KR101024179B1 - 램프 및 전기적 발광 시스템의 조광제어를 위한 장치 및방법 - Google Patents

램프 및 전기적 발광 시스템의 조광제어를 위한 장치 및방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광범위한 기존의 조광가능하지 않은 전기적 발광제품과 시스템을 발광가능한 것으로 전환하는데 사용할 수 있는 에너지 절약형 조광방법 및 조광장치에 관한 것이다. 조광가능하지 않은 전기적 발광시스템의 예로는, 자기적 안정기 또는 일부 전기적 안정기에 의해 구동되는 고압 및 저압 방전램프와, 백열등과, 그룹으로 된 전기적 발광시스템을 들 수 있다. 전압-벡터 제어와 무효전력 제어의 새로운 통합된 개념에 의한 접근법에 입각하여, 발광시스템에 인가되는 전압은 발광시스템의 실효전력을 조정하지 않고서도 부드럽게 가변될 수 있다. 결국, 본 발명의 조광장치 및 조광방법은, 광범위한 조광가능하지 않은 전기적 발광시스템에 대한 범용의 에너지 절약형 조광 접근법으로서 사용될 수 있다. 에너지 효율적인 스위칭 모드의 무효전력 제어회로를 통해 전압벡터를 삽입함으로써, 생성 전압은, 기존의 자기적 안정기에 의해 구동되는 가스 방전 램프 시스템 및 형광등과 같은 다수의 전기적 발광시스템을 조광하기 위한 가변가능하고 제어가능한 전압원으로서 제어되고 가변될 수 있다.
발광시스템, 조광, 안정기, 무효전력 제어, 보조전압, 위상차

Description

램프 및 전기적 발광 시스템의 조광제어를 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PROVIDING DIMMING CONTROL OF LAMPS AND ELECTRICAL LIGHTING SYSTEMS}
본 발명은 개별적 전기 램프의 조광(調光) 제어(dimming control), 또는 보다 일반적으로는 복수의 개별적 램프로 형성된 시스템을 포함하는 전기적 발광 시스템의 조광(調光) 제어를 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 기존의 램프에 추가되어 장착될 수 있으면서 사용 중이 아닐 때에는 램프의 정상적인 동작에 영향을 주지 않는 의미에서 비-침입적(non-intrusive)인 조광 시스템에 관한 것이다.
광범위하게 다양한 종류의 램프와 발광 시스템이 다양한 응용을 위해 사용된다. 이들의 예로서, 형광램프, 고에너지 방전 램프 및 가스 방전 램프를 들 수 있다. 그러나, 이러한 램프들은 일반적으로 "조광이 가능하지 않다(non-dimmable)"라는 결점, 즉 고정된 전원 출력을 가져 제한된 휘도와 강도를 나타내는 일반적인 결점이 있는 것으로 인식되고 있다. 이는 종종 광이 지나치게 밝거나 눈에 거슬리고 전력소모가 클 수 있기 때문에 바람직하지 않다.
따라서, 미적 이유와 에너지 절약의 이유에서, 램프의 휘도가 제어되도록 조 광제어가 가능한 램프를 제공하기 위한 여러 시도들이 본 발명의 기술분야에서 이루어져 왔다.
종래의 발광시스템에 대한 종래의 조광 방법은, 백열등 및 가스 방전 램프(트라이액(Triac) 조광기에 적합한 것)에 대한 트라이액(Triac) 기반의 조광기와, 방전 램프에 대해 조광가능한 전자적 안정기와, 자기적 안정기에 의해 구동되는 조광 램프에 대한 여러 다른 기술을 포함하고 있다. 이들 기술에 대해서는 이후 차례로 논의할 것이다.
에디슨 타입의 백열등은 장기간 사용되어 왔다. 백열등은 내장된 조광 능력을 갖고 있지 않아 백열등의 빛의 세기를 제어하기 위해 도1a에 도시된 바와 같이 트라이액 조광기가 조광장치로서 사용되어 왔다. 통상, 트라이액 조광기는 반평행(anti-parallel)하게 연결된 2개의 사이리스터로 구성되어 있는데, 이는 본선 전압(本線 電壓)(mains voltage)의 관련 반주기 동안에 적합한 사이리스터를 온(on)으로 하기 위한 지연각(delay angle)을 제어할 수 있는 트리거 회로이다. 도1b에 도시된 바와 같이, 지연 점호각 (α) (delay firing angle α)을 제어함으로써, 본선 전압의 전압내용이 트라이액 조광기의 출력전압에 따라 제어되어 백열등 및 트라이액-적합 소형 형광램프(CFL)에 인가된다. 그러나, 트라이액 조광기를 통한 본선 입력전류가 트라이액 조광기의 출력전압의 형상에 의해 영향을 받기 때문에, 지연 점호각이 영이 아닐 때 입력전류는 본선 전압의 정현파 형상에서 벗어나 전력선 고조파로 된다. 이러한 전류 고조파 내용은, 특히 지연각이 클 때 트라이액 조광기에 의해 제어되는 발광시스템에 있어서의 내재적인 문제가 된다.
도1c는 트라이액 조광기로 제어되는 발광 시스템에서의 전력 흐름 다이어그램을 도시하고 있다. 트라이액 조광기 회로는 발광장치 또는 발광시스템의 실효 전력(real power)(P)과 무효 전력(reactive power)(Q) 모두를 조정하기 위해 사용된다. 따라서, 이것의 전압-전류(VI) 정격(定格)(rating)은 발광시스템의 전체 전력을 조정할 수 있을 정도로 충분히 커야 한다. 트라이액 기반의 조광기의 2가지 예가 미국특허 제4,437,043호 및 미국특허 제5,757,145호에 기술되어 있다.
최근, 형광 램프 및 고강도 방전(HID) 램프와 같은 방전램프에 대해 조광가능한 전자적 안정기의 사용이 증가하고 있다. 방전램프에 대해 조광가능한 전자적 안정기의 개요가 도2에 도시되어 있다. 통상, 조광가능한 전자적 안정기는 입력 측에 4선 연결(4-wired connection) 구조를 갖고 있다. 2개의 연결은 교류(ac) 본선에 대한 "활성(live)" 및 "중성(neutral)"을 위한 것이고, 다른 2개의 연결은 통상 1V 내지 10V 범위로 설정되는 직류 조광 레벨 제어신호를 위한 것이다.
