KR100321881B1 - 방전램프의 고주파 동작을 위한 회로장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방전 램프(LA)의 고주파 동작을 위한 회로 장치에 관한 것으로, 이 회로 장치는 공급 전압 소스에 접속하기 위한 입력 단자(1,2)와; 상기 방전 램프를 장착하기 위한 단자(H1, H2) 및, 1 차 권선(P) 및 2 차 권선들(Secl,Sec2)이 있는 전극 가열 변압기(L3)를 갖추며, 각각의 2차 권선은 상기 방전 램프의 전극(EI1,EI2)을 포함하는 브랜치에 의해 분로되는 로드 브랜치와; 상기 공급 전압 소스에 의해 전달된 공급 전압으로부터 로드 브랜치를 흐르는 고주파 전류를 발생하는 최소한 한 개의 스위칭 소자(S1,S2)와; 상기 스위칭 소자를 고주파로 도통 및 불통되게 하는 제어 신호를 발생하는 제어 회로(I); 및 상기 제어 회로에 결합되어 상기 제어 신호의 주파수를 조정하는 조광 회로(II)를 구비한다.
본 발명에 따라, 상기 변압기의 2 차 권선을 분로하는 각각의 브랜치는 또한 인덕턴스 수단들(L1,L2) 및 캐패시터 수단들(C1,C2)을 구비하고, 상기 로드 브랜치의 공진 주파수와 다른 공진 주파수를 갖는다. 상기에 의해, 상기 회로 장치에 의해 동작되는 방전 램프는 비교적 긴 전극 수명을 가지며 방전 용기의 양단이 검어지지 않고 광범위에 걸쳐 조광될 수 있다.

Description

방전 램프의 고주파 동작을 위한 회로 장치
본 발명은 방전 램프의 고주파 동작용 회로 장치에 관한 것으로, 이 회로 장치는 공급 전압 소스에 접속하기 위한 입력 단자와; 상기 방전 램프를 장착하기 위한 단자 및, 1 차 권선과 2 차 권선이 있는 전극 가열 변압기를 갖추며, 상기 각각의 2 차 권선은 상기 방전 램프의 전극을 구비한 브랜치(branch)에 의해 분로되는 로드 브랜치(load branch)와; 상기 공급 전압 소스엔 의해 전달된 공급 전압으로부터 로드 브랜치를 통해 흐르는 고주파 전류를 발생하는 최소한 한 개의 스위칭 소자와; 상기 스위칭 소자를 고주파로 도통 및 불통되게 하는 제어 신호를 발생하는제어 회로 및; 상기 제어 회로에 결합되어 상기 제어 신호의 주파수를 조정하는 조광(dimmer) 회로를 구비한다.
이러한 회로 장치는 유럽특허 제98285호에 공지되어 있다. 상기 공지된 회로 장치에 의해 동작된 방전 램프의 광속은 제어 신호의 주파수가 조정되는 것으로 조정될 수도 있다. 제어 신호의 주파수 변화는 로드 브랜치를 통해 흐르는 고주파 전류의 주파수 변화를 초래하여, 로드 브랜치의 임피던스 및 고주파 전류의 진폭이 또한 변화된다. 방전 램프의 광속 변화는 제어 신호의 주파수 변화를 통해 이루어질수도 있다. 공지된 회로 장치에서, 방전 램프의 전극은 램프 동작 동안, 상기 램프에 통해 흐르는 고주파 전류 및 이와 동일한 주파수의 전극 가열 전류에 의해 가열되는데, 상기 전극 가열 전류는 램프 동작동안 전극 가열 변압기의 2 차 권선들의 단부사이의 전위차의 결과로서 방전 램프의 전극을 흐른다. 상기 공지된 회로 장치의 디멘젼(dimensioning)을 통해, 램프 전극의 온도는 램프 동작동안 적절한 값으로 유지되도록 보장되며, 상기 램프 동작에서 방전 램프는 방전 전류 및 전극 가열 전류의 결과로서 최고의 조정 가능한 광속을 얻는다. 램프 전극의 수명은 전극 온도의 이러한 적절한 값에서 비교적 길어진다. 그런데, 방전 램프의 광속이 조광 회로를 통해 사용자에 의해 감소될 때, 방전 램프를 흐르는 방전 전류 뿐만아니라 상기 전극을 흐르는 전극 가열 전류 또한 감소한다. 결과적으로 전극의 온도는 방전 램프의 광속이 감소되는 것에 비례하여 적정 값미만으로 떨어진다. 결과적으로, 램프 전극의 수명은 방전 램프의 조광(dimming)에 의해 비교적 크게 감소하며, 동시에, 방전 램프의 램프 용기(Vessel)의 양단이 검어지는(blackening) 현상이 발생한다.
