KR100266244B1 - 고-주파수 전류에 의한 저-압 수은 방전 램프 작동용 회로 장치 - Google Patents

고-주파수 전류에 의한 저-압 수은 방전 램프 작동용 회로 장치 Download PDF

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마르티누스 요한네스 데비옐 아드리아누스
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요트.게.아. 롤페즈
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Abstract

본 발명은 고-주파수 전류에 의해 저-압 수은 방전 램프를 동작시키기에 적합하고,
- 공급 전압으로부터 고-주파수 전류를 발생시키기 위한 회로(I) 및,
- 변조 주파수 f에 대한 고-주파수 전류의 진폭의 실제 스퀘어-파 변조를 위한 변조기(II)를 포함하는 회로 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따라, 상기 회로 장치에는 상기 저-압 수은 방전 램프 양단의 재-점화 전압의 진폭을 전압 Vi으로 제한하기 위한 회로(V)가 제공되었다. 이에 의해, 상기 회로 장치에 의해 동작되는 램프에 의해 야기된 적외선 시스템에 의한 간섭이 실제로 최대로 억제된다.

Description

고주파수 전류에 의한 저압 수은 방전 램프 작동용 회로 장치
제1도는 본 발명에 따른 회로 장치의 실시예의 구성의 도시도.
제2도는 보다 상세한 제1도의 실시예도.
제3a도 내지 제3f도는 시간의 함수로서 저압 수은 램프 양단의 실질상 정방형 파로 변조된 고주파수 전압을 볼트로 표시한 진폭의 3가지 상이한 형태도 및 , 시간의 함수로서 상기 저압 수은 랩프의 와트로 표시한 광속의 3가지 수반된 형태도.
제4도는 전극이 없는 저압 수은 램프에 의해 방사된 적외선 신호의 전력의 주파수 스펙트럼도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
K1, K2 : 입력단자 II : 변조기
IV : 램프 S1, S2 : 스위칭 소자
L : 변압기 L3A, L3B : 변압기 L의 2차 권선
본 발명의 고주파수 전류에 의해 저압 수은 방전 램프를 동작시키기에 적합하고,
- 공급 전압으로부터 고주파수 전류를 발생시키기 위한 회로 및,
- 고주파수 전류의 진폭을 변조 주파수 f에 의해 실질상 정방형 파로 변조하는 변조기를 포함하는 회로 장치에 관한 것이다.
이러한 회로 장치는 미합중국 특허 제4,219,760호에서 공지되었다.
램프 동작동안, 실질상 정방형 파로 변조된 고주파수 전압이, 본원에서, 이하 램프로서 언급될 저압 수은 방전 램프 양단에 나타난다. 상기 램프 양단의 고주파수 전압의 실질상 정방형 파 변조의 주파수 및 위상은 고주파수 전류의 실질상 정방형 파 변조의 주파수 및 위상과 동일하다. 상기 램프는 고주파수 전압에 의해 재-점화되는데, 상기 전압은 실질상 정방향 파 변조된 고주파수 전압의 매 정방형 파의 시작에서, 재-점화 전압으로서 작용한다. 그 후에, 상기 고주파수 전압의 진폭은 상기 램프가 도전된다는 사실로 인해 램프에 의존하는 실질상 일정한 값으로 감소하고, 상기 고주파수 전압은 정방형 파 동안 고주파수 전류가 램프를 통해 흐르게 한다. 상기 고주파수 전압의 실질상 정방형 파 변조의 각 싸이클의 나머지 부분에서는, 상기 램프 양단에는 접압이 실질상 존재치 않고 상기 램프를 통해 전류가 실질상 흐르지 않는다. 상기 고주파수 전압의 실질상 정방형 파 변조의 듀티싸이클(duty cycle, δ)을 조정함으로써, 상기 램프는 조광(調光)된다. 이런 조광법은 발광 효율이 비교적 크며 광속과는 실질상 무관하다는 것이 발견되었다.
