KR100480670B1

KR100480670B1 - 방전램프 점등장치 및 조명기구

Info

Publication number: KR100480670B1
Application number: KR10-2003-0041848A
Authority: KR
Inventors: 오타케히로카즈; 다카하시고지; 데라사카히로시; 고즈카히데오
Original assignee: 도시바 라이텍쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2005-03-31
Also published as: KR20040002725A; US6784626B2; CN1471350A; US20040051478A1; JP2004087456A

Abstract

전류트랜스의 온도변화에 대하여 부하회로의 출력을 안정화할 수 있는 방전램프점등장치 및 조명기구를 제공한다.

부하회로(4)에 흐르는 전류를 검출하는 검출코일(CT2a) 및 그 전류를 자기결합에 의해 제 1 및 제 2 의 스위칭수단(Q1, Q2)에 각각 귀환하는 정귀환코일(CT1b, CT1c)을 갖는 전류트랜스(CT1)를 구비한 구동회로(5)와, 전류트랜스(CT1)의 자기에너지를 제어하는 자기에너지 제어수단(6)과, 직류전원(2)의 출력전류 또는 스위칭회로(3)에 흐르는 전류의 평균치를 검출하는 전류검출수단(7)과, 해당 전류의 평균치가 미리 설정된 소정치가 되도록 자기에너지 제어수단(6)을 제어하는 전류제어수단(8)을 구비한다.

Description

방전램프 점등장치 및 조명기구{Electronic ballast and lighting fixture}

본 발명은 귀환전류에 의해 자려발진(自勵發振)하는 스위칭수단을 구비한 방전램프 점등장치 및 이것을 사용한 조명기구에 관한 것이다.

하프브릿지형 인버터를 구비한 방전램프 점등장치에 있어서, 부하회로에 흐르는 전류를 귀환하여 자려발진에 의해 스위칭소자의 드라이브신호를 형성하는 것은 이미 행하여지고 있다. 그리고, 이 종류의 방전램프 점등장치는, 일반적으로, 부하전류를 검출하는 검출코일 및 검출코일에 자기결합하여 스위칭소자의 드라이브신호를 발생하는 귀환코일을 갖는 전류트랜스를 구비하고 있다. 이 전류트랜스는 코어가 자성재료로 이루어지고 온도특성을 갖고 있기 때문에, 방전램프 점등장치를 구성하는 다른 회로부품의 발열 등에 의한 주위온도의 상승이나 통전(通電)에 의한 자기의 발열에 의해 온도상승이 있으면, 자기특성이 변화한다. 이 결과, 전류트랜스에 의한 스위칭소자의 발진주파수가 변화하여, 인버터의 출력이 변화된다고 하는 문제가 있다.

우선, 이 종류의 방전램프 점등장치로서는, 도 5에 나타내는 방전등 점등회로 (14)가 있다(특허문헌 1). 이 방전램프 점등장치는 상용교류전원(E)의 전압을 전파정류기(21)로 전파정류하여, 콘덴서(C11)로 평활하고, 인버터회로(22)는 가포화트랜스(Tr11)에 따라서 자려발진하여, 절연트랜스(Tr12)의 2차코일(Tr12b)에 고주파교류를 유기하여, 형광램프(FL1, FL2)를 고주파점등한다.

또한, 부하전류 검출회로(24)에서는 형광램프(FL1, FL2)에 근거하는 전류를 검출하여, 트랜지스터(Q13)의 베이스전류를 제어하여, 제어코일(Tr11d)의 임피던스를 변화시키고, 인버터회로(22)의 주파수 등의 발진상태를 변화시킴으로써, 항상 형광램프 (FL1, FL2)에 흐르는 전류치를 일정하게한다.

상술과 같이, 전류제어를 하면, 형광램프(FL1, FL2)의 부하특성은, 정전류특성이 되기 때문에, 주위의 온도가 높은 경우에서도, 주위의 온도가 낮은 경우에서도, 형광램프(FL1, FL2)의 전압을 저하할 수 있기 때문에, 절연트랜스(Tr12), 그 밖의 전기부품의 온도가 필요 이상으로 상승하는 것을 방지할 수 있고, 특히 케이스 내에 수납되어 있는 것에 대해서는 유효하다고 하는 것이다.

또한, 상술한 전류트랜스의 자기특성의 변화라는 문제점을 해소하기 위해서, 특허문헌 2에 개시된 방전램프 점등장치에 있어서는, 자기에너지 제어수단의 가변저항을 감열소자로 치환한 것이 사용되고 있다(특허문헌 2). 이 기술의 방전램프 점등장치 (50)는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 전류트랜스(CT4)의 쌍방향의 자기에너지가 배전압(倍電壓)정류회로(51)로 전압변환되어, 출력제어회로(52)에 의해 소비되도록 구성되어 있다. 그리고, 감열소자(53)가 주위온도의 변화에 의해 그 저항치가 변화하면, 출력제어회로(52)의 전력소비량이 변화하여, 자기에너지량 및 전류트랜스(CT4)의 포화시간이 변화되는 것이다.

또한, 정격전력이 비슷한 다른 종류의 방전등을 공통의 방전등 점등장치로 점등하고자 하는 요구가 있다(특허문헌 3). 이 기술은 지금까지 방전등마다 설계·제조되어 온 것을 공통화함에 의해 전체적인 비용저감을 꾀하는 것을 목적으로 한 것이다. 이 공통화를 달성하기 위해서는, 방전등에 대해서는 정전력제어하는 것이, 각각 다른 종류의 방전등으로부터 정격에 가까운 광출력을 얻을 수 있는 점에서 유리하다.