본 발명은 상기 목적을 위한 회로 장치를 제공하는 것이며, 이 회로 장치에 의해, 상기 회로 장치에 의해 동작되는 방전 램프를 조광 할 수 있으며, 이로 인한 방전 램프의 수명에 악영향도 없다.
본 발명에 따라 서두에서 언급된 종류의 회로 장치는, 변압기의 2 차 권선을 분로하는 각각의 브랜치가 인덕턴스 수단 및 캐패시터 수단을 구비하고, 로드 브랜치의 공진 주파수와 다른 공진 주파수를 갖는다는 점에서 특징이 있다.
상기 변압기의 2 차 권선을 분로하는 모든 브랜치들의 공진 주파수는, 로드 브랜치의 공진 주파수보다 모두 높거나 혹은 모두 낮도록 선택된다. 이것에 의해, 로드 브랜치의 공진 주파수와 2 차 권선의 단부를 분로하는 각각의 브랜치의 공진 주파수간의 동작 주파수들에서, 동작 주파수 변화는 방전 전류의 증가 및 이에 수반하는 전극 가열 전류에서의 감소, 혹은, 방전 전류의 감소 및 이에 수반하는 전극 가열 전류에서의 증가를 초래한다. 상기는 회로 장치가 적절하게 디멘젼된다면 방전 램프의 광속은 광범위에 걸쳐 조정될 수도 있음을 의미하는데, 상기 방전 램프의 각각의 광속값은, 전극 수명이 비교적 길어지고 램프 용기 양단이 검어지는 현상이 거의 발생하지 않도록 하는 전극 온도를 갖는다.
본 발명에 따른 회로 장치의 유리한 실시예는 로드 브랜치가 인덕턴스 소자를 구비하고, 로드 브랜치의 공진 주파수가 2 차 권선을 분로하는 브랜치들의 공진 주파수들보다 낮은 값을 갖는다는 점에 특징이 있다. 본 발명의 유리한 실시예는 상기 로드 브랜치를 흐르는 고주파 전류의 주파수가, 각각의 설정 가능한 램프의광속 값에 대한 로드 브랜치의 공진 주파수보다 높고 상기 전극 가열 변압기의 2차 권선을 분로하는 브랜치들의 공진 주파수보다 낮게 된다는 점에 또한 특징이 있다. 로드 브랜치를 흐르는 고주파 전류의 주파수는 로드 브랜치의 공진 주파수보다 높으므로, 상기 로드 브랜치는 인덕턴스 임피던스로서 동작한다. 회로 장치의 설계에 종속하여, 상기는 로드 브랜치가 인덕턴스 임피던스일 때 회로 장치내의 스위칭 소자의 수명이 길어지므로 중요한 장점이 된다. 본 발명에 따른 회로 장치의 유리한 실시예에 있어서, 인덕턴스 소자 및 전극 가열 변압기를 통합할 수 있으므로, 하나의 부품으로 상기 회로 장치내에서 서로 다른 기능들을 수행할 수 있다는 유리한 점이 있다. 비교적 작은 개수의 부품때문에, 상기 회로는 비교적 단순한 구성을 가지며, 이로써 대량으로 더욱 용이하게 제조된다.
본 발명의 실시예는 도면을 참조하여 후술된다.