이런 종래 기술에 따른 회로 장치가 사용될 경우, 재-점화 전압의 진폭은 매정방형 파의 시작에서 비교적 높은 값을 취하며, 따라서 상기 램프가 빨리 재-점화된다. 그러나, 재-점화 전압의 상기 비교적 큰 진폭은 회로 장치의 수명에 악영향을 주고 또한 큰 진폭을 가진 순간적인 광 펄스를 야기시킨다. 상기 광 펄스는 적외선 광도 포함하기 때문에, 상기 펄스는 예를 들어, 적외선 원격 제어 시스템 또는 오디오 전송 시스템과 같은 적외선 시스템에 대한 간섭 신호를 조성한다.
본 발명의 목적은 특히, 회로 장치에서 동작되는 램프의 광속이 광범위에 걸쳐 비교적 큰 발광 효율로 조정될 수 있고, 상기 램프에 의해 야기되는 적외선 시스템과의 간섭의 정도가 매우 낮은 회로 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 상기 목적은 서두에 언급된 종류의 회로 장치에 상기 램프 양단의 재-점화 전압을 전압 Vi으로 제한하는 회로를 추가로 제공함으로써 달성된다.
재-점화 전압이 더 낮은 값으로 제한되는 것에 비례하여, 재-점화 결과로서 발생하는 광 펄스의 진폭이 더 큰 범위로 감소하거나, 심지어 광 펄스 자체가 실질상 완정히 사라지는 것이 발견되었다. 상기 광 펄스의 진폭이 감소하면, 상기 램프의 주위에서 사용되는 적외선 시스템과의 간섭도 또한 크게 감소된다.
고주파수 전압의 실질상 정방형 파 변조된 정방형 파의 비교적 긴 지속 기간은, 재-점화 전압의 진폭이 비교적 낮은 값으로 제한될 경우에도, 램프 재-점화하는데 필요한 지속 기간을 가능한 비교적 길게 선택하는 것을 가능하게 한다. 정방형 파의 지속 기간은, 소정의 듀티 싸이클 δ에 대해 변조 주파수 f를 비교적 낮게 할 경우에 비교적 길며, 따라서 적외선 시스템과의 간섭을 제한하기 위해서는 상기 변조 주파수 f를 비교적 낮게 선택하는 것이 바람직하다. 그러나, 대략 100Hz 이하의 변조 주파수로 동작되는 램프에 의해 방사된 광은 인간의 눈에 불쾌하게 받아들여진다는 사실에 의해, 변조 주파수 f의 실제 하한(lower limit)이 설정된다.
또한, 상기 변조 주파수가 비교적 낮고 상기 듀티 싸이클 δ가 비교적 작은 경우에, 상기 램프를 통한 전류는 상기 변조의 각 주기에서 비교적 긴 시간 간격동안 실제로 제로이다. 상기 변조 주파수가 비교적 낮고 상기 듀티 싸이클 δ이 비교적 작은 경우에는, 상기 램프를 통한 전류가 비교적 긴 시간 간격동안 실제로 제로이기 때문에, 상기 램프의 플라즈마내의 비교적 많은 대전된 입자가 재결합하여, 상기 램프의 재-점화를 비교적 어렵게 한다. 실제로, 대부분의 경우에, 심지어 듀티 싸이클(δ)이 비교적 작은 경우에도, 상기 변조 주파수가 100Hz 에서 10KHz까지의 범위내에서 선택되어지는 경우에는, 적외선 시스템과의 간섭의 효과적인 억제가 실현되도록 상기 재-점화 전압을 제한하는 것이 가능하다는 것이 밝혀졌다.
실제로, 모든 램프 온도에 대해 상기 재-점화 전압의 적합한 한도(limitation)가 매우 좁은 범위에서 선택되어야 하고 상기 재-점화 전압의 상기 적합한 한도가 온도에 의존한다는 것이 밝혀졌다. 상기 재-점화 전압의 적합한 한도는, 본원에서, 상기 램프가 충분히 빨리 점화될 수 있으면서 상기 램프에 의해 야기되는 적외선 시스템과의 간섭이 매우 적은 전압 Vi를 의미하는 것이다. 상기 적합한 값에 관련된 전압 Vi의 작은 상승은 적외선 시스템과의 간섭의 강한 증가를 초래하는 반면에, 상기 적합한 값에 관련된 전압 Vi의 작은 감소는 상기 램프를 재-점화하는데 필요한 시간이 크게 증가하거나 또는 상기 램프가 정방형 파의 지속기간내에 재-점화되지 않음을 의미한다.
