KR100452576B1 - 램프동작용회로장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 제 1의 DC 전압으로부터 제 2의 DC 전압을 발생시키는 수단(I)으로서, 제 1의 DC 전압을 전달하는 공급 전압원에 접속하기 위한 입력 단자들과, 스위칭 소자와, 스위칭 소자에 결합되어, 상기 스위칭 소자를 고주파로 도통 및 비-도통하는 제어 회로와, 단방향성 소자와, 1차 및 2차 권선들을 갖는 변압기를 포함하는, 상기 수단(I)과, 2차 권선에 결합되어, 램프를 통해 전류를 발생시키는 수단(II)이 제공되는, 램프 동작용 회로 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따라, 램프 동작 중 제 1 및 제 2의 DC 전압의 합과 동일한 진폭의 전압이 수단(II)에 공급되도록, 2차 권선, 입력 단자들, 및 수단(II)이 결합된다. 이에 의해, 회로 장치에 의한 전력 전달이 실질적으로 더욱 효율적으로 달성될 수 있다.

Description

램프 동작용 회로 장치
이러한 회로 장치는 독일 특허 DE 4141804 C1 호에 개재되어 있다. 공지된 회로 장치에서 수단(II)에는 램프 동작 중 제 2의 DC 전압이 공급된다. 수단(I)이 변환기를 포함하므로, 비교적 높은 진폭을 갖는 제 2의 DC 전압이 얻어질 수 있다. 그 결과, 회로 장치는 비교적 낮은 진폭의 제 1의 DC 전압을 전달하는 공급 전압원에 의해 비교적 높은 버닝 전압(burning voltage)을 갖는 램프를 동작시킬 수 있다. 그러나, 공지된 회로 장치의 단점은 램프 동작 중 수단(I)이 실현되는 구성 요소에서 상당한 전력 소비가 발생하므로, 회로 장치의 효율성에 악영향이 미친다는 것이다.
본 발명은 램프 동작용 회로 장치로서,
제 1의 DC 전압으로부터 제 2의 DC 전압을 발생시키는 수단(I)으로서,
상기 제 1의 DC 전압을 전달하는 공급 전압원에 접속하기 위한 입력 단자들과,
스위칭 소자와,
상기 스위칭 소자에 결합되어 상기 스위칭 소자를 고주파로 도통 및 비-도통하는 제어 회로와,
단방향성 소자와,
1차 및 2차 권선을 갖는 변압기를 포함하는, 상기 수단(I)과,
상기 2차 권선에 결합되어 상기 램프를 통해 전류를 발생시키는 수단(II)이 제공되는, 상기 램프 동작용 회로 장치에 관한 것이다.
도 1은 램프가 접속되어 있는, 본 발명에 따른 회로 장치의 실시예를 도시한 도면.
본 발명의 목적은 램프 동작 중 회로 장치에서 저전력 손실이 발생하도록, 비교적 낮은 진폭의 제 1의 DC 전압을 전달하는 공급 전압원에 의해 비교적 높은 버닝 전압을 갖는 램프를 동작시킬 수 있는 회로 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 서두에서 설명한 바와 같은 회로는 상기 목적을 달성하기 위하여 램프 동작 중, 상기 제 1 및 상기 제 2의 DC 전압의 합과 동일한 진폭의 전압이 상기 수단(II)에 공급되도록, 상기 2차 권선, 상기 입력 단자들, 및 상기 수단(II)이 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 측정 때문에, 전력의 부분(part of the power)은 램프 동작 중 수단(II)에 직접 공급된다(즉, 수단(I)을 통하지 않는다). 수단(II)에 의해 소모된 전력의 부분만 수단(I)을 통해 공급되기 때문에, 수단(I)에서 발생되는 전력 손실은 비교적 낮다. 직접 공급되는 전력의 부분은 제 1의 DC 전압과 수단(II)에 의해 통과되는 전류의 곱과 동일하다.
