KR100339320B1 - 회로장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 고압 방전 램프가 점등 후 1초에 적어도 공칭 광속의 60% 인 광속을 공급하도록 동작시키는 회로 장치에 관한 것으로, 이 회로 장치는 직류 전압을 발생시키는 정지형 변환기와, 램프 접속 단자가 제공된 정류자와, 상기 정지형 변환기 제어에 의한 안정 램프 동작 동안의 전류 안정화 수단 A, 및 순간 램프 전압 신호를 기초로 하여 공칭 동작과 비교했을 때 증가된 런-업(run-up) 전류와 증가된 전력으로 상기 램프를 동작시키는 수단 B를 포함한다. 본 발명에 따라, 상기 회로 장치는 증가된 전력에서의 동작이 공칭 동작으로의 접속 및 전이하게 하고, 램프 전압과 독립한 시정수에 의한 강하 특성(falling characteristic)을 가진 적어도 일부분을 포함하도록 하는 수단 C을 포함한다.

Description

회로장치{Circuit Arrangment}
본 발명은 고압 방전 램프가 점등 후 1 초에 적어도 공칭 광속(luminous flux)의 60%인 광속을 공급하도록 하는 순간 램프 전력으로 고압 방전 램프를 동작시키기 위한 회로 장치에 관한 것으로, 상기 회로 장치는,
직류 전압을 발생시키는 정지형(static) 변환기와,
램프 접속 단자들이 제공된 정류자와,
상기 정지형 변환기 제어에 의해 안정 램프 동작 동안 전류 안정화를 위한 수단 A, 및
순간 램프 전압 신호를 기초로 하여 공칭 동작과 비교했을 때 증가된 런-업(run-up) 전류와 증가된 전력을 가진 램프를 동작시키는 수단 B를 포함한다.
서두에서 언급한 종류의 회로 장치가 특히 EP-A-443795 에 공지되어 있다. 고압 방전 램프들의 주요 형태들은 고압 나트륨 램프, 고압 수은 램프 및 할로겐화금속 램프이다. 특히, 고압 방전 램프가 자동차 헤드라이트 역할을 할 때, 램프의 스위치를 켠 직후에 비교적 높은 광속이 요구된다. 특히 Xe 를 함유하는 방전관을 가진 할로겐화 금속 램프가 자동차 헤드라이트 애플리케이션들에 적합하다.
상기 공지된 장치의 단점은 냉각 상태(cold state)의 경우 점등 후 램프의 광속이 안정한 동작 상태까지 램프의 런-업(run-up) 동안 상당한 변동을 나타낸다는 것이다. 이 변동은 일정한 조건하에서 공칭 광속의 1/2 이상에 달할 수도 있다. 위와 같은 주요한 광속 변동의 발생은 해당 사용자와 다른 도로 사용자 모두에게 불쾌한 것이며, 그에 따라 위험한 교통 상황에 이르게 할 수도 있다.
상기 공칭 램프 전압은 종종 실제로 60과 110V 사이에 존재한다. 이는 렘프 제조 기술에 크게 의존한다.
기타 다른 모든 조건을 동일하게 유지하면서, 공칭 램프 전압을 감소시키는것은 공칭 전류를 증가시키며, 결국 옴 손실(ohmic losses)의 증가의 결과로 된다.
기타 다른 모든 조건을 동일하게 유지하면서, 더 큰 램프 전압을 선택하는 것은 일반적으로 전극 간격을 보다 크게 할 것이다. 이것은 특히, 자동차 헤드라이트 시스템에서와 같은 반사기(reflector) 램프들에 특히 바람직하지 못한데, 왜냐하면 조명 빔의 형성이 주로 광원의 크기, 즉 방전 램프의 전극들간의 방전 경로에 크게 의존하기 때문이다.
본 발명의 목적은 광속의 변동 발생을 상당한 정도로 제한하는 한편, 냉각 램프 점등 후 1 초에 상기 공칭 값의 60% 루멘 출력을 유지하는 것이다.
이 목적 달성을 위해, 본 발명에 따른 회로 장치는 증가된 전력에서의 동작이 공칭 동작으로의 접속 및 전이(transition)를 위한 적어도 일부분을 포함하도록하는 수단 C을 포함하고, 이 부분은 램프 전압과 독립한 시정수에 의한 강하 특성(falling characteristic)을 가지는 것을 특징으로 한다. 놀랍게도, 램프 전압과 독립한 시정수에 의한 강하 특성에 의해 런-업(run-up)의 최종 부분이 생기게 하는 광속의 변동을 크게 상쇄할 수 있는 것으로 알려져 있다. 상기 순간의 선택은, 예컨대, 경험적으로 결정될 수 있다. 양호하게도, 이 순간은, 순간 램프 전압이 미리 설정한 제한 값에 도달하는 상태에 의해 결정된다.