조광가능한 전자적 안정기는 기본적으로 램프로의 전력 흐름을 제어하는 전력 변환기이다. 통상의 조광가능한 전자적 안정기는 안정기 인버터의 스위칭 주파수를 증가시켜 램프를 조광한다. 램프로의 전류를 제한하는 인덕터의 임피던스는 동작 주파수에 따라 증가하고, 따라서 램프 전력은 인버터 주파수를 제어함으로써 제어될 수 있다.
트라이액 조광기로서, 조광가능한 전자적 안정기는 통상 교류 본선 전압과 발광 부하 사이에 연결되어 있다. 따라서, 종래의 조광가능한 전자적 안정기는 발광 부하의 전체 전력(실효 전력 P와 무효 전력 Q)를 조정하여야 한다. 따라서, 상 기 안정기의 전력 성능은 전체 램프 전력과 전자적 손실의 합 보다 높아야 한다.
도1c 및 도2에 도시된 바와 같이, 전력 흐름 다이어그램은 종래의 조광장치 또는 조광회로는 실효 전력과 무효 전력 모두를 조정할 필요가 있음을 나타내고 있다. 따라서, 큰 램프 집단 또는 램프 네트워크로 형성된 발광시스템을 조광하기 위하여, 전술한 방법에 기초한 단일 조광장치를 사용하는 것은 경제적이지 않다. 전형적으로, 트라이액 조광기는 수백 와트로 제한되고 조광가능한 전자적 안정기는 통상 하나 또는 한 쌍의 방전 램프만을 위해 설계된다.
자기적 안정기는 전자적 안정기 보다 긴 역사를 갖고 있다. 이들은 형광램프 및 고강도 방전(HID) 램프에 대해 널리 사용되어 왔다. 고주파(전형적으로 40kHz 초과)에서 동작하는 전자적 안정기와 달리, 자기적 안정기는 본선 주파수(50Hz 또는 60Hz)에서 동작한다.
자기적 안정기는 전자적 안정기에 비해 몇가지 장점이 있다. 이러한 장점으로서, 높은 신뢰성과 긴 수명(전형적으로 교체없이 15년 초과), 과도 전압 서지(surge)(예를 들어 번개에 의한 것) 및 불리한 작업 환경(예를 들어, 높은 습도와 높은 온도)에 대해 견디는 능력을 들 수 있다. 특히, 자기적 안정기는 HID 램프(고주파 전자적 안정기로 동작될 때 잘 알려진 음향 공명(acoustic resonance)의 문제 있음)에서 우월한 램프-아크 안정성을 제공한다. 이는 왜 HID 램프 시장이 자기적 안정기에 의해 지배되고 있는지를 설명하는데, 자기적 안정기는 본선 주파수(mains frequency)에서 동작하며 HID 램프 아크에서 음향 공명 현상을 촉발시키지 않는다.
대부분의 자기적 안정기에 대한 주요한 제한사항으로는 이들이 방전램프를 조광하는 능력이 없다는 것이다. 이러한 문제를 완화시키기 위한 조광용 자기적 안정기를 제공하려는 몇몇 기술들이 보고되어 있다.
선행기술에서의 제안은 본선 전압에서의 크기 변화를 달성하기 위해 교류 변압기를 탭핑(tapping)하는 것을 포함한다. 이론적으로, 자기적 안정기에 의해 구동되는 방전램프는, 수작업으로 본선 변압기를 탭핑하여 본선 전압을 감소시킴으로써 조광될 수 있다. 그러나, 이는 기계적 방식의 해결책이며 적합한 조광문제 해결책이 아닌데, 특히 조광 과정이 중심에서 또는 자동적으로 제어되어야 하는 경우에는 적합하지 않다. 미국특허 제6,271,635호는 방전램프용 2-레벨 조광 시스템을 달성하기 위한 2-권선(捲線) 자동 변압기를 기술하고 있다. 2개의 권선은 2개의 분리된 전압원을 제공한다. 1세트의 권선으로부터의 전압 또는 직렬로 연결된 2세트의 권선으로부터의 전체 전압을 선택하기 위해 스위치가 사용된다. 이러한 2-레벨 조광시스템은 복수의 램프에 대해 사용될 수 있으나, 상기 조광레벨은 불연속이고 연속적이지 않다. 페르슨 등(Persson et al)의 문헌 "파워 가스-방전 UV 램프를 위한 전자적 안정기 대 자기적 안정기의 성능 비교(A performance comparison of electronic vs. magnetic ballast for power gas-discharge UV lamps, Rad Tech '98, Chicago, pages 1-9, 1998)"에서는 보다 복잡한 변압기를 이용한 다중레벨 조광시스템을 제안하고 있다.
또 다른 가능성으로는 자기적 안정기-방전 램프 시스템으로의 전류 제어를 위한 외부의 전류-제어 전력 회로의 사용을 들 수 있다. 미국특허 제6,538,395호 및 미국특허 제6,121,734호는 자기적 안정기에 의해 구동되는 방전램프 시스템으로 의 전류의 크기를 제어하는 외부의 전류-제어 전력회로의 사용을 개시하고 있다. 이러한 접근 방식은 본선 주파수에서 입력전류의 크키를 가변시킴으로써 램프 전력을 제어하는 것이다. 그러나, 상기 전류-제어 전력 단계는 여전히 발광부하에 대한 실효 전력 및 무효 전력 모두를 조정하여야 한다.
다른 방식으로서, 사이클로컨버터(도3 참조)와 같은 교류-교류 변환기가, 원칙적으로 안정기와 램프로 구성된 발광 부하에 대한 제어가능한 크기를 갖는 본선 주파수 교류 전압을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 하나의 실제적인 교류-교류 전압 변환기(미국특허 제4,350,935호)는 교류 정현파 전압을 정현파 포락선을 갖는 전압 펄스로 쵸핑(chopping)(잘게 자름)하기 위한 전력 변환기를 사용한다. 그러나, 상기 교류-교류 전압 변환기 방식(사이클로컨버터 및 미국특허 제4,350,935호의 컨버터 사용을 포함)은 발광 부하에 대한 정현파 전압을 생성하기 않는다. 결국, 많은 전류 고조파가 상기 과정에서 생성되어 전력선에서의 고조파 오염 문제를 낳게 된다. 또한, 도3에서의 전력 흐름의 표시는 상기 방식이 실효 전력 및 무효 전력 모두를 조정하기 위해 상기 교류-교류 전압 변환기를 요구하는 것을 나타내고 있다. 따라서, 상기 전력 변환기에 대한 전력 정격은 발광 부하에 대한 전체 전력 정격 보다 커야 한다.