상기 재-점화 전압의 적합한 한도에 대해 관찰된 온도 의존성의 결과는, 상기 램프 온도가 램프 시동 후에 일정한 동작 온도까지 증가될 때, 상기 적합한 한도가 계속해서 적응화 되어야 한다는 것이다. 상기 문제는 상기 재-점화 전압을 제한하는 전압 Vi를 시간에 의존하도록 함으로써 해소될 수 있음이 밝혀졌다. 예를 들어, 실질상 정방형 파 변조된 고주파수 전압의 매 정방형 파의 시작에서 상기 전압 Vi의 값이 점진적으로 증가하면, 램프는 적외선 시스템과의 간섭을 실질상 야기시키지 않고도 상이한 온도(및 그에 따른 상기 재-점화 전압의 진폭의 상이한 최대값)에서 재-점화될 수 있다는 것이 밝혀졌다.
램프-점화의 결과로서, 상기 램프 양단의 상기 고주파수 전압의 진폭은, 상기 램프가 재-점화되고 상기 고주파수 전압의 상기 진폭이 실질상 일정하게 되는 정방형 파의 부분보다, 매 정방형 파의 시간 간격 Δt1 동안이 더 높다. 상기 시간 간격 Δt1은 단순한 방식으로 전자적으로 측정될 수 있고, 이것은 재-점화의 지속 시간에 대한 척도이다. 상기 재-점화의 지속 시간과 상기 재-점화에 의해 야기된 적외선 시스템과의 간섭은 서로 관련되기 때문에, 상기 시간 간격 Δt1이 전압 Vi을 통해 제어되도록 하여 램프 재-점화를 또한 제어할 수 있다. 이 때 상기 시간 간격 Δt1은, 상기 램프가 수반된 전압 Vi에서 매우 빨리 재-점화되고 동시에 적외선 시스템과의 소량의 간섭만이 야기되는 값으로 제한되어야 한다. 상기 시간 간격 Δt1 대신에, 예를 들어, 실질상 정방형 파 변조된 고주파수 전압의 정방형 파의 시작과, 상기 정방형 파에서 램프가 재-점화되고 상기 고주파수 전압의 진폭이 실질상 일정하게 되는 순간 사이의 시간 간격과 같이, 램프 재-점화의 지속 시간에 대한 척도인 다른 시간 간격을 제어하는 것도 가능하다.
적외선 시스템과의 간섭은, 실질상 정방형 파 변조된 고주파수 전압의 매 정방형 파의 시작에서 램프 재-점화의 불충분한 제어의 결과로서 발생하는 광 펄스에 의해서 뿐만 아니라, 매 정방형 파의 끝에서 광속의 너무 빠른 감소에 의해서도 야기될 수 있다. 램프를 통한 고주파수 전류의 진폭이, 주파수 f에 속하는 1싸이클의 어느 정도의 부분(substantial portion)을 형성하는 시간 간격동안 실질상 값 제로로 점진적으로 감소된다면, 상기 광속 또한 이 시간 간격동안 실질상 값 제로로 점진적으로 감소된다는 것이 발견되었다. 매 정방형 파의 끝에서 상기 광속의 상기 점진적인 강하는 적외선 시스템과의 간섭을 더욱 억제시킨다. 이 추가 억제는, 상기 램프를 통한 고주파수 전류의 진폭이 실질상 값 제로로 점진적으로 감소되는 시간 간격에 비례하여 증가된다.
이제 본 발명의 실시예는 도면과 관련하여 보다 상세히 설명될 것이다.