<특허문헌 1>

일본 특허공개 평성 7-274524호 공보(제 3 페이지, 도 1)

<특허문헌 2>

일본 특허공보 제 3164134 호(제 3 페이지∼제 4 페이지, 도 1)

<특허문헌 3>

일본 특허공개 2001-267090호 공보(제 6 페이지, 도 1, 2)

특허문헌 1에 기재된 발명에서는, 부하회로가 아니라 형광램프(FL1, FL2)에 흐르는 전류치를 일정하게 하는 것을 목적으로 하고 있기 때문에, 가포화트랜스 (Tr12)의 1차코일(Tr12a)측에 전류트랜스(Tr13)가 설치되고, 이 전류트랜스(Tr13)가 부하전류 검출회로(24)에 접속되는 것이다. 이 회로구성에 의해, 가포화트랜스 (Tr11)를 흐르는 전류는 콘덴서(C12) 및 상기 1차코일(Tr12a)을 흐르기 때문에, 부하전류 검출회로(24)에서는 가포화트랜스(Tr11)를 포함하는 부하회로를 흐르는 전류를 얻을 수는 없다. 따라서, 가포화트랜스(Tr11)의 자기발열에 의한 자기특성의 변화에 대해서는 형광램프 (FL1, FL2)를 흐르는 전류를 일정하게 제어할 수는 있지만, 부하회로를 흐르는 전류를 일정하게 제어할 수는 없는 것이다.

즉, 특허문헌 1의 것은, 실제로 접속되어 있는 방전등에 대하여 정전류제어는 행할 수 있지만, 다른 종류의 방전등에 대한 저전력제어는 기대할 수 없는 것이다.

또한, 특허문헌 2에 기재된 발명에 있어서는 감열소자(53)로 주위온도를 검출하기 때문에, 주위온도의 변화에 대하여 저항치의 변화가 지연되어, 신속히 인버터회로 (54)의 출력을 안정화시킬 수는 없다. 특히, 전류트랜스(CT4)의 자기발열에 의한 자기특성의 변화에 대해서는 추종할 수 없다는 결점을 갖는다.

또한, 특허문헌 3에 기재된 발명에 있어서는 제어(IC) 등을 사용하여 정전력화를 꾀하는 것이기 때문에, 비용기 증가하는 것을 면할 수 없었다. 또한, 지금까지도 제어IC 등을 사용하여 소위 타려식(他勵式)으로 정전력화를 꾀한 것이 제안되어 있지만 전류트랜스를 사용한 자려식(自勵式)으로 고도한 정전력화를 실현할 수는 없었다.

본 발명은, 전류트랜스의 온도변화에 대하여 부하회로의 출력을 안정화할 수 있는 방전램프 점등장치 및 조명기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

청구항 1에 기재된 방전램프 점등장치의 발명은, 직류전원과; 직류전원의 출력 사이에 서로 직렬적으로 접속된 제 1 스위칭수단 및 제 2 스위칭수단을 갖게 되는 스위칭회로와; 방전램프, 공진 인덕턴스 및 공진정전용량을 구비하여, 제 1 및 제 2 스위칭수단의 교대의 스위칭동작에 의해 발생한 고주파교류에 의해 작동하는 부하회로와 ; 부하회로에 흐르는 전류를 검출하는 검출코일 및 제 1 및 제 2 스위칭수단마다 설치되고, 검출코일로 검출된 전류를 자기결합에 의해 제 1 및 제 2 스위칭수단에 각각 귀환하는 정귀환코일을 갖는 전류트랜스를 구비하고, 검출코일로 검출된 전류에 따라서 제 1 및 제 2 스위칭수단을 교대로 스위칭 제어하도록 구성된 구동회로와; 전류트랜스의 자기에너지를 제어하는 자기에너지 제어수단과; 직류전원의 출력전류 또는 스위칭회로에 흐르는 전류의 평균치를 검출하는 전류검출수단과; 전류검출수단으로 검출된 전류의 평균치가 미리 설정된 소정치가 되도록 자기에너지 제어수단을 제어하는 전류제어수단; 을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명 및 이하의 각 발명에 있어서, 특별히 언급하지 않는 한, 각 구성은 아래에 따른다. 직류전원은, 배터리, 상용교류전압을 정류 또는 정류평활한 것, 상용교류전원에 정류평활회로 및 고효율 저변형용의 승압초퍼 회로를 접속하여 정류평활된 것 등, 대략 일정한 출력전압으로 직류전력을 공급하는 것이면 좋다.

'제 1 및 제 2 스위칭수단이 직류전원의 출력 사이에 직렬적으로 접속된다'란, 직류전원으로부터 보아 제 1 및 제 2 스위칭수단이 직렬접속관계에 있는 것을 말하고, 제 1 및 제 2 스위칭수단과 직류전원과의 사이에 다른 회로부품 예를 들면 저항 등이 개재하고 있더라도 좋다. 또한, 제 1 및 제 2 스위칭수단의 사이에 회로부품이 개재하고 있더라도 좋다.