상기 자기적 안정기 시스템에서의 임피던스를 가변시킴으로써 자기적 안정기를 조광하는 몇몇 기술이 보고되어 있다. 미국특허 제5,389,857호는 자기적 안정기에서 쵸크로서 2단 인덕터의 사용을 개시하고 있다. 상기 2단 인덕터는 직렬로 연결된 2개의 인덕터로 구성되어 있다. 2개의 인덕터 중 하나를 바이패스할 수 있는 스위치에 의해, 상기 2단 인덕터의 인덕턴스는 불연속적 방식으로 변환될 수 있다. 이러한 방식의 단점은 연속적인 조광 레벨이 얻어질 수 없다는 점이다.
미국특허 제5,432,406호는 제한된 범위 내에서 계속적으로 조광가능한 자기적 안정기에서의 포화가능한 리액터(인덕터)의 사용을 기술하고 있다. 상기 리액터에 여분의 권선을 부가하고 이러한 여분의 권선으로 직류 전류를 주입함으로써, 상기 리액터의 자기 코어는 포화될 수 있다. 따라서, 상기 자기적 안정기에서의 인덕터 임피던스가 변화될 수 있어 램프 전류는 변경될 수 있다. 그러나, 이러한 방법은 포화가능한 리액터를 구비하지 않은 기존의 자기적 안정기에는 범용 조광방법으로서 적용할 수 없었다.
미국특허 제5,949,196호는 방전 램프 시스템에서의 조광 목적을 위한 전류 드레인 커패시터의 사용을 기술하고 있다. 스위칭가능한 커패시터가 방전 램프를 가로질러 연결되어 있다. 조광이 필요한 경우, 상기 커패시터가 온으로 스위칭되어 일부 램프 전류가 램프로부터 커패시터로 방향을 전환하게 된다. 이러한 방식에서는, 램프전류 그리고 램프 전력 및 발광 세기가 불연속적으로 제어될 수 있다. 그러나, 이러한 방법으로는 연속적인 조광 레벨이 얻어질 수 없다.
형광 램프(저압 방전 램프) 시장에서, 전자적 안정기가 조광가능하지 않은 종래의 자기적 안정기를 대체하고 있다. 고주파(전형적으로 20kHz 이상)로 동작하는 전자적 안정기는 형광램프의 플리커 영향을 제거하고, 본선 주파수(50Hz 또는 60Hz)에서 동작하는 자기적 안정기 보다 더 큰 효율을 달성할 수 있다. 따라서, 전자적 안정기에 의해 구동되는 형광 램프는, 자기적 안정기에 의해 구동되는 램프와 비교하여 동일한 광출력에 비해 적은 에너지를 소모한다. 그러나, 전자적 안정기의 주요 단점 중 하나는 상대적으로 짧은 수명이다. 통상, 자기적 안정기는 교체없이 10년 이상 동작할 수 있는 반면에, 전자적 안정기가 이와 같이 긴 수명을 갖는 경우는 드물다. 자기적 안정기가 조광가능하게 제조되는 경우, 긴 수명, 높은 신뢰성 및 에너지 절감 등의 특성들은 "조광가능한 자기적 안정기"가 형광램프와 같은 저압 방전램프에 대한 매력적인 해결책으로서 느껴지게 할 수 있다.
고강도 방전(HID) 램프와 같은 고압 램프 시장에서, 자기적 안정기는 여전히 전자적 안정기 보다 신뢰가능한 방안으로서 인식되고 있다. 그 이유는 HID 램프가 1kHz 이상의 주파수에서 동작될 때 음향 공명 현상이 나타날 수 있는 문제가 있기 때문이다. 음향 공명 현상은 다양한 형태의 공명을 촉발시킬 수 있는 램프관 내의 전력압 변동에 기인한다. 음향 공명을 회피하기 위하여, HID 램프는 통상 저주파수(1kHz 미만) 또는 초고주파수(350kHz-700kHz 초과)에서 동작된다. 일부 전자적 안정기가 HID 램프에서의 사용을 위해 개선될 수 있지만, 시간에 따른 램프 특성의 변화로 인해 램프의 노후화 영향이 심각할 때에는 램프의 안정성이 보장되지 않는다. HID 램프용 전자적 안정기 개발에 대한 증대된 노력에도 불구하고, 매우 높은 램프 아크 안정성, 높은 안정기 신뢰성 및 저비용의 이유에서 자기적 안정기가 여전히 HID 시장을 지배하고 있다. 특히 번개에 대해 잘 견디고 높은 신뢰성이 매우 중요한 판단 기준이 되는 옥외 발광 분야(예를 들어 가로등)에서 그러하다.
교류 본선 전원과 램프 사이에 제공되는 안정기에 의해 구동되는 형태의 전기적 램프에 대한 조광 제어를 제공하는 본 발명의 장치는,
본선 전원과 안정기 사이에 직렬로 배치되고 상기 본선 전원과 위상차를 갖는 보조 전압을 삽입하는 수단과, 램프에 인가되는 전압을 가변시키기 위한 보조 전압을 제어하는 수단을 구비하고,
상기 전원 전압은 상기 안정기에 인가되는 전압과 상기 보조전압과의 벡터 조합이며, 상기 안정기에 인가되는 전압의 크기는 상기 본선 전원의 전압 크기 보다 작고, 상기 보조 전압은 상기 장치를 흐르는 전류와 90도 또는 270도의 위상차를 유지하며, 상기 보조 전압의 크기는 상기 램프에 인가되는 전압을 가변시키기 위해 사용되는 것을 특징으로 한다.
상기 특징 중 후자는, 조광 제어 장치가 단지 무효전력만을 조정하여 조광 제어 장치에서의 실효 전력의 손실을 최소화하는 것을 보장하기 때문에 이점이 있다.
바람직한 일실시예에서, 본 발명의 장치는 출력으로서 펄스폭 변조(PWM) 파형을 생성하기 위해, 고주파수로 스위칭되는 2개의 스위치를 포함하는 하프-브리지 인버터를 포함한다. 바람직하게, 상기 하프-브리지 인버터의 PWM 출력은 고도의 정현파 특성을 갖는 보조 전압을 제공하기 위해 필터링된다. 본 실시예에서, 보조 전압의 크기를 제어하기 위해, 상기 하프-브리지 인버터에 대한 소정의 직류 링크 전압을 선택하기 위한 수단이 제공된다. 특히, 상기 소정 전압값으로 상기 직류 링크 전압을 유지하고 보조 전압의 위상이 상기 장치를 흐르는 전류의 위상에 대해 90도 또는 270도의 위상차를 유지하도록 하는 수단이 제공된다. 예를 들어, 상기 소정값으로 상기 직류 링크 전압을 유지하고 보조 전압의 위상이 상기 장치를 흐르는 전류의 위상에 대해 90도 또는 270도의 위상차를 유지하기 위해 폐회로 제어 기구가 사용될 수 있다.