제1도에서 K1 및 K2는 공급 전압원에 접속되기에 적합한 입력 단자이다. I은 상기 전압 공급원에 의해 전달된 공급 전압으로부터 고주파수 전류를 발생시키기 위한 회로를 나타낸다. II는 변조 주파수(f)에 의해 고주파수 전류의 진폭을 실질상 정방형 파 변조하는 변조기이다. 변조기 II에는, 매 정방형 파의 끝에서 상기 고주파수 전류의 진폭을, 변조 주파수(f)에 속하는 1 싸이클의 어느 정도의 부분(substantial portion)인 시간 간격동안, 정상 램프 동작동안의 실질상 일정한 값으로부터, 실질상 제로인 값으로 감소시키는 회로 VI가 제공된다. 회로 I의 출력은 램프 IV에 접속된다. 상기 회로 I의 출력은, 상기 램프 양단의 실질상 정방형 파 변조된 고주파수 전압의 진폭이 정상 램프 동작동안의 실질상 일정한 값보다 더 높아지는 시간 간격(Δt1)을 측정하기 위한 회로 부분 III의 입력에 또한 접속된다. 회로 부분 III의 출력은 상기 램프 양단의 재-점화 전압의 진폭을 전압(Vi)으로 제한하는 회로 V의 입력에 접속된다. 회로 V의 출력은 변조기 II의 입력에 접속된다. 변조기 II의 또다른 입력은, 상기 램프 양단의 실질상 정방형 파 변조된 고주파수 전압의 듀티 싸이클(δ)을 조정하는 회로 VIII의 출력에 접속된다.
제1도에 도시된 회로 장치의 동작은 다음과 같다.
입력단자(K1 및 K2)가 공급 전압원에 접속되면, 회로 I는 변조 주파수(f)를 갖는 변조기 II에 의해 정방형 파형으로 실질적으로 변조되는 고주파수 전류를 발생시킨다. 역시 변조 주파수(f)에 의해 실질상 정방형 파 변조된 고주파수 전압이 상기 램프 양단에 나타난다. 매 정방형 파의 시작시의 램프 재-점화로 인해, 실질상 정방형 파 변조된 고주파수 전압의 진폭은, 시간 간격(Δt1)동안, 정상 램프 동작중의 실질상 일정한 값보다 더 높다. 재-점화후에, 상기 고주파수 전압은 상기 고주파수 전류가 상기 램프를 통해 흐르게 한다. 상기 시간 간격(Δt1)은 회로 부분 III에 의해 측정되고 상기 램프의 재-점화의 지속 기간에 대한 척도이다.
상기 회로 V는 상기 측정의 결과에 따라 전압(Vi)을 조정하는데, 상기 전압(Vi)은 Δt1가 증가할 경우에 증가되며, 상기 전압(Vi)은 Δt1이 감소할 경우에 감소된다. 이것은 상기 램프가 실질상 정방형 파 변조된 고주파수 전압의 매 정방형 파의 시작에서 매우 빨리 재-점화되며, 동시에 상기 재-점화가 고진폭의 순간적인 광펄스를 야기시키지 않는 방식으로 이루어지며, 따라서 상기 램프에 의해 야기된 적외선 시스템과의 간섭은 사소할 뿐이다.
적외선 시스템 간섭의 추가 감소는 회로 VI에 의해 이루어지는데, 상기 회로는 상기 램프를 통한 고주파수 전류의 진폭과 그로 인해 매 정방형 파의 끝에서의 광속이 점진적으로 감소되게 한다.
상기 램프의 광속은 회로 VIII에 의해 실질상 정방형 파 변조된 고주파수 전압의 듀티 싸이클(δ)의 조정을 통해 조정될 수 있다.
제2도에 도시된 회로 장치에서, 입력 단자(1 및 2)를 함께 가진 회로 부분 A 및 E은 불완전한 반 브릿지를 형성한다. K1 및 K2 는 공급 전압원에 접속하기에 적합한 입력 단자이고, VII는 공급 전압으로부터 DC 전압을 발생시키는 회로이다. 상기 회로 VII 및 입력 단자(K1 및 K2)와 함께, 상기 불완전한 반 브릿지는 공급 전압으로부터 고주파수 전류를 발생시키는 회로를 형성한다. La는 상기 회로에 의해 동작되는 무전극 램프이다. 변조기 II는 상기 불완전한 반 브릿지의 입력 단자(1 및 2)에 결합된다. 상기 불완전한 반 브릿지는 다음과 같이 구성된다.