제 1 도에서, 도면 부호 (1) 과 (2)는 공급 전압 소스에 접속하기 위한 입력 단자를 나타낸다. 제 1 도의 회로 장치에 있어서, 공급 전압 소스는 양극이 단자(1)에 접속되고 음극이 단자(2)에 접속된 DC 전압원인 것이 바람직하다. 입력 단자 (1,2)들은 두개의 스위칭 소자(S1,S2)의 직렬 회로에 의해 상호 접속된다. 스위칭 소자의 제어 전극은 제어 회로(I)의 각각의 출력에 접속되며, 제어 회로(I)는 스위칭 소자(S1,S2)를 고주파로 도통 및 불통시키는 제어 신호를 발생한다. 제어 회로(I)의 입력은 제어 신호의 주파수를 조정하는 조광(dimmer) 회로(II)의 출력에 접속된다. 본 실시예에서, 로드 브랜치(load branch)는 캐패시터(C1,C2,C3,C4), 변압기(L3), 코일 (L1,L2), 방전 램프 장착용 단자(H1,H2), 및 방전 램프(LA)로 형성된다. 본 실시예의 변압기(L3)는 인덕턴스 소자의 기능 뿐만아니라 전극 가열(heating) 변압기의 기능을 수행한다. 스위칭 소자(S1, S2)의 공통 접합점은 캐패시티(C1)의 제 1 측에 접속된다. 캐패시터(C1)의 또다른 측은 변압기(L3)의 1 차 권선(P)의 제 1 단부에 접속된다. 1 차 권선(P)의 또다른 단부는 캐패시터(C4)의 제 1 측에 접속된다. 캐패시터(C4)의 또다른 측은 입력 단자(2)에 접속된다. 1차 권선(P)의 상기 또다른 단부는 방전 램프(LA)의 전극(EI1)의 제 1 단부에 또한 접속된다. 전극(EI1)은, 코일(L1), 캐패시터(C1), 및 변압기(L3)치 2 차 권선(Sec1)의 직렬 회로에 의해 분로된다. 방전 램프(LA)의 전극(EI2)의 제 1 단부는 입력 단자(2)에 접속된다. 전극(EI2)은 코일(L2), 캐패시터(C2), 및 2 차 권선(Sec2)의 직렬 회로에 의해 분로된다.
제 1 도에 도시된 회로 장치의 동작은 다음과 같다.
입력 단자(1,2)가 DC 전압원의 양극, 음극에 각각 접속될 때, 제어 회로(1)는 고주파수 f 로 스위칭 소자(S1,S2)를 도통 및 불통시킨다. 결과적으로, 주파수 f 의 고주파 전류가 로드 브랜치를 통해 흐른다. 주파수 f 인 고주파 전류는 또한 변압기(L3)의 2 차 권선들(Sec1,SeC2)을 분로하는 두개의 브랜치를 통해 흐른다. 제어 신호의 최소의 조정 가능한 주파수가 조광 회로(II)에 의해 설정될 때, 방전 램프(LA)는 그 정격 출력을 소산하고 방전 램프(LA)의 광속은 최대의 설정 가능한 값을 갖는다. 로드 브랜치는 주파수 f 가 상기 로드 브랜치의 공진 주파수보다 높은 값이 되도록 디멘젼(dimension)되며, 로드 브랜치는 주파수 f 에서 인덕턴스 임피던스가 된다. 또한, 변압기(L3)의 2 차 권선(Sec1,Sec2)을 분로하는 브랜치들은이들 브랜치의 공진 주파수들이 주파수 f 보다 높아지도록 디멘젼(dimension)된다. 이들 브랜치들의 임피던스는 결과적으로 캐패시터 임피던스이다. 제어 신호의 주파수, 즉, 로드 브랜치의 고주파 전류의 주파수 f 가 조광 회로(II)를 통해 증가될 때, 로드 브랜치의 임피던스는 증가한다. 결과적으로, 로드 브랜치를 흐르는 전류는 감소되고, 따라서, 방전 램프(LA)를 흐르는 전류도 감소된다. 그런데, 주파수 f 의 증가는 또한 2 개의 2 차 권선(Sec1,Sec2)을 분로하는 브랜치의 임피던스 감소를 초래한다. 이들 두개의 브랜치를 흐르는 전극 가열 전류는 결과적으로 증가된다. 환언하여, 변압기(L3)의 2 차 권선(Sec1,Sec2)을 분로하는 브랜치를 흐르는 전류는 방전 전류가 증가될 때 감소된다. 전극 가열 전류의 증가는 램프를 흐르는 방전 전류의 감소로 얻어지는데, 방전 램프 전극(EI1,EI2)의 온도는, 전극 수명이 비교적 길고 방전 용기(Vessel)의 양단이 검게(blackening) 되지 않도록, 방전 램프의 조정 가능한 모든 광속에서 이러한 적절한 값을 갖는다.