바람직하게, 스위치 수단이 제공되어 조광 제어가 불필요할 때 상기 장치는 바이패스될 수 있고, 본선 전원의 전압은 바로 안정기에 인가된다.
본 발명의 다른 측면으로서의 전기적 발광 시스템은,
안정기를 통해 교류 본선 전원에 연결된 적어도 하나의 램프와,
상기 적어도 하나의 램프에 대한 조광제어를 제공하는 수단으로서, 상기 본선 전원과 상기 안정기 사이에 직렬로 배치되고 상기 본선 전원과 위상차를 갖는 보조 전압을 삽입하는 수단과, 램프에 인가되는 전압을 가변시키기 위한 보조 전압을 제어하는 수단을 구비하는 조광제어수단을 포함하고,
상기 전원 전압은 상기 안정기에 인가되는 전압과 상기 보조전압과의 벡터 조합이며, 상기 안정기에 인가되는 전압의 크기는 상기 본선 전원의 전압 크기 보다 작고, 상기 보조 전압은 상기 조광제어수단을 흐르는 전류와 90도 또는 270도의 위상차를 유지하며, 상기 보조 전압의 크기는 상기 램프에 인가되는 전압을 가변시키기 위해 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 측면으로서의 안정기에 의해 구동되는 전기적 램프에 대한 조광제어를 제공하는 방법은, 교류 전원과 안정기 사이에 상기 교류 전원의 전압과 위상차를 갖는 보조 전압을 삽입하는 단계를 포함하고,
상기 전원 전압은 상기 안정기에 인가되는 전압과 상기 보조전압과의 벡터 조합이며, 상기 보조 전압은 상기 안정기에 공급되는 전류와 90도 또는 270도의 위상차를 유지하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 일부 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 예시로서 설명될 것이다.
도1a 내지 도1c는 종래의 트라이액 기반의 조광기의 동작을 설명하는 도면이다.
도2는 종래의 조광가능한 전자적 안정기를 나타내는 블럭도이다.
도3은 종래기술에 따르는 자기적 안정기 시스템에 대한 조광제어를 위한 교류-교류 변환기의 사용을 나타내는 블럭도이다.
도4a 내지는 도4c는 본 발명의 일실시예에 따른 장치를 도시하는 도면으로서, 구체적으로 도4a는 블럭도이고, 도4b는 그룹으로 된 부하와 전력흐름을 나타내는 개략도이며, 도4c는 등가회로를 나타내고 있다.
도5a와 도5b는 자기적 안정기에 의해 구동되는 방전 램프 시스템의 벡터 다이어그램으로서, 도5a는 본 발명의 조광제어장치를 사용하지 않은 경우를, 도5b는 본 발명의 조광제어장치를 사용한 경우를 나타낸다.
도6은 본 발명의 일실시예에 따른 조광제어장치의 전력 전자회로를 나타내는 개략도이다.
도7은 본 발명의 일실시예에서의 사용을 위한 폐회로 제어 시스템을 도시하고 있다.
도8은 실험적 배치를 나타내는 블럭도이다.
도9a 내지 도9f는 실험 결과를 나타내는 도면이다.
도10a 및 도10b는 하나의 실험예에서 전압에 대한 부하의 실효 전력 소모 측정값과 조광제어장치에서의 전체 전력손실 측정값을 나타내는 도면이다.
도11a 및 도11b는 다른 실험예에서 전압에 대한 부하의 실효 전력 소모 측정값과 조광제어장치에서의 전체 전력손실 측정값을 나타내는 도면이다.
도12는 보조전압을 생성하기 위해 풀-브리지(full-bridge) 인버터를 사용하는 다른 실시예를 도시하고 있다.
도13은 보조전압을 생성하기 위해 분리된 에너지원이 사용되는 다른 실시예를 도시하고 있다.
적어도 바람직한 형태에 있어서, 본 발명은 자기적 안정기 또는 일부 전자적 안정기에 의해 구동되는 형광 램프 및 HID 방전램프와 같은 전기적 발광 시스템을 위한, 에너지 효율이 높고 비-침입성의 조광 방법 및 조광 장치를 제공한다. 상기 방법과 장치는 실제적으로 에너지를 절약하면서 종래의 "조광가능하지 않은" 자기적 안정기-램프 시스템을 "조광가능한" 것으로 전환할 수 있다. 제안된 조광 방법은, 발광시스템의 실효전력을 조정하지 않으면서 상기 안정기-램프 시스템에 이용가능한 전압을 제어함으로써 실제적으로 에너지를 절약하는 조광기능을 달성한다. 본 발명의 배경이 되는 개념은 전압-벡터 제어와 무효 전력 제어의 새로운 통합된 개념이다.
후술하는 기재로부터 알 수 있는 바와 같이, 발광시스템으로의 리액턴스 성분의 전력 흐름을 제어함으로써, 제안된 조광장치는 제어가능한 전압 벡터를 본선 전압에 삽입한다. 따라서, 안정기-램프 시스템에 이용가능한 생성 전압은 제어될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 조광 방법 및 조광 장치는 단지 무효 전력만을 조정함으로써 최소 전력손실을 달성한다. 따라서, 제안된 조광 장치에 대한 전력 정격(定格)은 발광 시스템에 대한 전체 전력 정격 보다 훨씬 작을 수 있다. 이는 본 발명의 조광장치가 고전력 발광시스템 또는 그룹으로 된 발광장치를 조광하는 것을 가능케 한다. 본 발명의 다른 이점은 비-침입성 특성이다. 즉, 본 발명의 조광장치가 동작하지 않는 경우에도 상기 안정기-램프 시스템은 최대 출력(즉, 조광되지 않은 상태)으로 정상적으로 동작할 수 있다.
본 발명의 방법 및 장치는 가로등과 같은 HID 램프의 네트워크 또는 개별적 방전 램프를 조광하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 이는 실내 및 실외 모두에서 사용될 수 있다.
도4a는 본 발명의 실시예에 있어서, 전압-벡터 제어와 무효전력 제어의 통합된 개념을 나타내는 도면이다. 발광부하에 대한 실효전력의 처리에 대한 요구없이 발광시스템을 조광하기 위해, 발광부하에 이용가능한 교류전압이 가변된다. Vs는 교류 본선 전압의 벡터이고, Va는 조광장치에 의해 삽입되는 보조전압의 벡터이며, VL은 상기 발광부하에 대한 생성 전압 벡터이다. Ia는 조광장치의 전류벡터이고, 보조전압에 대해 수직으로 유지된다(즉, Va와 90도 또는 270도의 위상차를 가짐). IL 은 부하전류이고 Ia와 동일하다.