공칭 값의 약 1/2 인 램프 전압이 적당한 제한값이라는 것이 실험적으로 발견되었다. 따라서, 램프 전압과 독립한 시정수에 의한 강하 특성에 따라, 이 램프 전압이 도달되는 순간으로부터 이 증가된 전력을 강하시키는 것이 바람직하다. 양호하게는, 수단 C는 램프 전압과 독립한 시정수로써 고정된 시정수를 실현시키기 위한 타이머 회로를 포함한다. 수단 C에 서로 다른 고정된 시정수들을 가진 2 개의 타이머 회로들이 제공되는 개선안이 또한 가능하다.
제 1 도는 본 발명에 따른 회로 장치의 다이어그램을 도시한 도면.
제 2a 도는 제 1 도의 회로 장치의 부분을 보다 상세히 도시한 도면.
제 2 B 도 및 제 2c 도는 제 2a 도의 회로 장치의 부분에 대한 변형들을 도시한 도면.
제 3 도는 제 1 도 회로 장치에 따라 동작되는 램프에 대해 시간의 함수로서 램프 전류 및 램프 전압을 도시한 그래프.
제 4 도는 제 3 도의 램프 전류 및 램프 전압을 수반하는 시간의 함수로써 광속을 도시한 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
4 : 정지형 변환기 5 : 정류자
6, 7 : 램프 접속 단자 8 : 고압 방전 램프
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본원 명세서를 보다 상세히 설명하겠다.
제 1 도에서, 참조 번호 1과 2는 회로 장치를 전원에 접속시키는 단자들을 나타낸다. 도시된 실시예에서, 배터리(3)가 전원으로 동작한다. 정지형 변환기(4)는 정류자(5)에 후속적으로 인가되는 직류 전압을 발생시키는 역할을 하는 것으로 도시된다. 정류자(5)에는 램프 접속 단자들(6, 7)이 제공되며, 이들 단자들간에 고압 방전 램프(8)가 접속된다.
회로 장치에는 또한 정지형 변환기의 제어를 통해 안정한 램프 동작 동안 전류를 안정화시키는 수단 A(도면에서는 I로 표시됨)이 또한 제공된다. Ⅱ는 순간 램프 전압 신호에 기초하여 증가된 전류 및 증가된 전력으로 상기 램프를 동작시키는 수단 B를 나타낸다. 끝으로, Ⅲ는 램프의 런-업(run-up) 동안 증가된 전력에서의 동작이 램프 전압과 독립한 시정수 및 강하 특성을 가진 공칭 동작으로 접속 및 전이를 위한 적어도 일부분을 포함하도록 하는 수단 C을 나타낸다.
실시예의 수단 A, B 및 C를 포함하는 도면의 부분이 제 2a 도로 보다 상세히 도시된다. V1a 및 I1a 는 순간 램프 전압 신호 및 순간 램프 전류 신호를 각각 전달하는 수단 A(달리 I 로도 표시됨)의 신호 접속점들을 나타낸다. 순간 램프 전력을 나타내는 신호가 10 에서 이러한 신호들로부터 유도되고, 후속적으로 11에서 기준 신호 Vref와 비교되며, 그 결과는 정지형 변환기를 제어하는 제어 신호 S 역할을 한다.
순간 램프 전력을 나타내는 신호는 신호들 V1a 및 I1a 를 곱하므로서 형성될 수도 있다. 이것은 전력의 정확한 표현을 제공하지만, 비교적 복잡한 회로를 요한다.
램프 전력의 정확한 근사치가 신호들 V1a 및 I1a의 합산에 의해 얻어진다. 이러한 접근법은 실제로 램프 안정화 제어에 매우 적합한 것으로 알려져 있으며, 예컨대, 간단한 저항 회로망에 의해 실현될 수 있다.
접속된 고압 방전 램프가 1초후 공칭 광속의 적어도 60% 인 광속을 제공하게 하기 위해서는, 공칭 동작에 비교하여 증가된 전력과 소위 런-업(run-up) 전류라 불리는 증가된 전류로 램프를 일시적으로 동작시키는 설비가 제공된다. 이것을 목적으로, 상술된 실시예에서의 램프 전압 신호 V1a는 임피던스(21)를 통해 비교 회로(22)에 접속되며, 이 비교 회로에서 순간 램프 전압 신호는 기준 값 V1aref에 비교된다. 이 비교 결과는 후속적으로 합산 회로(23)에 의해 10에서 형성된 순간 램프 전력을 나타내는 신호로부터 감산된다.