예를 들면, 한쪽의 정귀환코일의 자기에너지가 제어되는 것에 의해, 제 1 및 제 2 스위칭수단의 스위칭주파수가 변화된다. 이 스위칭주파수는 직류전원 및 스위칭회로의 폐회로에 흐르는 전류의 평균치가 미리 설정된 소정치(일정치)가 되도록 제어된다. 이 결과, 부하회로의 소비전력이 거의 일정화된다. 즉, 방전램프의 램프전력은 정전력화된다.

본 발명에 의하면, 전류트랜스의 온도변화에 의해 자기특성이 변화하더라도, 직류전원의 출력전류 또는 스위칭회로에 흐르는 전류의 평균치가 미리 설정된 소정치가 되도록, 전류트랜스의 자기에너지가 제어되기 때문에, 부하회로의 소비전력이 거의 일정화된다. 또한, 방전등에 대해서는 정전력제어함에 의해, 다른 종류의 방전등을 점등시키더라도 각각의 방전등의 정격에 가까운 광출력을 얻을 수 있다.

청구항 2에 기재된 방전램프 점등장치의 발명은 출력전압이 일정화된 직류전원과; 직류전원의 출력 사이에 서로 직렬적으로 접속된 제 1 스위칭수단 및 제 2 스위칭수단을 갖게 되는 스위칭회로와; 방전트랜스, 공진 인덕턴스 및 공진정전용량을 구비하고, 제 1 및 제 2 스위칭수단의 교대의 스위칭동작에 의해 발생한 고주파교류에 의해 작동하는 부하회로와; 부하회로에 흐르는 전류를 검출하는 검출코일을 갖는 전류트랜스를 구비하고, 검출코일로 검출된 전류에 따라서 상기 제 1 및 제 2 스위칭수단을 교대로 스위칭제어하도록 구성된 구동회로와; 전류트랜스의 포화시간을 변경하는 자기에너지 제어수단과; 직류전원의 출력전류 또는 스위칭회로에 흐르는 전류의 평균치를 검출하는 전류검출수단과; 전류검출수단에 의해 검출된 전류의 평균치에 따른 전압신호와 기준전압을 비교하는 비교기를 갖고, 비교기의 출력단자를 상기 자기에너지 제어수단의 트랜지스터의 베이스에 접속되어 있고, 상기 전류검출수단으로 검출된 전류의 평균치가 미리 설정된 소정치가 되도록, 베이스전류를 공급하는 전류제어수단; 을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 부하회로에 흐르는 전류가 미리 설정된 소정치가 되도록, 전류트랜스의 자기에너지를 제어할 수가 있어, 전류트랜스의 온도변화에 의해 자기특성이 변화하더라도, 부하회로의 소비전력을 일정하게 할 수 있다. 또한, 방전등에 대해서는 정전력제어함에 의해, 다른 종류의 방전등을 점등시키더라도 각각의 방전등의 정격에 가까운 광출력을 얻을 수 있다.

청구항 3에 기재된 조명기구의 발명은 청구항 1 또는 2 기재의 방전램프 점등장치와; 이 방전램프 점등장치를 배설하고 있는 조명기구 본체; 를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 자기의 발열 및 주위의 온도변화에 의해 전류트랜스의 자기특성이 변화하더라도, 방전램프를 포함하는 부하회로가 정전력에 제어되는 조명기구가 제공된다.

[발명의 실시의 형태]

이하, 본 발명의 1 실시의 형태에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다. 우선, 본 발명의 제 1 실시형태에 대해서 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태를 나타내는 방전램프 점등장치의 회로도이다. 방전램프 점등장치(1)는 직류전원(2), 스위칭회로(3), 부하회로(4), 구동회로 (5), 자기에너지 제어수단(6), 전류검출수단(7) 및 전류제어수단(8)을 갖고 구성되어 있다.

직류전원(2)은 상용 100V의 저주파교류전원 Vs에 접속된 정류장치(9)및 평활용 콘덴서(C1)를 갖고 구성되어 있다. 정류장치(9)는 브릿지형 전파정류회로로 형성되고, 그 교류입력단이 저주파교류전원 Vs에 접속하여, 직류출력단이 평활용 콘덴서(C1)에 접속하고 있다. 정류장치(9)는 저주파교류전원 Vs의 교류전압을 정류하고, 평활용 콘덴서(C1)는 정류전압을 평활한다. 이렇게 해서, 직류전원(2)은 평활용콘덴서(C1)의 양 끝단에서 평활화된 직류전압이 발생한다.

스위칭회로(3)는 직류전원(2)의 출력 사이에 서로 직렬적으로 접속된 제 1 스위칭수단(Q1), 제 2 스위칭수단(Q2)및 저항(R1)을 갖고 구성되어 있다. 제 1 및 제 2 스위칭수단(Q1, Q2)은 전계효과트랜지스터로 이루어지고, 제 1 스위칭수단 (Q1)의 드레인이 평활용 콘덴서(C1)의 양극에 접속되고, 제 2 스위칭수단(Q2)의 소스가 저항(R1)을 통해 평활용 콘덴서(C1)의 음극에 접속하고 있다. 또, 제 1 및 제 2 스위칭수단(Q1, Q2)은 각각 기생다이오드(D1, D2)를 구비하고 있다.