본 발명의 일실시예의 전력 흐름 다이어그램이 도4b에 도시되어 있다. 무효전력 제어회로의 사용을 통해 보조 전압 벡터 Va를 삽입함으로써, 전원 전압 벡터 Vs와 보조전압 벡터 Va의 벡터 차인 생성 전압 VL이 제어될 수 있다. Va의 생성은 무효 전력 Q를 다룸으로써 이루어지기 때문에 조광장치는 이론적으로 발광 부하에 대한 어떠한 실효 전력 P도 조정하지 않는다. 조광장치에서의 유일한 실제 손실은 조광장치의 전력회로에서의 전도성 손실과 스위칭 손실 뿐이다. 수 많은 실험예에서의 측정값으로 이후 도시되는 바와 같이, 조광장치의 전체 손실은 통상 조광과정에서 절약된 램프 전력의 10% 미만이다. 예를 들어, 방전램프에서 150W의 램프 전력이 80W로 조광된 경우, 램프 전력 감소는 70W이고 조광장치는 7W미만의 전력을 소모할 것이다. 결국, 본 실시예에서 63W의 실제 에너지 절약이 달성된다.
도4c는 본 발명의 일실시예의 등가회로를 도시하고 있다. 전력망 이론에 근거하면, Vx는 전송망의 전송단 상에서의 제어된 교류 전압원이다. 이러한 Vx는 필터 인덕터 LF에 의해 필터링되기 전의 교류 전압(인버터 브리지에 의해 생성됨)과 등가이다. 보조 전압 Va(Vx가 필터링된 것)는 전송망의 수신단 상에서의 전압이다. Vx의 크기와 위상 변이 δ는 제어가능하다.
회로에 공급되는 실효 전력 P와 무효 전력 Q는 아래의 식으로 표현될 수 있다.
Figure 112006014100602-pct00001
Figure 112006014100602-pct00002
상기 수학식 1 및 수학식 2에서, ω=2πf이고, f는 본선 주파수이며, δ는 전압 벡터 Va와 Vx 사이의 각도이다.
수학식 1과 수학식 2로부터, 전압-벡터 생성과 무효전력 제어가 조광회로에서 전력손실을 최소화하는 방식을 알 수 있다. 수학식 1은 δ를 0으로 유지함으로써 sinδ가 0이고, 따라서 P가 0이 됨을 나타내고 있다. 따라서, 본 발명의 조광회로는 전력 흐름에 있어서의 실효 전력을 소모하지 않는다. 수학식 2는 무효전력 Q과 보조전압 벡터 Va가 Vx의 크기를 제어함으로써 조정될 수 있음을 나타낸다. Vx의 크기는 후술되는 바와 같이 폐회로 제어 기구에서 인버터 브리지의 직류 링크 전압 Vdc를 조절하여 제어될 수 있다.
후술되는 바와 같이, 하프 브리지 구성을 갖는 전압원 인버터는 그 직류 측이 2개의 커패시터로부터 공급되는 방식으로 본 발명의 실시에에서 사용되는 것이 바람직하다. 상기 인버터의 커패시터 전압은 직류 전압 설정을 조정함으로써 폐회로 제어회로에 의해 제어될 수 있다. 상기 폐회로 제어회로는 천이 상황 동안에 임 시적으로 δ를 변경하게 된다. δ가 양의 값이면 커패시터 전압은 증가하고, δ가 음의 값이면 커패시터 전압은 감소한다. 상기 각도 δ는 정상 상태에서 커패시터 전압 조정 후에 0으로 유지된다. 이는 무효전력 및 전압제어의 기능을 달성케 한다.
도5a는 자기적 안정기에 의해 구동되는 조광기능이 없는 방전 램프시스템에 대한 전형적인 벡터 다이어그램(벡터는 본선 주파수에서 반시계방향으로 회전하는 것으로 상정)이다. 이 경우, Vs는 단순히 VL과 동일하다. 자기적 안정기는 대형 인덕터와 쵸크로 구성되고 램프 아크는 저항으로서 해석되기 때문에 상기 회로는 매우 인덕턴스 성분이 지배적(inductive)이다. 따라서, 부하 전류 IL은 위상각 φ만큼 전원 전압 Vs에 대해 뒤쳐지게 된다. 도5b는 본 발명의 실시예의 조광장치가 포함된 경우의 벡터 다이어그램이다. 상기 조광장치(많은 전력의 손실없음)는 전압 벡터 Va를 발광시스템에 삽입한다. 발광시스템에 이용가능한 생성된 부하전압은 부드럽게 변경(약간만 변경됨)될 수 있다. 그 결과, 램프 전력은 전압-벡터 개념에 의해 제어될 수 있다. 도5a(조광장치 없는 경우)와 도5b(조광장치 있는 경우)를 비교하면, 보조 전압 벡터 Va를 본선 전압 벡터 Vs에 삽입함으로써 생성된 전압 VL의 크기가 감소될 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 자기적 안정기에 의해 구동되는 발광시스템은 적은 전류 IL가 흐르게 되고, 램프 전력은 감소될 수 있다.
Ia와 부하 전류 IL은 도5b에서 동일하다. 도5b로부터, 상기 부하에 인가되는 전압의 크기는 원칙적으로 보조전압의 크기 및/또는 위상을 가변시킴으로써 제어될 수 있음을 알 수 있다. 그러나, 본 발명의 조광장치에서의 전력손실을 최소화하기 위해서는 상기 보조전압의 벡터가 상기 전류의 벡터에 대해 수직으로 유지되도록 하는 것이 매우 바람직하고, 따라서 상기 조광장치에 입력되는 전류벡터(Ia=IL)는 바람직하게 상기 조광장치에 의해 생성되는 보조전압 벡터 Va와 90도 또는 270도의 위상차를 유지하여야 한다. 벡터 Ia 및 Va는 서로에 대해 수직이기 때문에, 상기 조광장치는 이론적으로 실효전력을 소모하지 않는다. 실제로, 조광장치는 조광장치에서의 도전성 손실, 스위칭 손실 및 자기적 손실에 기인하는 매우 적은 양의 전력을 소모한다. 그러나, 조광장치에서의 전체 전력 손실은 절약된 전체 램프 전력의 매우 적은 부분(전형적으로 10% 미만)을 차지한다.