Ⅱ에는, 또한 짧은 중단 후의 점등의 경우에 램프의 런-업의 자동 적응을 위한 수단 D가 제공된다. 이것을 목적으로 Ⅱ에는 캐패시터(24)가 제공되며, 이 캐패시터는 옴성 임피던스(ohmic impedance)(21)와 함께 냉각 상태에서의 점등 후 램프의 런-업 동안 저역 필터로써 동작한다. 따라서, 캐패시터(24) 양단의 전압은 런-업(run-up) 동안 램프 전압 신호 V1a 에서의 변화를 정확하게 따른다.
상기 캐패시퍼(24)는 또한 방전 회로(200)의 부분을 형성하며, 이때 캐패시터(24)의 방전 시간은 램프의 공급이 단절된 후 접속된 램프의 냉각 정도에 대한 척도이다.
램프가 짧은 중단 후 다시 동작될 때, 한편으로는 캐패시터(24) 양단의 전압이 강하하는 반면, 다른 한편으로는 램프 전압 신호 V1a 가 갑작스럽게 비교적 높 은 값으로 상승한다.
옴성 임피던스(21) 및 캐패시터(24) 조합의 저역 필터 특성은, 결국 램프 전압 신호 V1a가 옴성 임피던스(21)를 통해 캐패시터(24)로 비교적 큰 충전 전류를 흐르게 하는 것이다. 이것은, 램프 전압 신호 V1a의 순간값에 비교했을 때 감소된 전압이 비교 회로(22)의 입력에 인가됨을 의미한다. 이에 의해, 런-업 기능이 램프에 대한 공급의 짧은 중단의 경우에 있어서 재 점등 후의 냉각 상태로부터의 런-업에 대해 자동적으로 보정된다. 비교 회로(22)로부터 도래하는 신호는 23 에서 전력 신호로부터 감해지며, 그후 이 전력 신호는 기준값 Vref과 비교된다.
본 발명에 따라, 또한 수단 C(도면에서는 Ⅲ로 표시됨)는 증가된 전력에서의 동작이 램프 전압과 독립한 시정수로서의 고정된 시정수로 강하 특성을 가진 공칭 동작으로의 접속 및 전이를 위한 부분을 포함하도록 제공된다. 이것을 목적으로, 저항들(30, 31)와 캐패시터(32)로 형성된 타이머 회로가 상술된 실시예에 포함되며,이 타이머 회로는 비교 회로(22)로부터 도래하는 신호가 미리 설정된 임계값으로 강하하는 순간 차단되도록 접속된다. 그 후 타이머 회로는 관련 캐패시터(32)의 방전 전류만의 함수인 신호를 공급한다. 이에 의해 신호가 고정된 시정수에 의한 강하 특성을 갖는 것이 얻어진다. 타이머 회로에 의해 결정된 신호가 램프의 런-업(run-up) 동안만, 즉 상당한 광 변동들이 발생하려는 위험성이 있는 조건들에서만 전달되게 하기 위해서는, 관련 캐패시터(32)의 충전은 비교 회로로부터 도래하는 신호를 통해 발생한다. 캐패시터(32) 양단의 전압과, 따라서 고정된 시정수를 가진 강하 특성의 부분의 공칭 지속 기간을 제한하기 위해, 용량성 수단(32)이 제너 다이오드 수단(33)에 의해 분로(shunt)된다.
상술한 실시예의 변형에서, Ⅲ에 서로 다른 고정된 시정수들을 가진 2개의 타이머 회로이 제공되는 다른 개선안이 실현된다. 이것은 제 2b 도에 도시된다. 이것은 제 2a 도에 도시된 타이머 회로에 비교했을 때, 저항(30)이 저항들(301 및 302)과 다이오드(303)로 형성된 저항 회로망으로 대체된다. 제 1 고정 시정수를 가진 하나의 타이머 회로는 방전 회로(32, 31, 301, 303)에 의해 형성된다. 다이오드(303) 양단의 전압이 그것의 내부 임피던스로 인한 전압과 일치할 때까지 포인트 304에서의 전압이 강하할 때, 제 2 고정 시정수를 가진 제 2 타이머 회로가 동작되며, 이 타이머 회로는 방전 회로(32, 31, 301, 302)에 의해 형성된다.
상술한 실시예의 다른 변형이 제 2c 도에 도시되며, 여기에서는 제너 다이오드(33) 대신 회로 장치에서의 손실을 감소시키기 위해 다이오드(331)와 직렬로 접속된 트랜지스터 회로(330)를 포함한다.
제어 회로의 안정성을 달성하기 위한 상술한 예에서는 시간 평균화가 비교회로(22)에서 이루어진다. 시간 평균화는 또한 정지형 변환기 제어용 제어 신호 S를 형성하기 위해 11 에서의 비교 단계에 발생한다.
접지에 대해 음의 극성에서 램프를 동작시키는 것이 방전 램프 수명에 유리하다. 전력을 나타내는 신호를 형성하기 위해, 상술한 실시예에서의 이러한 접속부 에서 V1a의 극성 변화가 제공된다.