브랜치 A는 스위칭 소자(S1 및 S2)와, 변압기 L의 2차 권선(L3A 및 L3B)과, 제너 다이오드(41, 42, 43, 44) 및, 캐패시터(D1 및 D2)에 의해 형성된다. 부하 브랜치 E는, 코일(L1)과, 코일(L2)에 의해 형성된 부하 회로와, 변압기 L의 1차 권선(L4)과, 캐패시터(18a 및 18b) 및, 저항(30)으로 구성된다.
스위칭 소자(S1 및 S2)는 양극이 관련 스위칭 소자의 제1 메인 전극에 접속되고 음극이 관련 스위칭 소자의 제2 메인 전극에 접속되는 프리휘일(freewheel)다이오드를 각각 포함한다.
코일 L2은 무전극 램프 La의 램프 용기의 구멍 내부에 위치된다.
스위칭 소자(S1)의 제2 메인 전극은 입력 단자(1)에 접속된다. 2차 권선(L3A)의 한쪽 끝은 스위칭 소자(S1)의 제어 전극에 접속되고 2차 권선(L3A)의 다른 쪽 끝은 스위칭 소자(S1)의 제1 메인 전극에 접속된다. 캐패시터 D1는 상기 2차 권선(L3A)에 병렬 접속된다. 또한 2차 권선(L3A)에는, 양극이 상호 접속된 2개의 제너 다이오드(41 및 42)의 직렬 회로가 병렬 접속된다. 스위칭 소자(S1)의 제1 메인 전극은 스위칭 소자(S2)의 제2 메인 전극에 접속된다. 2차 권선(L3B)의 한쪽 끝은 스위칭 소자(S2)의 제어 전극에 접속되고, 2차 권선(L3B)의 다른쪽 끝은 스위칭 소자(S2)의 제1메인 전극에 접속된다. 캐패시터(D2)는 2차 권선(L3B)에 병렬 접속된다. 또한, 2차 권선(L3B)에는 양극이 상호 접속된 2개의 제너 다이오드(43 및 44)의 직렬 회로가 병렬 접속된다. 스위칭 소자(S2)의 상기 제1 메인 전극은 입력 단자(2)에 접속된다.
코일(L1)의 한쪽은 스위칭 소자(S1 및 S2)의 접합점에 접속된다. 코일(L1)의 다른 쪽 끝은 캐패시터(18a)의 한쪽과 캐패시터 (18b)의 한쪽에 접속된다. 캐패시터(18b)의 다른 쪽 끝은 코일(L2)의 한쪽 끝에 접속된다. 코일(L2)의 다른쪽 끝은 입력 단자(2)에 접속된다. 캐패시터(18a)의 다른 쪽 끝은 1차 권선(L4)에 접속된다. 1차 권선(L4)의 다른 쪽 끝은 입력 단자(2)에 접속된다. 저항(30)은 1차 권선(L4)에 병렬 접속된다.
제2도에 도시된 회로의 동작은 다음과 같다.
입력 단자(K1 및 K2)가 공급 전압원의 극(pole)에 접속될 때, 듀티 싸이클(δ) 및 주파수(f)를 갖는 실질상 정방형 파 전압(Vin)이 입력 단자(1 및 2)간에 나타난다. 상기 전압(Vin)은 주파수(f)에 속한 싸이클의 일부동안 실질상 제로이다. 각각의 싸이클의 이 부분동안, 램프(La) 양단의 전압도 또한 실질상 제로이다. Vin의 각 싸이클의 나머지 부분동안, 입력 단자(1)의 전위가 입력 단자(2)의 전위보다도 더 높으며, 불완전한 반 브릿지의 스위칭 소자(S1 및 S2)는 고주파수(ν)에 따라 도통 및 비도통된다. 결과적으로, 주파수(△)를 가진 고주파수 전압이 상기 램프(La)양단에 나타난다. 이것은 실질상 정방형 파 변조된 고주파수의 전압이 램프(La) 양단에 나타남을 의미하는데, 실질상 정방형 파 변조의 위상 및 주파수는 실질상 정방형 파 전압(Vin)의 위상 및 주파수에 대응한다. 상기 램프 양단의 고주파수 전압은 상기 실질상 정방형 파 변조의 각 정방형 파의 시작에서 재-점화 전압으로서 작용한다. 회로 V는 Vin의 매 정방형 파의 시작에서 전압(Vin)의 진폭을 제한한다. 재-점화 전압의 진폭은 전압(Vin)의 진폭에 좌우되기 때문에, Vin의 진폭의 이러한 제한은 재-점화 전압의 진폭의 전압(Vi)으로의 제한을 초래한다. 각 정방형 파에서 재-점화 전압의 진폭이 최대값에 도달하는 순간(tm)후에, Vin의 진폭은 정상 램프 동작에 속하는 실질상 일정한 값으로 증가된다. 재-점화 전압의 진폭의 제한 덕택에, 램프(La)는 실제로 적외선 시스템과의 간섭을 야기치 않고도 실질상 정방형 파 변조의 각 정방형 파의 시작에서 재-점화된다. 재-점화후에, 고주파수 전류가 각 정방형 파의 나머지 부분동안 램프를 통해 흐른다.