도6은 본 발명의 일실시예에 따른 조광장치의 전력 전자회로의 개략도를 도시한다. 상기 조광장치는 조광회로가 활성화되지 않았을 때 "통상 닫혀 있는(N.C.)" 바이패스 스위치(Sm)(예를 들어, 릴레이 또는 컨택터와 같은 전기적-기계적 스위치)를 포함한다. 이러한 비활성 동작 모드(즉, 릴레이가 닫혀 있는 경우)에서 Ia는 조광회로를 바이패스하고 Va는 0이다. 따라서, 본 발명의 조광장치는 조광되는 전기적 발광시스템에 대해 비-침입적이다. 상기 조광장치가 활성화되었을 때, Sm은 오픈되어 Ia는 상기 조광회로로 흘러들어간다.
본 실시예의 조광장치의 회로는 한 쌍의 토템 폴형(totem pole) 전력 전자스위치(S1, S2)를 갖는 하프 브리지 인버터로 구성되어 있다. 2개의 커패시터(C1, C2)는 직류 링크 벌크 커패시터와 에너지 저장 커패시터로서 기능한다. 상기 조광장치가 활성화될 때, 2개의 프리휠(freewheeling) 다이오드(D1, D2)와 스위치(S1, S2)의 스위칭 동작을 통해 직류전압이 직렬로 연결된 2개의 커패시터(C1, C2)에서 생성될 수 있다. C1 및 C2에 걸리는 직류 전압은 상기 하프 브리지 인버터에 대한 직류 전압원을 제공한다. 상기 하프 브리지 인버터 내의 2개의 전력 전자스위치(S1, S2)는, 고품질의 정현파 성질을 갖는 PWM 전압파형을 생성하기 위해 정현파 펄스폭 변조방식(PWM)하에서 고주파로 스위칭된다. 그런 다음, 상기 PWM 전압파형 내의 고주파수의 전압 고조파를 필터링하기 위해 상기 PWM 전압파형은 인덕터(L)와 커패시터(C)를 포함하는 로우패스 필터(low pass filter)에 의해 필터링된다. 그리고, 필터링된 전압은 고품질의 정현파 전압으로서, 상기 조광장치에 의해 생성되는 보조전압 Va에 해당된다.
또한, 풀-브리지 인버터가 도12에 도시된 하프-브리지 인버터를 대체하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 하프-브리지 인버터는 풀-브리지 인버터에 필요한 전력 전자소자 수의 절반만 사용하고, 따라서 비용면에서 보다 효율적이다. 저전력 응용의 경우(예를 들어 2kVa 미만), 하프-브리지 인버터이면 충분하다. 그러나, 고전력 응용의 경우에는 풀 브리지 인버터가 보다 적합하다.
상기 조광회로는 활성화되면, 통상 닫혀져 있는 바이패스 스위치 Sm을 오픈함으로써 동작을 개시한다. 발광부하의 조광레벨은 폐회로 제어기구를 사용하여 조절될 수 있다. 상기 조광레벨은 상기 하프-브리지 인버터의 직류 링크 전압(Vdc)에 대한 기준 레벨(reference level)을 설정함으로써 결정될 수 있다. 예를 들어, 이 러한 Vdc 기준이 0으로 설정되면, 상기 조광회로에 의해 생성되는 Va의 크기는 0으로 될 것이다. Vdc 기준이 소정의 레벨로 설정되면, Vdc는 상기 인버터에 대한 직류 링크 전압이 되어 보조전압 Va의 크기에 영향을 준다.
하프-브리지 인버터에 의해 생성된 PWM 전압은 +0.5Vdc 및 -0.5Vdc의 피크 대 피크(peak-to-peak)전압을 갖는다. 폐회로 제어에 있어서, 본선 전압 Vs와 보조전압 벡터 Va 사이의 위상각은, (1) 실제 직류 링크 전압 Vdc가 그 기준 설정에 따라 조절되고 (2) Ia(=IL)이 Va와 90도 또는 270도의 위상차를 갖도록 제어된다. 상기 조건 (1)은 Va의 크기를 결정한다. 조건 (2)는 조광회로가 발광시스템의 무효전력 Q만을 조정하는 것을 보장한다. 이러한 방식으로, 조광회로의 전력 정격은 발광시스템의 정격 보다 훨씬 작게 될 수 있다. 결국, 저비용의 조광회로가 "조광가능하지 않은" 발광 시스템을 조광하기 위해 개발될 수 있다.
도7은 본 발명의 조광장치에 대한 전압-벡터 및 무효전력 제어기구의 블록도를 도시하고 있다. 도6을 참조하여 기술된 바와 같이, 조광회로가 비활성 상태일 때, 통상 닫혀있는 전기적-기계적 스위치(통상 릴레이 또는 컨택터)는 바이패스 스위치로서 사용된다. 상기 조광회로가 활성화되면, 통상 닫혀 있었던 스위치는 도7에 도시된 바와 같이 상기 조광회로에 연결된다. 하나의 센서(전형적으로 신호 변성기)가 본선 전압 Vs를 감지하여 그 위상을 알아내기 위해 사용된다. 또 하나의 센서는 상기 조광회로에서 인버터-브리지의 직류 링크 전압 Vdc를 검출하기 위한 직류 전압 센서(전형적으로 전위 디바이더)이다. 조광제어는 직류 전압(Vdc) 기준 의 형식으로 이루어진다. Vdc 기준과 Vdc 피드백 신호 사이의 에러 신호를 도출하기 위해 비교기가 사용된다. 상기 에러신호는 위상 변이 신호를 생성하는 비례적분 제어기(PI controller) 또는 에러 보상기에 공급된다. 입력으로서의 본선 전압에 대한 위상 기준 및 위상 변이 신호에 따라, 위상 동기 루프는 펄스폭 변조된 게이팅 신호를 전력 스위치(S1, S2)에 대해 생성하는데, 이때 직류 링크 전압 Vdc를 Vdc 기준레벨로 유지하기 위해 보조전압 벡터 Va는 본선 전압 벡터 Vs와 적절한 위상 변이를 갖도록 하게 한다. Vdc를 소정의 기준레벨로 유지함으로써, 상기 조광회로에서의 순 실효전력 소모가 없다. 따라서, 이러한 제어방식은 보조전압 벡터 Va가 조광회로의 입력 전류 Ia에 대해 수직인 필연적 특성을 갖게 된다. 즉, 본 발명의 제어 방식은 조광회로가 무효전력만을 조정함으로써 소정의 보조전압 벡터를 생성하는 것을 보장하고 있다. 따라서, 조광회로의 전력 정격은 발광부하의 전체 전력이 아닌 발광부하의 무효전력에 따라 설계될 수 있다.
