제 필터(12)에 연결되는 것을 특징으로 하는 회로 장치로 제한되고, 상기 각각의 구성 요소는 다음 열거 사항에 부합한다.
다른 실시예에서, 적당한 코일이 주어진 다른 두 개의 커패시터는 적당하게 변형된 예열 커패시터에 의해 대체될 수 있다.
본 발명에 따른 변형은 펌프 회로를 포함하는데, 펌프 회로에서, 무선 간섭 억제 필터의 출력측상 정류된 교류 주전압의 양(+)의 단자는 순방향으로 극성이 결정된 고속의 제1다이오드를 경유하여 램프의 베이스부에 연결된다. 이 램프의 베이스부는 순방향으로 극성이 결정된 제2다이오드를 경유하여 필터 커패시터의 양(+)의 단자에 연결된다.
이것은 RF 인버터의 1/2 주기동안 전류가 주전압으로부터 얻어지게 하며, 다른 1/2 주기동안 필터 커패시터를 충전(펌핑)한다. 제1다이오드 앞에 쵸크를 두고 제2다이오드와 병렬로 커패시터를 연결함으로써, 주전압이 필터 커패시터 전압의 1/2 이하로 떨어질 때, 충전 과정은 방해받지 않는다. 특히 점화할 동안의 과충전 또는 전압 과부하는 상기 회로에서, 펌프 과정이 감소하고 램프에 병렬인 공진 커패시턴스가 최소한 두 개의 커패시터로 분리되고, 두 개의 커패시터의 최소한 하나는 필터 커패시터의 양(+) 또는 음(-)의 단자에 직접적으로 연결되도록 제공함으로써 방지된다. 이것은 회로의 점화성을 현저히 나빠지게 하지 않고 상기 커패시터에서 과전압을 방지할 뿐 아니라 램프 전류의 변조를 감소시킨다.
또다른 개선점은, 제1다이오드에 병렬로 커패시터를 연결함으로써 얻어진다. 제1다이오드를 경유하는 전류는 고조파가 많고, 특히 1MHz 범위에서 주로 무선 간섭을 일으킨다. 대략 1 내지 5nF의 커패시턴스를 갖는 커패시터는 동작 주파수(50kHz)에서 고조파의 뚜렷한 감소를 일으키고, 그러므로 무선 간섭의 현저한 감소를 일으킨다.
본 발명의 또다른 이익 및 특징은 참조되는 다음의 다양한 실시예의 도시 및 도면으로부터 명백하게 될 것이다.

Claims (9)

  1. 주정류지(10) ; 상기 주정류기(10)에 연결된 무선 간섭 억제 필터(12) ; 상기 주정류기(10)의 직류 전류 출력에 연결되고 교류 스위칭 트랜지스터(T1및 T2), 인덕턴스(LK), 트리거 회로 및 두 개의 트랜지스터(T1, T2) 사이 중앙탭(M)을 갖는 RF 인버터(14) ; 상기 RF 인버터(14)의 2개의 트랜지스터(T1, T2)의 스위칭 경로에 병렬인 필터 커패시터(CS) ; 하나의 저압 방전 램프(18)에 각각 할당되고, 공진 인덕턴스(L3), 커플링 커패시터(C3), 및 상기 램프에 병렬인 공진 커패시턴스를 포함하는 하나 이상의 직렬 공진 회로(16) ; 상기 저압 방전 램프(18)의 제1전극(E1)의 제1라인이 공진 인덕턴스(L3)를 경유하여 중앙탭(M)에 연결되고, 저압 방전 램프(18)의 제2전극(E2)의 하나의 다른 라인이 필터 커패시터(CS)에 대해 직류 전류의 순방향으로 직렬 연결된 다이오드 직렬 회로의 중앙탭을 경유하여 주정류기(10)의 양(+) 또는 음(-)의 단자에 연결되고, 제1 및 제2다이오드(D1, D2)를 포함하는 저압 방전 램프용 연결 라인을 갖는, 서로 병렬 또는 직렬로 연결된 하나 이상의 저압 방전 램프(18)를 고주파에서 동작하기 위한 회로 장치에 있어서, 각각 저압 방전 램프(18)에 할당된 공진 회로(16)의 램프와 병렬인 커패시턴스는 다수의 병렬 연결된 커패시터(CR1, CR2)로 분리되고, 상기 커패시터(CR1, CR2) 중 하나의 커패시터(CR2)는 필터 커패시터(CS)의 양(+) 또는 음(-)의 단자에 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 회로장치.