부하회로(4)는 직류커트용 콘덴서(C2), 인덕터(L1), 방전램프(10) 및 공진용 콘덴서(C3)의 직렬회로에 의해서 구성되고, 전류트랜스(CT1)를 통해 더욱 저항(R1)을 통해 제 2 스위칭수단(Q2)에 병렬접속하고 있다. 그리고, 인덕터(L1)가 공진인덕턴스를 구성하고, 직류커트콘덴서(C2) 및 공진용 콘덴서(C3)가 공진정전용량을 구성하고 있다. 다만, 직류커트콘덴서(C2)는 그 정전용량이 상대적으로 크기 때문에, 공진정전용량으로서는 공진용 콘덴서(C3)가 지배적으로 작용한다.

방전램프(10)는 한 쌍의 필라멘트전극(10a, 10b)을 구비한 형광램프로 이루어지고, 공진용 콘덴서(C3)의 양 끝단에 접속하고, 한 쌍의 필라멘트전극(10a, 10b)이 부하회로(4)에 직렬로 개재되어 있다. 인덕터(L1)는 부하를 구성하는 방전램프(10)에 대하여 전류제한 임피던스를 제공한다. 그리고, 부하회로(4)는 스위칭회로(3)의 제 1 및 제 2 스위칭수단(Q1, Q2)의 교대의 스위칭동작에 의해 발생한 고주파교류(고주파전류)에 의해 작동한다.

구동회로(5)는 스위칭회로(3) 및 부하회로(4)의 사이에 설치되고, 검출코일 (CT1a) 및 검출코일(CT1a)에 자기결합하고 있는 정귀환코일(CT1b, CT1c)를 갖는 전류트랜스(CT1)를 구비하고 있다. 전류트랜스(CT1)는 통전에 의한 자기의 발열이나 주위온도의 변화에 의해, 코어의 자기특성이 변화하는 것이다. 검출코일(CT1a)은 부하회로 (4)에 흐르는 전류를 검출한다. 그리고, 정귀환코일(CT1b)은 저항(R2)을 통해 제 1 스위칭수단(Q1)의 게이트, 소스 사이에 접속되어 있다. 또한, 정귀환코일(CT1c)은 저항(R3)을 통해 또한 저항(R1)을 통해 제 2 스위칭수단(Q2)의 게이트, 소스 사이에 접속되어 있다. 즉, 정귀환코일(CT1b, CT1c)은 제 1 및 제 2 스위칭수단(Q1, Q2)마다 설치되고, 검출코일(CT1a)에서 검출된 전류를 제 1 및 제 2 스위칭수단(Q1, Q2)에 각각 귀환하는 것으로, 저항(R2) 및 저항(R3)의 양 끝단에 전압을 발생시킨다. 이 전압이 제 1 및 제 2 스위칭수단(Q1, Q2)의 임계전압 이상이 되면, 제 1 및 제 2 스위칭수단 (Q1, Q2)이 온된다.

또한, 정귀환코일(CT1b) 및 정귀환코일(CT1c)은, 서로 반대극성에 형성되어 있다. 정귀환코일(CT1b)은 검출코일(CT1a)에 스위칭회로(3)측에서 부하회로(4)측에 전류가 흐를 때에, 제 1 스위칭수단(Q1)을 온시킨다. 또한, 정귀환코일(CT1c)은 검출코일 (CT1a)에 부하회로(4)측에서 스위칭수단(3)측에 전류가 흐를 때에, 제 2 스위칭수단(Q2)을 온시킨다. 이렇게 해서, 구동회로(5)는, 검출코일(CT1a)로 검출된 전류에 따라서 제 1 및 제 2 스위칭수단(Q1, Q2)을 교대로 스위칭제어하도록 구성되어 있다.

자기에너지 제어수단(6)은 배전압정류회로(11) 및 배전압정류회로(11)에 병렬적으로 접속된 바이폴라트랜지스터(Tr1) 및 저항(R4)의 직렬 회로를 갖고 구성되고, 정귀환코일(CT1b, CT1c)중 한쪽의 정귀환코일(CT1c)에 병렬적으로 접속되어 있다.

배전압정류회로(11)는 정귀환코일(CT1c)에 병렬접속된 콘덴서(C4) 및 다이오드 (D3)의 직렬회로 및 다이오드(D3)에 병렬접속된 다이오드(D4) 및 콘덴서(C5)의 직렬회로에 의해 구성되어 있다. 그리고, 콘덴서(C5)의 양 끝단사이에 저항(R4)을 통해 바이폴라 트랜지스터(Tr1)의 콜렉터, 에미터가 접속되어 있다. 배전압정류회로(11)는 제 1 및 제 2 스위칭수단(Q1, Q2)을 구동시키는 방향의 전압을 정류하고, 출력전압을 콘덴서 (C5)에 충전시켜, 콘덴서(C5)의 전하를 바이폴라 트랜지스터 (Tr1)에 의해 소비시킨다. 즉, 바이폴라 트랜지스터(Tr1)의 베이스전류를 제어함에 의해, 바이폴라 트랜지스터 (Tr1)의 콜렉터, 에미터 사이의 저항치가 변화되어, 콘덴서(C5)의 소비전력이 제어된다. 이에 따라, 전류트랜스(CT1)의 자기에너지의 소비가 제어된다.