본 발명의 조광방법 및 조광장치는 실험모델에 의해 시험되었고, 자기적 안정기에 의해 구동되는 몇몇 방전 램프는 성공적으로 조광되었다. 도8은 실험 설정에 대한 블록도이다. 일정 범위의 방전 램프에 대해, 조광장치가 도6에 도시된 바와 같이 자기적 안정기-방전램프 시스템에 연결된다.
새로운 조광 개념을 확인하기 위해 시험이 수행되었다. Vdc에 대한 기준 설정을 증가시킴으로써, 직류 링크 전압을 상이한 레벨로 조절하여 보조 전압 Va를 생성하였다. 본선 전압은 50Hz의 220V 전압이다. 본선 전압 Vs, 보조전압 Va, 발광 부하에 이용가능한 생성 전압 VLoad 및 부하 전류 IL(Ia와 동일)가 측정되었다. 또한, 발광 부하에 의해 소모되는 전체 입력 전력(PLoad)과 새로운 조광장치에서의 전체 전력손실이 측정되었다.
도9a 내지 도9e는 자기적 안정기에 의해 구동되는 150W의 고압 나트륨 방전 램프에 대한 측정치를 나타낸다. 상기 발광 시스템은 새로운 조광장치에 의해 조광되었다.
도9a는 바이패스 릴레이 스위치 Sm이 통상적으로 닫혀져 있고 조광회로가 활성화되지 않았을 때 측정된 Vs, Ia, Va 및 VLoad(VL)을 도시하고 있다. 상기 램프는 최대 출력으로 동작하고, Sm이 닫혀져 있기 때문에 VLoad는 Vs와 같으며 Va는 0이라는 것을 알 수 있다.
도9b는 바이패스 릴레이가 오픈되고 조광회로가 매우 작은(거의 0) 조광 설정으로 활성화되었을 때 측정된 값들을 도시하고 있다. Va는 겨우 7V이고 Vs는 거의 VLoad와 동일함을 알 수 있다. 램프는 거의 최대 출력으로 동작한다.
도9c는 나트륨 방전램프가 최대 출력의 약75%로 조광되었을 때의 측정값들을 도시하고 있다. 보조전압은 약 20V이고 VLoad는 198V이다. 도9a 및 도9b와 비교하여, 도9c에서는 부하전류 Ia가 감소되었는데, 이는 램프 전력의 감소와 본 발명의 조광원리를 확인시켜 주는 것이다. 도9c로부터 Va와 Ia는 서로 90도의 위상차를 갖는 것에 주목할 필요가 있는데, 이는 본 조광회로가 본질적으로 무효전력만을 조정하 는 것을 확인시켜 주는 것이다. 최대 램프 전력의 50% 및 30%로 조광된 램프 전력에 대한 시험결과가 각각 도9d 및 도9e에 기록되어 있다.
도9a 내지 도9e에서는, 전압 벡터 Va의 크기를 증가시킴으로써 발광부하에 대한 생성 전압 VLoad를 감소시킬 수 있고, Va 및 Ia는 90도의 위상차를 갖도록 유지될 수 있는 것이 명백하게 증명되고 있다. 도9f는 발광부하(자기적 안정기와 나트륨 방전램프를 모두 포함)의 실제 실효전력 소모(P)에 대한 측정치를 도시하고 있다. 조광 목적을 위한 전압 벡터 및 무효전력의 통합된 제어 개념이 실제로 확인되고 증명되었다.
또한, 150W의 필립스 마스터컬러(Philips Mastercolour)(CDM-T 150W/830) 할로겐화 금속 램프가 새로운 조광장치에 의해 시험되었다. 150W의 필립스 할로겐화 금속 램프는 필립스(BSN 150L 407 ITS) 자기적 안정기에 의해 구동된다. 도10a는 조광 범위에 대한 발광부하의 실효 전력소모의 측정치를 도시하고 있다. 동일한 조광 범위에 대한 새로운 조광장치에서 소모된 실효 전력 손실이 기록되어 도10b에 그래프화되어 있다. 램프 전력이 150W로부터 약92W로 감소되었을 때(즉, 58W 전력 절약), 본 발명의 조광장치는 6W미만의 전력만을 소모한다. 이러한 결과는 실효전력을 52W 절약하는 것을 의미한다. 즉, 본 발명의 조광장치는 절약된 램프 전력의 약 10%만을 소모한다.
150W의 나트륨 방전 램프와 150W의 할로겐화 램프에 기초한 결과들은, 적어도 본 발명의 바람직한 실시예가 통상 "조광가능하지 않은" 발광시스템에 대해 고 에너지 효율을 갖는다는 것을 확인시켜 준다. 또한, 본 발명의 조광장치는 2개의 종래 자기적 안정기에 의해 구동되는 2개 세트의 2×36W T8 형광램프를 최대 램프출력의 100%로부터 약40%까지 성공적으로 조광할 수 있는 것으로 시험에 의해 확인되었다. 도11a 및 도11b는 필립스 자기적 안정기에 의해 구동되는 2×36W T8 램프 시스템(이중 하나는 필립스 TLD 36W/33 Cool White이고 다른 하나는 TLD 36W/54 Day Light임)에서의 전체 램프 전력의 측정값을 나타내고, 또한 2×36W 램프 시스템은 본 발명의 조광기에 의해 조광됨을 나타내고 있다. 전체 부하에서, 상기 램프 시스템은 약 70W를 소모한다. 최대 출력의 100% 내지 40%(30W) 범위의 조광범위 내에서 상기 조광기의 전체 손실은 2W미만이다.
전술한 본 실시예에서는 보조전압의 생성을 위해 별도의 에너지원을 요구하지 않는다. 그러나, 필요에 따라 보조 에너지원이 도13에 도시된 바와 같이 사용될 수 있다. 보조 에너지원이 교류전압이면 교류-교류 전력 변환기가 Vx를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 보조 에너지원이 직류 전압이면, 직류-교류 전력 변환기(예를 들어, 하프-브리지 전력 인버터 또는 풀-브리지 전력 인버터)가 Vx를 생성하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명은, 전자적 안정기가 안정기로의 교류 입력 전압을 감소시킴으로써 조광될 수 있는 형태라면, 방전램프에 대한 소정의 전자적 안정기에도 적용될 수 있다.