도면과 참조하여 기술된 회로 장치의 실제 실현은 Hg에 부가하여 Xe 및 할로겐화 금속을 포함하는 35W 고압 방전 램프를 동작하기 위해 사용되었다. 이때 공칭 램프 전압은 약 90V 이고, 공칭 램프 전류는 약 0.4A 이다. 12V 배터리가 전원 역 할을 한다.
제 3 도는 냉각 상태로부터의 점등시 램프 전압(곡선 100)과 램프 전류(곡선 101)의 런-업(run-up)을 도시한다.
제 4 도는 제 3 도와 동일한 시간에 의거하여 측정된 광속(곡선 102)을 도시한다. 비교상, 제 4 도의 곡선(103)은 회로 장치에 수단 C가 제공되지 않은 경우의 측정된 광속을 도시한다.
고정된 시정수에 의한 강하 특성으로의 전이가 순간 X 에서 발생한다.
곡선(102)으로 표시된 광속과 곡선(103)으로 표시된 광속을 비교하므로써, 순간 X 후, 램프가 본 발명에 따른 회로 장치에서 동작될 때의 광속이 램프가 현 상태의 기술에 따른 회로 장치에서 동작될 때보다 훨씬 작은 변동을 일으킴을 알 수 있다. 제 4 도에서 곡선(200 및 201)은 각각 SAE 표준으로 허용된 광속에 대한 최대 및 최소값을 나타낸다.
본 발명은 광속의 변동 발생을 상당한 정도로 제한하는 한편, 냉각 램프 점등 후 1 초에 상기 공칭 값의 60% 루멘 출력을 유지하게 한다. 이를 위해, 본 발명에 따른 회로 장치는 증가된 전력에서의 동작이 공칭 동작으로의 접속 및 전이(transition)를 위한 적어도 일부분을 포함하도록 하는 수단 C을 포함하고, 이 부분은 램프 전압과 독립한 시정수에 의한 강하 특성(falling characteristic)을 가지는 것을 특징으로 한다. 고정된 시정수에 의한 강하 특성으로의 전이가 순간 X 에서 발생한다. 곡선(102)으로 표시된 광속과 곡선(103)으로 표시된 광속을 비교하므로써, 순간 X 후, 램프가 본 발명에 따른 회로 장치에서 동작될 때의 광속이 램프가 현 상태의 기술에 따른 회로 장치에서 동작될 때보다 훨씬 작은 변동을 일으킴을 알 수 있다.

Claims (5)

  1. 고압 방전 램프가 점등 후 1초에 공칭 광속의 적어도 60%인 광속을 공급하는 순간 램프 전력으로 상기 고압 방전 램프를 동작시키기 위한 회로 장치로서,
    상기 회로 장치는,
    직류 전압을 발생시키기 위한 정지형 변환기와,
    램프 접속 단자들이 제공된 정류자와,
    상기 정지형 변환기의 제어에 의해 안정 램프/동작 동안 전류 안정화를 위한 수단 A로서, 상기 수단 A는 순간 램프 전력 신호를 제공하기 위한 수단을 포함하는, 상기 수단 A와,
    순간 램프 전압 신호(V1a)를 기초에 하여 공칭 동작과 비교할 때 증가된 런-업(run-up) 전류와 증가된 전력으로 상기 램프를 동작시키기 위한 수단 B를 포함하는 상기 회로 장치에 있어서,
    수단 B는 상기 순간 램프 전압 신호와 기준 값(V1aref)간에 비교를 하기 위한 수단을 포함하고, 상기 비교의 결과 값은 후속적으로 상기 순간 램프 전력을 표현하는 신호로부터 감산되고, 상기 회로 장치는 상기 순간 램프 전압이 미리 정해진 값을 초과한 후에 상기 증가된 전력에서의 동작이 공칭 동작으로의 접속 및 전이를 위한 적어도 일부분을 포함하도록 하는 수단 C를 포함하고, 상기 부분은 램프 전압과는 독립한 시정수(time constant)에 의한 강하 특성(falling characteristic)을갖는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 램프 전압과 독립한 시정수에 의한 강하 특성을 가진 부분으로의 전이가 순간 램프 전압이 공칭 램프 전압 값의 1/2 에 도달할 때 발생하는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 수단 C가 상기 램프 전압과는 독립한 시정수로써 고정 시정수를 실현시키는 RC 회로를 포함하는 것올 특징으로 하는 회로 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    순간 램프 전력을 나타내는 신호가 순간 램프 전압을 나타내는 신호와 순간램프 전류를 나타내는 신호를 합산하므로써 실현되는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    짧은 중단 후의 점등의 경우, 램프 런-업 상태(run-up phase)의 자동 적응을위한 수단 D를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
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