  2. 제1항에 있어서, 하나의 커패시터(CK)는 다이오드 직렬 회로의 제2다이오드(D2)에 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 회로장치.
  3. 제1항에 있어서, 하나의 커패시터(CF)는 다이오드 직렬 회로의 제1다이오드(D1)에 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 회로장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 각각 저압 방전 램프(18)에 할당된 직렬 공진 회로(16)의 램프와 병렬인 커패시턴스는 두 개의 병렬 연결된 커패시터(CR1및 CR2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로장치.
  5. 제4항에 있어서, 부등식(0.5CR1/CR22)은 램프와 병렬인 커패시터(CR1및 CR2)의 커패시턴스 비율에 적용하는 것을 특징으로 하는 회로장치.
  6. 제5항에 있어서, 무선 간섭 억제 필터(12)는 주정류기(10) 다음에 배치되고 ; 필터 커패시터(CS) 뿐 아니라, 인덕턴스(LK), 제1다이오드(D1) 및 제2다이오드(D2)는 상기 무선 간섭 억제 필터(12)의 출력들 사이에 직렬 연결되고 ; RF 인버터(14)는 제2다이오드(D2) 및 필터 커패시터(CS)간의 단자포인트와 상기 무선 간섭 억제 필터(12)의 하나의 출력 사이에 위치되고 ; 저항기(R1) 및 커패시터(C1)는 제2다이오드(D2) 및 필터 커패시터(CS)간의 단자 포인트와 상기 무선 간섭 억제 필터(12)의 하나의 출력 사이에 직렬로 배치되고 ; 양방향 사이리스터 다이오드(DIAC)는 저항기(R1) 및 커패시터(C1) 사이에 존재하는 단자 포인트와 제2트랜지스터(T2)의 게이트 사이에 직렬로 연결되고 ; 직렬 공진 회로(16)는 중앙탭(M)과, 제1다이오드(D1) 및 제2다이오드(D2) 사이에 존재하는 포인트 사이 램프에 병렬인 하나의 커패시터(CR1)에 연결되고, 제2다이오드(D2) 및 필터 커패시터(CS) 사이에 위치된 포인트에 의해 램프와 병렬인 다른 커패시터(CR2)에 연결되고 ; 커패시터(CK)는 제2다이오드(D2)에 병렬 연결되고 ; 저압 방전 램프 또는 램프(18)는 상기 램프에 병렬인 제1커패시터(CR1)와 병렬 연결되고 ; 또다른 저항기(R3)는 제2다이오드(D2) 및 필터 커패시터(CS) 및 중앙탭(M) 사이에 연결되고 ; 저항기(R2) 및 또다른 커패시터(C2)는 직렬로 연결되고 또다른 저항기(R3)와 병렬로 연결되고 ; 두 개의 커패시터(C4, C5)는 직렬로 연결되고 저압 방전 램프(18)에 병렬 연결되고, 저항 변화가 온도에 영향을 받는 연속적인 자동 조정식 저항기(R4)는 제4커패시터(C4)에 연결되고 ; 제3다이오드(D3)는 제1저항기(R1) 및 제1커패시터(C1) 및 중앙탭(M) 사이에 직렬 연결되고 ; 필터 커패시터(CS)의 양의 단자는 제4다이오드(D4)를 경유하여 무선 간섭 억제 필터(12)에 연결되는 것을 특징으로 하는 회로장치.
  7. 제6항에 있어서, 각각의 구성 요소는 다음 열거 사항에 부합되는 것을 특징으로 하는 회로장치.
  8. 제2항, 제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 전극(E1, E2)에 연결된 램프에 평행인 두 개의 커패시터(CR1, CR2) 중 커패시터(CR1)는 저압 방전 램프(18)에 적용된 적당하게 변조된 예열 커패시터(C4, C5)에 의해 대체되는 것을 특징으로 하는 회로장치.
  9. 제1항, 제2항, 제3항, 제5항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 커플링 커패시터(C3)는, 공진 인덕턴스와 램프에 병렬인 다른 커패시터(CR2) 및 공진 인덕턴스(L3)의 접합 포인트 사이, 또는 램프와 병렬인 다른 커패시터(CR2) 및 공진 인덕턴스(L3)의 접합 포인트와 램프에 병렬인 제1커패시터(CR1) 및 제1전극(E1)의 접합부 사이, 또는 제1 및 제2다이오드(D1, D2) 및 램프에 병렬인 하나의 커패시터(CR1) 접합 포인트와 제2전극(E2) 사이, 또는 공진 인덕턴스(L3)와 중앙탭(M) 및 다른 저항기(R3)의 접합 포인트 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 회로장치.
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