제 2 도에서, 전극 가열 전류는 세로축 상에 mA 로 나타내고, 방전 전류는 가로축 상에 mA 단위로 나타낸다. 제 2 도에 도시된 방전 전류와 전극 가열 전류 간의 관계가 측정되는 방전 램프는, 55W 의 정격 출력을 갖는 필립스사에 의해 제조된 PL-L 형의 저압 수은 방전 램프이다. K1 곡선은 방전 전류와 전극 가열 전류간의 측정된 관계를 나타낸다. K1 곡선상의 A 점 및 B 점은 방전 전류의 조정 범위의 한계, 즉, 각각 50mA 와 600mA 을 나타낸다. K1 및 K3 곡선은 각각의 방전 전류값에 대한 전극 가열 전류의 실험적으로 결정된 최대 및 최소 값을 각각 제공하는데, 이 각각의 방전 전류 값에서 방전 램프의 전극 수명은 비교적 길다. 제 2도는전극 가열 전류가 방전 전류의 모든 조정 범위에 걸쳐 최소 및 최대값 사이에 있음을 도시한 것이다.
제 1 도는 본 발명에 따른 회로 장치의 실시예도.
제 2 도는 제 1 도에 도시된 회로 장치에 의해 동작되는 램프에 흐르는 방전 전류의 함수로서 전극 가열 전류를 도시한 도면.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
S1,S2 : 스위칭 소자 L3 : 변압기
P : 1 차 권선 Sec1,Sec2 : 2 차 권선

Claims (3)

  1. 방전 램프의 고주파 동작을 위한 회로 장치에 있어서,
    공급 전압 소스에 접속하기 위한 입력 단자들과;
    상기 방전 램프를 수용하기 위한 단자들 및, 1 차 권선과 2차 권선들을 가진 전극 가열 변압기가 제공되는 로드 브랜치(load branch)로서, 각각의 상기 2 차 권선은 상기 방전 램프의 전극을 포함하는 브랜치에 의해 분로되는, 상기 로드 브랜치와;
    상기 공급 전압 소스에 의해 전달되는 공급 전압으로부터 상기 로드 브랜치를 통해 고주파 전류를 발생하는 적어도 하나의 스위칭 소자와;
    상기 스위칭 소자를 고주파수로 도통 및 비도통되게 하는 제어신호를 발생하는 제어 회로; 및
    상기 제어 회로에 결합되어 상기 제어 신호의 주파수를 조정하는 조광 회로(dimmer circuit)를 포함하며,
    상기 변압기의 2 차 권선들을 분로하는 각각의 상기 브랜치는 인덕턴스 수단 및 캐패시터 수단을 구비하고, 상기 로드 브랜치의 공진 주파수와는 다른 공진 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 방전 램프의 고주파 동작을 위한 회로 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 로드 브랜치는 인덕턴스 소자를 구비하며, 상기 로드 브랜치의 공진 주파수는 상기 2 차 권선들을 분로하는 상기 브랜치들의 공진 주파수들보다 낮은 값을 가지며, 상기 로드 브랜치를 통하는 고주파 전류의 주파수는 설정될 수 있는 램프의 각각의 광속값에 대해 상기 로드 브랜치의 공진 주파수보다는 높고, 상기 전극 가열 변압기의 2 차 권선들을 분로하는 브랜치들의 공진 주파수들보다는 낮은 것을 특징으로 하는 방전 램프의 고주파 동작을 위한 회로 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 인덕턴스 소자 및 상기 전극 가열 변압기는 하나의 구성 요소로 통합되는 것을 특징으로 하는 방전 램프의 고주파 동작을 위한 회로 장치.
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