회로 VI는 Vin의 매 정방형 파의 끝에서 상기 전압 Vin의 한 싸이클의 어느 정도의 부분인 시간 간격동안 Vin의 진폭을 실제로 값 제로로 점진적으로 감소시킨다. 결과적으로, 램프 양단의 고주파수 전압의 진폭과, 따라서 램프를 통한 고주파수 전류의 진폭이, 실질상 정방형 파 변조의 한 싸이클의 어느 정도의 부분인 시간 간격에 걸쳐 실질상 제로로 점진적으로 감소된다. 실질상 정방형 파 변조의 각 정방형 파의 끝에서 램프를 통한 고주파수 전류의 이런 점진적인 감소는 적외선 시스템과는 간섭의 추가 억제를 초래한다.
회로 부분 III은, 램프 양단의 고주파수 전압의 진폭이 정상 램프 동작시의 실질상 일정한 값보다 더 크게 되는 시간 간격 Δt1을 측정한다. 이 측정의 결과에 따라, Vin의 각 정방형 파의 시각에서 전압(Vin)의 진폭의 제한은 회로 V에 의해 조정된다. 전압(Vin)의 진폭의 제한의 조정은 램프 양단의 재-점화 전압의 진폭이 제한되는 전압(Vi)의 조정에 대응한다. 시간 간격(Δt1)은 회로 부분 III 및 회로 V에 의해 실질상 일정한 값으로제어되며, 따라서 적외선 시스템 간섭의 억제는 램프 온도와는 실질상 무관하다.
공급 전압이 AC전압이면, 회로 VII는 예를 들어, 다이오드 브릿지 및, 업, 다운 또는 플라이백 변환기와 같은 형태의 하나 또는 수 개의 DC-DC변환기의 결합으로 구성될 수도 있다. DC-DC 변환기(들)에 존재하는 스위치(들)의 듀티 싸이클을 주파수(f)에 따라 주기적으로 변화시킴으로써, Vin을 주파수(f)를 가진 실질상 정방형 파형이 되도록 하고 Vin의 진폭을 제한하는 것이 가능하다.
제3a도는, 재-점화 과정을 제어하기 위한 아무런 조치도 취해지지 않은 상황에서, 실질상 정방형 파 변조의 정방형 파동안, 종래 기술에 따른 회로에 의해 동작되는 램프 양단의 고주파수 전압의 진폭 그래프를 도시한다. 실질상 정방형 파 변조된 고주파수 전압의 정방형 파의 시작에서, 램프 재-점화의 결과로서 시간 간격 Δt1동안 고주파수 전압의 진폭은 비교적 높다. 재-점화후에 고주파수 전압의 진폭은 정방형 파의 나머지 부분동안 상당히 낮은 값(Vb)을 취한다. 고주파수 전압의 진폭은 매 정방형 파의 끝에서 실제로 제로 값으로 매우 빨리 강하된다.