Claims (28)

  1. 교류 전원과 램프 사이에 제공되는 안정기에 의해 구동되는 형태의 전기적 램프에 대한 조광제어장치로서,
    상기 교류 전원과 안정기 사이에 직렬로 배치되고 상기 교류 전원과 위상차를 갖는 보조 전압을 삽입하는 수단과, 상기 램프에 인가되는 전압을 가변시키기 위한 보조 전압을 제어하는 수단을 구비하고,
    상기 안정기에 인가되는 전압의 크기가 상기 교류 전원의 전압 크기 보다 작게 되도록 상기 교류 전원의 전압은 상기 안정기에 인가되는 전압과 상기 보조전압과의 벡터 조합이 되며,
    상기 보조 전압은 상기 조광제어장치를 흐르는 전류와 90도 또는 270도의 위상차를 유지하고, 상기 보조 전압의 크기는 상기 램프에 인가되는 전압을 가변시키기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 조광제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보조 전압을 삽입하는 수단은 상기 보조전압을 생성하기 위한 전력 변환기를 포함하는 조광제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전력 변환기는 출력으로서 펄스폭 변조(PWM) 파형을 생성하기 위해, 고 주파수로 스위칭되는 2개의 스위치를 포함하는 하프-브리지 인버터를 포함하는 조광제어장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하프-브리지 인버터의 PWM 출력은 상기 보조 전압을 제공하기 위해 필터링되는 조광제어장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 보조 전압의 크기를 제어하기 위해, 상기 하프-브리지 인버터에 대한 소정의 직류 링크 전압을 선택하기 위한 수단이 제공되는 조광제어장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 소정의 직류 링크 전압값으로 상기 직류 링크 전압을 유지하는 수단이 제공되는 조광제어장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 소정의 직류 링크 전압값으로 상기 직류 링크 전압을 유지하고 상기 보조 전압의 위상이 상기 전류의 위상에 대해 90도 또는 270도의 위상차를 유지하기 위해 폐회로 제어 기구가 사용되는 조광제어장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 전력변환기는 풀-브리지 변환기인 조광제어장치.
  9. 제1항에 있어서,
    조광 제어가 불필요할 때 상기 조광제어장치가 바이패스될 수 있고 상기 교류 전원의 전압이 바로 상기 안정기에 인가되도록 하는 스위치 수단을 더 포함하는 조광제어장치.
  10. 전기적 발광 시스템으로서,
    안정기를 통해 교류 전원에 연결된 적어도 하나의 램프와,
    상기 적어도 하나의 램프에 대한 조광제어를 제공하는 수단으로서, 상기 교류 전원과 상기 안정기 사이에 직렬로 배치되고 상기 교류 전원과 위상차를 갖는 보조 전압을 삽입하는 수단과, 상기 램프에 인가되는 전압을 가변시키기 위한 보조 전압을 제어하는 수단을 구비하는 조광제어수단을 포함하고,
    상기 교류 전원의 전압은 상기 안정기에 인가되는 전압과 상기 보조전압과의 벡터 조합이며, 상기 안정기에 인가되는 전압의 크기는 상기 교류 전원의 전압 크기 보다 작고, 상기 보조 전압은 상기 조광제어수단을 흐르는 전류와 90도 또는 270도의 위상차를 유지하며, 상기 보조 전압의 크기는 상기 램프에 인가되는 전압을 가변시키기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 전기적 발광 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 조광제어수단은 상기 보조전압을 생성하기 위한 전력 변환기를 포함하는 전기적 발광 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전력 변환기는 출력으로서 펄스폭 변조(PWM) 파형을 생성하기 위해, 고주파수로 스위칭되는 2개의 스위치를 포함하는 하프-브리지 인버터를 포함하는 전기적 발광 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 하프-브리지 인버터의 PWM 출력은 상기 보조 전압을 제공하기 위해 필터링되는 전기적 발광 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 보조 전압의 크기를 제어하기 위해, 상기 하프-브리지 인버터에 대한 소정의 직류 링크 전압을 선택하기 위한 수단이 제공되는 전기적 발광 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 소정의 직류 링크 전압값으로 상기 직류 링크 전압을 유지하는 수단이 제공되는 전기적 발광 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 소정의 직류 링크 전압값으로 상기 직류 링크 전압을 유지하고 상기 보조 전압의 위상이 상기 전류의 위상에 대해 90도 또는 270도의 위상차를 유지하기 위해 폐회로 제어 기구가 사용되는 전기적 발광 시스템.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 전력변환기는 풀-브리지 인버터를 포함하는 전기적 발광 시스템.
  18. 제10항에 있어서,
    조광 제어가 불필요할 때 상기 조광제어수단이 바이패스될 수 있고 상기 교류 전원의 전압이 바로 상기 안정기에 인가되도록 하는 스위치 수단을 더 포함하는 전기적 발광 시스템.
  19. 제10항에 있어서,
    상기 안정기는 자기적 안정기인 전기적 발광 시스템.
  20. 제10항에 있어서,
    상기 안정기는, 상기 안정기로의 교류 입력 전압의 감소에 따라 빛을 조광할 수 있는 형태의 전자적 안정기인 전기적 발광 시스템.
  21. 제10항에 있어서,
    복수의 램프를 포함하는 전기적 발광 시스템.
  22. 안정기에 의해 구동되는 전기적 램프에 대한 조광제어방법으로서,
    교류 전원과 안정기 사이에 상기 교류 전원의 전압과 위상차를 갖는 보조 전압을 삽입하는 단계를 포함하고,
    상기 교류 전원의 전압은 상기 안정기에 인가되는 전압과 상기 보조전압과의 벡터 조합이며, 상기 보조 전압은 상기 안정기에 공급되는 전류와 90도 또는 270도의 위상차를 유지하는 것을 특징으로 하는 조광제어방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 보조전압은 전력 변환기에 의해 생성되는 조광제어방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 전력 변환기는 출력으로서 펄스폭 변조(PWM) 파형을 생성하기 위해, 고주파수로 스위칭되는 2개의 스위치를 포함하는 하프-브리지 인버터를 포함하는 조광제어방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 보조 전압을 생성하기 위해 상기 하프-브리지 인버터의 출력을 필터링하는 단계를 더 포함하는 조광제어방법.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 보조 전압의 크기는 상기 하프-브리지 인버터에 대한 직류 링크 전압을 설정함으로써 제어되는 조광제어방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 직류 링크 전압의 크기를 소정값으로 유지하기 위한 제어수단이 제공되는 조광제어방법.
  28. 제23항에 있어서,
    상기 전력변환기는 풀-브리지 변환기인 조광제어방법.
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