본 발명에 따른 회로 장치에 의한 램프 동작은 램프가 고압 방전 램프일 때 매우 효율적이다. 고압 방전 램프는 점등 후의 기간 동안 고압 방전 램프의 "런-업(run-up)"이라 불리는 거동(behaviour)을 나타내며, 그 기간은 고압 방전 램프의 플라즈마의 조성의 함수이다. 고압 방전 램프의 온도는 이 런-업 동안 상승하고, 그 결과 플라즈마의 조성이 변화한다. 고압 방전 램프의 방전 용기는, 예컨대 실온에서는 고체이나, 온도가 상승할 때는 기화하여 플라즈마의 일부를 형성하는 물질을 포함한다. 이 플라즈마 조성의 변화의 결과, 고압 방전 램프의 버닝 전압은 런-업 중 비교적 낮은 값으로부터 정상 램프(stationary lamp) 동작에 따른 값까지 점차적으로 상승한다. 회로 장치는 종종 런-업 중 수단(II)의 공급 전압이 또한 점차적으로 상승하도록 구성된다. 만약, 런-업 중 고압 방전 램프에 의해 소모되는 전력이 정상 램프 동작 중 소모되는 전력과 거의 같게 된다면, 고압 방전 램프의 광속(luminous flux)은 정상 램프 동작 중 보다 런-업 중에 현저히 낮다. 그러나, 런-업 중 이러한 비교적 낮은 광속은 많은 응용들에 적합하지 않거나 또는 허용되지도 않는다. 런-업 중 광속을 정상 램프 동작 중 광속과 거의 동일하게 하거나, 런-업의 기간을 제한하기 위해서는, 고압 방전 램프가 정상 램프 동작 중 보다 런-업 중에 고전력을 소모하도록 해야 한다. 런-업 중의 이 고전력으로 인해, 그리고 런-업 중 고압 방전 램프의 버닝 전압이 여전히 비교적 낮다는 사실로 인해, 램프 전류는 런-업 중 비교적 높다. 고압 방전 램프에 의해 소모되는 모든 전력이 수단(I)을 통해 전달되는 공지된 회로 장치가 사용되는 경우, 수단(I)에서의 전력 소비는 런-업 중 비교적 크다. 그러나, 본 발명에 따른 회로 장치를 사용하는 경우, 제 1의 DC 전압이 수단(II)의 공급 전압에서 비교적 큰 부분을 제공하기 때문에(런-업 중에는 비교적 낮다), 수단(2)에 직접 전달되는 전력의 부분은 비교적 크다. 이에 의해, 특히 비교적 높은 전력이 고압 방전 램프에 공급되는 램프 동작 단계에서 회로 장치의 효율이 상당히 개선될 수 있다. 이 상당한 효율 개선으로 인해, 전력 소비에 대하여 높은 요구조건들을 만족할 필요가 없는 구성 요소로 수단(I)을 구성하는 것이 가능하기 때문에, 회로 장치는 실제로 더욱 저가로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 회로 장치의 바람직한 실시예에서, 램프 동작 중 공급 전압원의 캐소드와 접속된 입력 단자는 또한 2차 권선의 단부에 접속된다. 공급 전압원의 캐소드의 전위로는 종종 접지 전위가 선택되고, 제 2의 DC 전압의 진폭은 종종 제 1의 DC 전압의 진폭 보다 상당히 크기 때문에, 회로 장치에 의해 동작되는 방전 램프의 플라즈마에서의 평균 전위는 접지에 대하여 음으로 된다. 방전 램프의 방전 용기로부터 양으로 충전된 이온들의 확산은 방전 램프의 플라즈마에서의 이 음의 평균 전위에 의해 저지된다. 이러한 양으로 충전된 이온들은, 예컨대, 고압 방전 램프들의 소정의 타입들의 플라즈마의 일부(part of the plasma)를 형성하는 금속 이온들일 수 있다.
수단(I)이 플라이백 타입(flyback type)의 DC-DC 컨버터를 포함하는 회로 장치에 의해 양호한 결과들이 얻어진다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 실시예에서, 수단(I)은 제 1의 DC 전압을 전달하는 공급 전압원에 접속하기 위한 입력 단자들(K1, K2), 캐패시터(C1), 스위칭 소자(T1), 제어 회로(SC1), 변환기(Tr), 캐패시터(C2), 다이오드(D)로 구성된다. 수단(II)은 스위칭 소자들(T2 내지 T5)과 제어 회로(SC2)로 구성된다. 램프(La)는 수단(II)과 접속된다.
입력 단자들(K1, K2)은 변환기(Tr)의 1차 권선(Pr)과 스위칭 소자(T1)의 직렬 배열에 의해 상호접속된다. 이 직렬 배열은 캐패시터(C1)와 병렬에 의해 분로된다(shunt). 스위칭 소자(T1)의 제어 전극은 스위칭 소자를 고주파로 도통 및 비-도통하도록 제어 회로(SC1)의 출력에 접속된다. 변환기(Tr)의 2차 권선(SE)은 캐패시터(C2)와 다이오드(D)의 직렬 배열에 의해 분로된다. 이 실시예에서 다이오드(D)는 단방향성 소자로 구성된다. 램프 동작 중 공급 전압원의 애노드와 접속되는 입력 단자(K1)는 스위칭 소자들(T2, T3)의 직렬 배열을 통해 캐패시터(C2)와 다이오드 (D)의 공통 접합점에 접속된다. 스위칭 소자들(T2, T3)의 직렬 배열은 스위칭 소자들(T4, T5)의 직렬 배열에 의해 분로된다. 스위칭 소자들(T2 내지 T5)의 제어 전극들은 제어 회로(SC2)의 출력들에 접속된다. 이 접속들은 파선으로 도 1에 도시된다. 스위칭 소자(T2)와 스위칭 소자(T3)의 공통 접합점은 램프(La)의 한쪽 단부에 접속되고, 스위칭 소자들(T4, T5)의 공통 접합점은 램프(La)의 다른 쪽 단부에 접속된다.
도 1에 도시된 회로 장치의 동작은 다음과 같다.