자기에너지 제어수단(6)은 바이폴라트랜지스터(Tr1)의 베이스전류가 커질수록, 정귀환코일(CT1c)에서의 자기에너지량을 감소시키고, 전류트랜스(CT1)의 포화시간을 지연시킨다. 이에 따라, 저항(R2) 및 저항(R3)은 그 양 끝단 전압의 상승이 지연되기 때문에, 제 1 및 제 2 스위칭수단(Q1, Q2)의 스위칭주파수는 저하된다. 반대로, 바이폴라 트랜지스터(Tr1)의 베이스전류가 작아질수록, 정귀환코일 (CT1c)에서의 자기에너지량을 증대시키고, 전류트랜스(CT1)의 포화시간을 빠르게 하여, 제 1 및 제 2 스위칭수단(Q1, Q2)의 스위칭주파수를 증가시킨다. 이와 같이, 자기에너지 제어수단 (6)은, 정귀환코일(CT1c)에서의 자기에너지를 제어하여, 제 1 및 제 2 스위칭수단(Q1, Q2)의 스위칭주파수를 변화시킨다.

전류검출수단(7)은 스위칭회로(3)내에 설치된 저항(R1)을 갖고, 저항(R1)에 흐르는 전류의 평균치를 검출하도록 구성되어 있다. 저항(R1)은 제 2 스위칭수단 (Q2)의 드레인, 소스에 흐르는 드레인전류 및 기생다이오드(D2)에 흐르는 공진인덕턴스 및 공진정전용량에 의한 공진전류를 검출한다. 그리고, 이들 드레인전류 및 공진전류는 평균치로 변환되어 전류제어수단(8)에 입력되도록 하고 있다.

전류제어수단(8)은 비교기(12)를 가지고 구성되어 있다. 비교기(12)의 반전입력단자에는 전류검출수단(7)에 의해 검출된 제 2 스위칭수단(Q2)에 흐르는 전류의 평균치에 따른 전압신호가 입력되고, 비반전입력단자에는, 기준전압(Vref1)이 입력되어 있다. 기준전압(Vref1)은 전류검출수단(7)에 의해 검출된 제 2 스위칭수단(Q2)에 흐르는 전류의 평균치를 미리 설정된 소정치(일정값)로 하는 것이다. 그리고, 비교기(12)의 출력단자는 자기에너지 제어수단(6)의 바이폴라트랜지스터 (Tr1)의 베이스전류에 접속되어 있고, 베이스전류를 공급하도록 구성되어 있다.

비교기(12)는 전류검출수단(7)에 의해 검출된 전류의 평균치에 따른 전압신호가 기준전압(Vref1)보다도 크면, 자기에너지 제어수단(6)의 바이폴라 트랜지스터 (Tr1)의 베이스에 공급하는 베이스전류를 작게 한다. 이에 따라, 제 1 및 제 2 스위칭수단(Q1, Q2)의 스위칭주파수가 증가하여, 제 2 스위칭수단(Q2)에 흐르는 전류의 평균치가 감소하여 미리 설정된 소정치(일정치)가 된다. 반대로, 전류검출수단 (7)에 의해 검출된 전류의 평균치에 따른 전압신호가 기준전압(Vref1)보다도 작으면, 자기에너지 제어수단(6)의 바이폴라 트랜지스터(Tr1)의 베이스에 공급하는 베이스전류를 크게 한다. 이에 따라, 제 1 및 제 2 스위칭수단(Q1, Q2)의 스위칭주파수가 저하하고, 제 2 스위칭수단(Q2)에 흐르는 전류의 평균치가 증가하여 미리 설정된 소정치(일정치)가 된다. 이와 같이, 전류제어수단(8)은, 전류검출수단(7)으로 검출된 전류의 평균치가 미리 설정된 소정치(일정치)가 되도록 자기에너지 제어수단(6)을 제어하도록 구성되어 있다.

직류전원(2) 및 스위칭회로(3)의 사이에는 기동회로(13)가 설치되어 있다. 기동회로(13)는 직류전원(2)의 평활용콘덴서(C1)의 양 끝단사이에 접속된 저항(R5) 및 콘덴서(C6)의 직렬회로, 저항(R5) 및 콘덴서(C6)의 중점(A)와 제 2 스위칭수단 (Q2)의 게이트 사이에 접속된 트리거다이오드(TD1), 상기 중점(A)과 제 1 스위칭수단(Q1)의 소스 사이에 접속된 다이오드(D5) 및 제 1 스위칭수단(Q1)의 드레인, 소스사이에 접속된 저항(R6)을 가지고 구성되어 있다.

직류전원(2)이 투입되면, 저항(R5)을 통해 콘덴서(C6)가 충전되고, 상기 중점(A)의 전위가 상승한다. 상기 중점(A)의 전위가 트리거다이오드(TD1)의 브레이크 오버전압 이상으로 상승하면, 트리거다이오드(TD1)가 도통하고, 콘덴서(C6)의 양 끝단전압이 제 2 스위칭수단(Q2)의 게이트, 소스 사이에 인가되어, 제 2 스위칭수단(Q2)이 온된다. 제 2 스위칭수단(Q2)이 온되면, 콘덴서(C6)의 전하는 다이오드(D5)를 통해 제 2 스위칭수단(Q2)의 드레인, 소스, 저항(R1) 및 직류전원(2)의 음극으로 흘러 즉시 방전하기 때문에, 트리거 다이오드(TD1)는 즉시 비도통으로 된다. 이와 같이, 콘덴서 (C6), 트리거다이오드(TD1) 및 다이오드(D5)는 기동시에 제 2 스위칭수단(Q2)을 펄스식으로 온시킨다. 그리고, 저항(R6)은, 기동전류를 공급하는 것이다.