적외선 방사의 방사속(radiant flux) 및 가시광의 광속 모두는 제3b도에 도시된 시간-의존성을 나타낸다. 점화 전압의 비교적 높은 진폭의 결과로서, 비교적 높은 진폭의 순간적인 광 펄스가 발생할 것이다. 다음에 광속은 실질상 일정한 값으로 안정화된다. 상기 광속은 정방형 파의 일부동안 이런 실질상 일정한 값으로 유지된다. 상기 정방형 파의 끝에서, 상기 광속은 실질상 제로 값으로 매우 빨리 강하된다. 상기 순간적인 광 펄스 및 각 정방형 파의 끝에서의 실질상 제로 값으로의 광속의 빠른 강하는 둘다 적외선 시스템과의 간섭을 야기시킨다.
제3c도는, 재-점화 전압의 진폭이 실질상 일정한 값(Vi)으로 제한되고 각 정방형 파의 끝에서 램프 양단의 고주파수 전압의 진폭이 점진적으로 감소되도록 조치가 취해진 경우에, 실질상 정방형 파 변조의 정방형 파동안 램프 양단의 고주파수 전압의 진폭의 변화를 도시한다. 재-점화 후에, 고주파수 전압의 진폭은 제 3a도에 도시된 경우에서처럼 값(Vb)로 강하된다. 재-점화 전압의 진폭이 낮기 때문에, 램프 재-점화에 필요한 시간은 재-점화 공정을 제어하기 위해 아무런 조치도 취해지지 않은 경우보다 더 길다. 이것은, 램프 양단의 고주파수 전압의 진폭이 상기 값(Vb) 보다 더 높은 시간 간격(Δt1)이 증가된 것으로부터 명백하다. 상기 정방형 파의 끝에서, 램프 양단의 상기 고주파수 전압의 진폭과, 그에 따른 램프를 통한 고주파수 전류의 진폭은, 정상 램프 동작동안의 값(Vb)으로부터 실질상 값 제로까지 시간 간격(Δt2)동안 감소되는데, Δt2는 주파수 f에 속한 한 싸이클의 어느 정도의 부분이다.
제3d도는, 시간의 함수로서 램프 양단의 상기 고주파수 전압의 진폭이 제3c도에 도시된 바와 같이 변하는 경우에, 시간의 함수로서 광속을 도시한다. 순간적인 광 펄스의 진폭이 상당히 감소되고, 또한 정방형 파의 끝에서 광속의 값 제로로의 감소가 제3b도에 도시된 램프 동작에서보다 더 큰 시간 간격에 걸쳐 행해지고 있음을 알 수 있다. 이들 2가지 변화는 램프에 의해 방사된 광에 의한 적외선 시스템과의 간섭의 상당한 감소를 초래한다.
제3e도는 진폭이 제한되는 전압(Vi)이 시간-의존적인 경우의 상기 램프 양단의 고주파수 전압의 진폭의 형태를 도시한다. 도시된 경우에서, 전압(Vi)은 각 정방형 파의 시작에서 점진적으로 증가한다. 상기 램프 양단의 상기 고주파수 전압의 진폭은 최대값으로 증가된다. 이 최대값 이후에, 진폭은 값(Vb)으로 감소된다. 시간의 함수로서 진폭의 형태는, 진폭이 상기 값(Vb)에 도달하는 순간부터 제3c도에 도시된 형태와 실제로 동일하다. 시간 간격(Δt1)은, 램프 양단의 고주파수 전압의 진폭이 최대인 순간(tm) 이전에 전압(Vi)이 다소 빨리 증가되도록 하여 제어될 수 있다. 따라서 Δt1은 실질상 시간과 무관하게 된다.
제3f도는 시간의 함수로서 램프 양단의 고주파수 전압의 진폭이 제3e도에 도시된 바와 같이 변하는 경우에 시간의 함수로서의 광속을 도시한다. 순간적인 광 펄스가 실질상 더 이상 나타나지 않고, 광속은 실질상 제로 값으로부터 제 3b도 및 제3d도에서 도달된 것과 동일한 실질상 일정한 레벨가지 점진적으로 증가된다는 것을 알 수 있다. 실질상 일정한 레벨에서 실질상 값 제로로의 광속의 감소도 또한 제3d도의 경우와 같이 매우 점진적으로 행해진다. 각 정방형 파의 시작과 끝 모두에서 광속의 점진적인 변화는, 램프에 의해 야기된 적외선 시스템과의 간섭이 매우 작아지는 결과를 초래한다.