입력 단자들(K1, K2)이 제 1의 DC 전압을 전달하는 공급 전압원과 접속되는경우, 제어 회로(SC)는 스위칭 소자(T1)를 고주파로 도통 및 비-도통시킨다. 제 2의 DC 전압은 이 결과에 따라 캐패시터(C2) 양단에 존재한다. 수단(II)의 공급 전압은 스위칭 소자들(T2, T3)의 직렬 배열 양단에 존재하고, 제 1 및 제 2의 DC 전압의 합과 동일한 진폭을 갖는다. 제어 회로(SC2)는 스위칭 소자들(T2, T5)과 스위칭 소자들(T3, T4)을 저주파로 교대로 도통 및 비-도통시킨다. 그 결과, 직류 전류로 소통되는 저주파가 도 1에 도시되지 않은 수단에 의해 제어될 수 있는 진폭의 램프를 통해 흐른다. 수단(II)에 의해 소모되는 총 전력은 수단(II)의 공급 전압(= 제 1의 DC 전압 + 제 2의 DC 전압)과 램프 전류와 동일한 수단(II)에 의해 통과되는 전류의 곱과 같다. 이 총 전력 중, 제 1의 DC 전압과 수단(II)에 의해 통과되는 전류의 곱과 같은 부분은 수단(II)에 직접 공급되어, 수단(I)에서의 전력 소비는 상대적으로 제한된다.
램프(La)가 고압 방전 램프인 경우, 램프 전압은 램프 점등 후 런-업 중 비교적 낮다. 제어 회로(SC1)는 제 2의 DC 전압, 또한 램프 전압에 적응되는 비교적 낮은 레벨에서 수단(II)의 공급 전압을 제어한다. 그러나, 동시에, 비교적 강한 전류가 런-업의 기간을 제한하기 위해서, 및/또는 런-업 중의 램프의 광속이 정상 램프 동작 중의 광속과 실제로 동일하게 하기 위해서, 런-업 중 수단(II)에 의해 통과된다. 다량의 전력이 절대 기간(수단(II)에 의해 통과되는 비교적 강한 전류 때문에) 및 상대 기간(수단(II)의 비교적 낮은 전압 때문에)에서 런-업 중 수단(II)에 직접 공급된다. 따라서, 수단(I)에서의 전력 소비는 비교적 고전력이 공급 전압원으로부터 램프에 전송되는 램프 동작의 단계 중에 상당히 감소된다.
제 2의 DC 공급 전압이 실제로 종종 제 1의 DC 전압보다 상당히 높은 진폭을 갖고, 입력 단자(K2)는 접지 전위와 접속되기 때문에, 램프 플라스마에서의 평균 전위는 램프 동작 중 접지 전위에 대해서 음이다. 이에 의해 램프의 방전 용기로부터 양의 이온들의 확산이 방지된다.
도 1에 도시된 바와 같은 회로 장치를 실질적으로 실현하고, 35W의 정격 전력(power rating)을 갖는 고압 방전 램프가 12V의 공급 전압을 전달하는 배터리에 의해 동작되는 다음의 결과들이 얻어진다. 정상 램프 동작 중 램프 전압은 85V였다. 그러나, 점등 직후 램프의 버닝 전압은 29V였다. 런-업을 가속화하고, 램프의 광속을 점등 직후 비교적 높게 하기 위하여, 75W의 총 전력이 점등 직후 램프에 공급된다. 이 총 전력 중, 약 31W는 수단(II)에 직접 공급된다.

Claims (5)

  1. 램프 동작용 회로 장치로서,
    제 1의 DC 전압으로부터 제 2의 DC 전압을 발생시키는 수단(I)으로서,
    상기 제 1의 DC 전압을 전달하는 공급 전압원에 접속하기 위한 입력 단자들과,
    스위칭 소자와,
    상기 스위칭 소자에 결합되어 상기 스위칭 소자를 고주파로 도통 및 비-도통하는 제어 회로와,
    단방향성 소자와,
    1차 및 2차 권선을 갖는 변압기를 포함하는, 상기 수단(I)과,
    상기 2차 권선에 결합되어 상기 램프를 통해 전류를 발생시키는 수단(II)이 제공되는, 상기 램프 동작용 회로 장치에 있어서,
    램프 동작 중, 상기 제 1 및 상기 제 2의 DC 전압의 합과 동일한 진폭의 전압이 상기 수단(II)에 공급되도록, 상기 2차 권선, 상기 입력 단자들, 및 상기 수단(II)이 결합되는 것을 특징으로 하는, 램프 동작용 회로 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 램프는 고압 방전 램프인, 램프 동작용 회로 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 램프 동작 중 상기 공급 전압원의 캐소드에접속된 상기 입력 단자가 상기 2차 권선의 단부에도 접속되는, 램프 동작용 회로 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 수단(I)은 플라이백 타입의 DC-DC 컨버터를 포함하는, 램프 동작용 회로 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 수단(I)은 플라이백 타입의 DC-DC 컨버터를 포함하는, 램프 동작용 회로 장치.
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