다음에, 본 발명의 제 1 실시형태의 작용에 대해서 설명한다. 저주파교류전원 (Vs)을 투입하면, 직류전원(2)에 의해 평활화된 직류전압이 평활용 콘덴서(C1)의 양 끝단에 발생한다. 그리고, 기동회로(13) 및 스위칭회로(3)의 각각의 양 끝단 사이에 직류전압이 인가된다.

그리고, 직류전원(2)의 양극으로부터, 저항(R6)을 통해 전류트랜스(CT1)의 검출코일(CT1a), 부하회로(4)의 직류커트용 콘덴서(C2), 인덕터(L1), 방전램프(10)의 필라멘트전극(10a), 공진용 콘덴서(C3), 방전램프(10)의 필라멘트전극(10b), 직류전원(2)의 음극의 경로에서 전류가 흐르고, 인덕터(L1)에 전자에너지가 축적되고, 공진용 콘덴서(C3)에 전하가 축적된다. 또한, 직류전원(2)의 양극으로부터 저항(R5)을 통해 콘덴서(C6)에 전류가 흐르고, 콘덴서(C6)의 양 끝단전압이 상승해 간다. 그리고, 저항(R5) 및 콘덴서(C6)의 중점(A)의 전위가 트리거 다이오드(TD1)의 브레이크 오버전압 이상으로 상승하면, 트리거 다이오드(TD1)가 도통하고, 콘덴서(C6)의 양 끝단전압이 제 2 스위칭수단(Q2)의 게이트, 소스 사이에 인가되어, 제 2 스위칭수단(Q2)이 온된다.

제 2 스위칭수단(Q2)이 온되면, 콘덴서(C6)의 전하는 다이오드(D5)를 통해 순간에 방전하기 때문에, 트리거 다이오드(TD1)는 제 2 스위칭수단(Q2)이 오프된다. 이 제 2 스위칭수단(Q2)의 온오프동작에 의해, 부하회로(4)의 공진인덕턴스 및 공진정전용량에 의한 공진전류가 전류트랜스(CT1)의 검출코일(CT1a)에 흐른다. 공진전류는 정귀환코일(CT1b, CT1c)에 정귀환되어, 저항(R2, R3)에 의해 게이트전압으로 변환되어 제 1 및 제 2 스위칭수단(Q1, Q2)에 인가된다. 그리고, 제 1 및 제 2 스위칭수단(Q1, Q2)은 교대로 스위칭동작하게 된다.

그리고, 부하회로(4)의 공진인덕턴스 및 공진정전용량에 의한 공진전압이 방전램프(10)의 필라멘트전극(10a, 10b) 사이에 인가되어 방전램프(10)가 점등하는 동시에, 그 점등이 유지된다. 그리고, 전류트랜스(CT1)의 통전, 방전램프(10)의 발열 및 그 밖의 회로부품의 발열에 의해, 전류트랜스(CT1)의 온도가 상승한다.

자기에너지 제어수단(6)의 배전압정류회로(11)는 정귀환코일(CT1b, CT1c)에 귀환된 제 1 및 제 2 스위칭수단(Q1, Q2)을 구동하는 방향의 전압을 정류한다. 그리고, 이 배전압정류회로(11)의 출력전압은, 콘덴서(C5)를 충전한다. 콘덴서(C5)에 충전된 전하는, 바이폴라트랜지스터(Tr1) 및 저항(R4)의 직렬회로에 의해 소비된다.

제 2 스위칭수단(Q2)에 흐르는 전류는 저항(R1)에 의해 검출되어, 전류검출수단 (7)에 의해 평균치로 변환된 후에, 전류제어수단(8)의 비교기(12)의 반전입력단자에 입력된다.

비교기(12)는 제 2 스위칭수단(Q2)에 흐르는 전류의 평균치에 따른 전압신호가 기준전압(Vref1)보다도 크면, 자기에너지 제어수단(6)의 바이폴라트랜지스터 (Tr1)의 베이스에 공급하는 베이스전류를 작게 한다. 그렇게 하면, 배전압정류회로(11)의 콘덴서 (C5)의 소비전력이 작아지기 때문에, 정귀환코일(CT1b, CT1c) 및 검출코일(CT1a)의 자기에너지량이 감소하여 전류트랜스(CT1)의 포화시간이 빨라진다. 이 결과, 제 1 및 제 2 스위칭수단(Q1, Q2)의 스위칭주파수가 증가하여, 제 2 스위칭수단(Q2)에 흐르는 전류의 평균치에 따른 전압신호는 기준전압(Vref1)에 근접하고, 이윽고 기준전압(Vref1)과 거의 일치하게 된다. 즉, 제 2 스위칭수단(Q2)에 흐르는 전류의 평균치는, 점차로 감소하여 미리 설정된 소정치(일정치)가 된다.

반대로, 제 2 스위칭수단(Q2)에 흐르는 전류의 평균치가 기준전압(Vref1)보다도 작으면, 비교기(12)는, 자기에너지 제어수단(6)의 바이폴라 트랜지스터(Tr1)의 베이스에 공급하는 베이스전류를 크게 한다. 그러면, 배전압정류회로(11)의 콘덴서(C5)의 소비전력이 커지기 때문에, 정귀환코일(CT1b, CT1c) 및 검출코일(CT1a)의 자기에너지량이 증대하여 전류트랜스(CT1)의 포화시간이 늦어진다. 이 결과, 제 1 및 제 2 스위칭수단 (Q1, Q2)의 스위칭주파수가 저하하여, 제 2 스위칭수단 (Q2)에 흐르는 전류의 평균치에 따른 전압신호는 기준전압(Vref1)에 근접하여, 이윽고 기준전압(Vref1)과 거의 일치하게 된다. 즉, 제 2 스위칭수단(Q2)에 흐르는 전류의 평균치는 점차로 증가하여 미리 설정된 소정치(일정치)가 된다.