제4도에서는, 데시벨(dB)로 표현된 램프에 의해 방사된 적외선 광의 파워가 y-축을 따라 도시된다. y-축의 각 눈금은 10dB의 파워 변화에 대응한다. x-축 상에 도시된 양은 주파수 차원을 가지며, x-축의 각 눈금은 10 킬로헤르쯔(KHz)의 주파수 변화에 대응한다. 도시된 좌표계의 원점은 점(x=0KHz, y=0dB)이다. 사용된 램프는 100와트의 파워 정격을 가진 무전극 저압 수은 방전 램프이다. 램프는 실질상 정방형 파 변조된 고주파수 전류에 의해 동작된다. 제4도는, 무전극 저압 방전 램프 양단의 고주파수 전압의 진폭의 변화를 제어하고, 각 정방형 파의 끝에서 고주파수 전류의 진폭의 감소를 제어하기 위한 조치가 취해진 경우와 이러한 조치가 행해지지 않은 경우 양자에 대해, 램프에 의해 방사된 적외선 광의 파워의 주파수 스펙트럼을 도시한다. 고주파수 전류의 주파수 △는 대략 2.65MHz이고 실질상 정방형 파 변조의 변조 주파수 f는 대략 200Hz이다. 램프 재-점화를 제어하기 위한 아무런 조치도 행해지지 않은 경우에, 램프 양단의 재-점화 전압의 진폭은 약 1000 볼트로 증가되고 램프에 의해 방사된 적외선 광의 주파수 스펙트럼은 곡선 A를 산출한다. 곡선 B는, 제3e도에 도시된 것처럼, 재-점화 전압을 대략 200μ초 동안 실질상 제로 볼트에서 대략 220볼트의 최대값으로 증가하는 진폭을 갖는 시간-의존적 전압(Vi)으로 제한하고, 각 정방형 파의 끝에서 대략 200μ초의 시간 간격에 걸쳐 램프 양단의 고주파수 전압의 진폭을 점진적으로 감소시키기 위한 조치가 행해진 후에 동일 램프에 대해 측정된 결과이다. 곡선 A 및 곡선 B는 3KHz의 대역폭에서 측정된다. 램프 양단의 고주파수 전압의 진폭이 제어될 때의 적외선 신호의 강도가, 램프 양단의 고주파수 전압의 진폭이 제어되지 않은 경우에서보다 비교적 폭넓은 주파수 범위에 걸쳐 상당히 더 낮다는 것을, 곡선 A에 대한 곡선 B의 위치로부터 추론할 수 있다. 적외선 광에 의해 동작하는 많은 원격 제어 장치는 수십 KHz의 주파수에서 동작한다. 제4도로부터 명백하듯이, 본 발명에 따른 수단은 종종 20dB이상의 주파수 범위에서 램프에 의해 방사된 적외선 광의 억제를 초래한다.

Claims (5)

  1. 고주파수 전류에 의해 저압 수은 방전 램프를 동작시키기에 적합하고,
    - 공급 전압으로부터 상기 고주파수 전류를 발생시키는 회로 및,
    - 상기 고주파수 전류의 진폭을 변조 주파수 f에 의해 실질상 정방형 파로 변조하는 변조기를 포함하는 회로 장치에 있어서, 상기 회로 장치에는 상기 램프 양단의 재-점화 전압을 전압(Vi)으로 제한하는 회로가 추가로 제공되는 것을 특징으로 하는 회로장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변조 주파수는 100Hz와 10KHz 사이에 존재하는 것을 특징으로 하는 회로장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회로 장치에는 전압(Vi)을 시간에 의존케 하는 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회로 장치에는 상기 전압(Vi)을 상기 저압 수은 방전 램프의 재-점화의 지속 시간에 의존케 하는 회로가 제공되는 것을 특징으로 하는 회로장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고주파수 전류의 진폭을, 주파수(f)에 속한 한 싸이클의 어느 정도의 부분(substantial portion)인 시간 간격동안, 정상 램프 동작 동안의 값으로부터 실질상 제로 값으로 감소시키는 회로가 제공되는 것을 특징으로 하는 회로장치.
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