이와 같이, 제 2 스위칭수단(Q2)에 흐르는 전류의 평균치는 미리 설정된 소정치 (일정치)가 되도록 제어된다. 예를 들면, 초퍼회로와 같은 직류전원(2)의 출력전압(직류전압)은, 거의 일정하기 때문에, 제 2 스위칭수단(Q2)에 흐르는 전류의 평균치가 미리 설정된 소정치(일정치)에 제어되는 것에 의해, 부하회로(4)의 소비전력이 거의 일정하게 제어된다. 즉, 방전램프(10)는, 거의 정전력화된다. 그리고, 전류트랜스(CT1)의 온도변화에 의해서, 제 1 및 제 2 스위칭수단(Q1, Q2)의 스위칭주파수가 변화하고, 방전램프(10)의 출력이 불안정하게 되는 것이 방지된다. 또한, 방전등에 대해서는 정전력 제어하는 것에 의해, 다른 종류의 방전등을 점등시키더라도 각각의 방전등의 정격에 가까운 광출력을 얻을 수 있다.

다음에, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해서 설명한다. 도 2는, 본 발명의 제 2 실시형태를 나타내는 방전램프 점등장치의 회로도이다. 또, 도 1과 동일부분에는 동일부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도 2에 나타내는 방전램프 점등장치(14)는, 도 1에 나타내는 방전램프 점등장치 (1)에 있어서, 제 1 및 제 2 스위칭수단(Q1, Q2)을 서로 직렬적으로 접속하여 스위칭회로(15)를 구성하는 동시에, 이 스위칭회로(15) 및 직류전원(2)의 음극 사이에 전류검출수단(7)을 접속하고 있다.

전류검출수단(7)은, 직류전원(2)의 출력전류(직류전류)를 저항(R1)으로 검출하고, 그 평균치를 전류제어수단(8)의 비교기(12)의 반전입력단자에 입력한다. 여기서, 비교기(12)의 비반전입력단자에 입력되어 있는 기준전압(Vref1)은, 전류검출수단(7)에 의해 검출된 직류전원(2)의 출력전류의 평균치를 미리 설정된 소정치(일정치)로 하는 것이다. 그리고, 전류제어수단(8) 및 자기에너지 제어수단(6)에 의해, 직류전원(2)의 출력전류가 미리 설정된 소정치(일정치)에 제어된다.

직류전원(2)의 출력전류가 미리 설정된 소정치(일정치)에 제어되면, 부하회로 (4)의 소비전력이 거의 일정하게 제어된다. 그리고, 전류트랜스(CT1)의 온도변화에 의해서, 방전램프(10)의 출력이 불안정하게 되는 것이 방지된다.

제 1 및 제 2 실시형태에 나타내는 바와 같이, 전류검출수단(7)은, 직류전원 (2) 및 스위칭회로인(15)의 닫힌 회로에 흐르는 전류를 검출하고, 그 평균치를 전류제어수단(8)의 비교기(12)의 반전입력단자에 입력하면 좋다. 그리고, 상기 폐회로에 흐르는 전류의 평균치를 미리 설정된 소정치(일정치)에 제어함에 의해, 부하회로(4)의 소비전력을 거의 일정하게 제어할 수가 있다.

다음에, 본 발명의 제 3 실시형태에 대해서 설명한다. 도 3은 본 발명의 제 3 실시형태를 나타내는 방전램프 점등장치의 회로도이다. 또, 도 1과 동일부분에는 동일부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도 3에 나타내는 방전램프 점등장치(16)는 도 1에 나타내는 방전램프 점등장치 (1)에 있어서, 저항(R1) 대신에, 전류변성기(CT2)의 1차코일 (CT2a)을 접속하여 스위칭회로(17)를 구성한 것이다. 그리고, 전류검출수단(18)은, 전류변성기(CT2), 정류장치(19) 및 평활용 콘덴서(C7)를 갖고 구성되고, 전류변성기(CT2)의 2차코일 (CT2b)의 양 끝단사이에 정류장치(19)의 입력단이 접속되고, 정류장치(19)의 출력단 사이에 평활용 콘덴서(C7)가 접속되어 있다.

제 2 스위칭수단(Q2)에 흐르는 전류는 전류변성기(CT2)의 1차코일 (CT2a)에 의해 검출되고, 정류장치(19)에 의해 정류되고, 평활용 콘덴서(C7)에 의해 평활된다. 그리고, 평활용 콘덴서(C7)의 양 끝단 사이에 평활된 전압이 발생하여, 전류제어수단(8)의 비교기(12)의 반전입력단자에 입력된다. 여기서, 평활된 전압은 제 2 스위칭수단 (Q2)에 흐르는 전류의 평균치이다.

다음에, 본 발명의 제 4 실시형태에 대해서 설명한다. 도 4는 본 발명의 제 4 실시형태를 나타내는 조명기구의 외관도이다. 또, 도 1과 동일부분에는 동일부호를 붙이고 설명은 생략한다.

도 4에 나타내는 조명기구(26)는 천장 등에 직접 붙이는 직접부착조명기구이다. 조명기구(26)는 조명기구 본체(27)의 하면의 양 끝단에 한 쌍의 램프소켓(28, 28)가 설치되고, 이들 램프소켓(28, 28) 사이에 방전램프(10)가 지지되어 접속되어 있다. 또한, 방전램프(10)에 광학적으로 대향하고, 방전램프(10)로부터의 방사광을 반사시키는 반사면(29a)이 형성된 반사체(29)가 조명기구 본체(27)에 설치되어 있다. 또한, 조명기구 본체(27)는 반사면(29a)의 배면측에 방전램프용 점등장치 (30)를 배설하고 있다. 방전램프용 점등장치(30)는 도 1에 나타내는 방전램프 점등장치(1)에 있어서, 방전램프 (10)가 제거되어 구성된 것이다. 조명기구(26)는, 자기의 발열이나 주위의 온도변화에 의해 방전램프용 점등장치(30)의 전류트랜스 (CT1)의 자기특성이 변화되더라도, 방전램프(10)가 거의 정전력에 제어된다.

청구항 1 및 2의 발명에 의하면, 전류트랜스의 온도변화에 의해 자기특성이 변화되더라도, 직류전원의 출력전류 또는 스위칭회로에 흐르는 전류의 평균치가 미리 설정된 소정치가 되도록, 전류트랜스의 자기에너지가 제어되기 때문에, 부하회로의 전력을 거의 일정하게 할 수 있다.

청구항 3의 발명에 의하면, 자기의 발열 및 주위의 온도변화에 의해 전류트랜스의 자기특성이 변화되더라도, 방전램프가 정전력에 제어되는 조명기구를 제공할 수가 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태를 나타내는 방전램프 점등장치의 회로도.

도 2는 본 발명의 제 2 실시형태를 나타내는 방전램프 점등장치의 회로도.

도 3은 본 발명의 제 3 실시형태를 나타내는 방전램프 점등장치의 회로도.

도 4는 본 발명의 제 4 실시형태를 나타내는 조명기구의 외관도.

도 5는 특허문헌 1의 방전등 점등장치의 회로도.

도 6은 특허문헌 2의 방전램프 점등장치의 회로도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1, 14, 16, 20, 24 : 방전램프 점등장치, 2 : 직류전원,

3, 15, 17 : 스위칭회로, 4, 22 : 부하회로,

5 : 구동회로, 6 : 자기에너지 제어수단,

7, 18, 23, 25 : 전류검출수단, 8 : 전류제어수단,

26 : 조명기구, 27 : 조명기구 본체

Claims

직류전원과;

직류전원의 출력 사이에 서로 직렬적으로 접속된 제 1 스위칭수단 및 제 2 스위칭수단을 갖게되는 스위칭회로와;

방전램프, 공진인덕턴스 및 공진정전용량을 구비하고, 제 1 및 제 2스위칭수단의 교대의 스위칭동작에 의해 발생한 고주파교류에 의해 작동하는 부하회로와;

부하회로에 흐르는 전류를 검출하는 검출코일 및 제 1 및 제 2 스위칭수단마다 설치되고, 검출코일로 검출된 전류를 자기결합에 의해 제 1 및 제 2 스위칭수단에 각각 귀환하는 정귀환코일을 갖는 전류트랜스를 구비하고, 검출코일로 검출된 전류에 따라서 제 1 및 제 2 스위칭수단을 교대로 스위칭 제어하도록 구성된 구동회로와;

전류트랜스의 자기에너지를 제어하는 자기에너지 제어수단과;

직류전원의 출력전류 또는 스위칭회로에 흐르는 전류의 평균치를 검출하는 전류검출수단과;

전류검출수단으로 검출된 전류의 평균치가 미리 설정된 소정치가 되도록 자기에너지 제어수단을 제어하는 전류제어수단;

을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 방전램프점등장치.
출력전압이 일정화된 직류전원과;

직류전원의 출력 사이에 서로 직렬적으로 접속된 제 1 스위칭수단 및 제 2 스위칭수단을 갖게 되는 스위칭회로와;

방전램프, 공진인덕턴스 및 공진정전용량을 구비하고, 제 1 및 제 2 스위칭수단의 교대의 스위칭동작에 의해 발생한 고주파교류에 의해 작동하는 부하회로와;

부하회로에 흐르는 전류를 검출하는 검출코일을 갖는 전류트랜스를 구비하고, 검출코일로 검출된 전류에 따라서 상기 제 1 및 제 2 스위칭수단을 교대로 스위칭 제어하도록 구성된 구동회로와;

전류트랜스의 포화시간을 변경하는 자기에너지 제어수단과;

직류전원의 출력전류 또는 스위칭회로에 흐르는 전류의 평균치를 검출하는 전류검출수단과;

전류검출수단에 의해 검출된 전류의 평균치에 따른 전압신호와 기준전압을 비교하는 비교기를 갖고, 비교기의 출력단자를 상기 자기에너지 제어수단의 트랜지스터의 베이스에 접속되어 있고, 상기 전류검출수단으로 검출된 전류의 평균치가 미리 설정된 소정치가 되도록, 베이스전류를 공급하는 전류제어수단;

을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 방전램프점등장치.
제 1 항 또는 제 2 항 기재의 방전램프 점등장치와;

이 방전램프 점등장치를 배설하고 있는 조명기구 본체;

를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 조명기구.