KR101313130B1 - 전기 램프를 동작시키기 위한 전자식 안정기 장치 및 전기램프를 동작시키는 방법 - Google Patents

전기 램프를 동작시키기 위한 전자식 안정기 장치 및 전기램프를 동작시키는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제 1 램프 필라멘트(21) 및 제 2 램프 필라멘트(22)를 포함하는 전기 램프(2)를 동작시키기 위한 전자식 안정기 장치에 관한 것으로서, 램프 필라멘트들(21, 22)은 전기 램프(2)를 위한 예열 단계 동안 가열 회로(3)에 전기 접속되며, 상기 가열 회로(3)는 전기 램프(2)의 동작 단계 동안 가열 회로(3)에 의해 생성된 가열 전류가 상기 전기 램프(2)의 램프 전류의 20% 내지 60% 사이에 달하는 형태로 이루어진다. 본 발명은 부가하여 전자식 안정기를 구비한 전기 램프의 동작 방법에 관한 것이다.

Description

전기 램프를 동작시키기 위한 전자식 안정기 장치 및 전기 램프를 동작시키는 방법{ELECTRONIC BALLAST DEVICE AND METHOD FOR OPERATING AN ELECTRIC LAMP}
본 발명은 전기 램프를 동작시키기 위한 전자식 안정기에 관한 것으로서, 전기 램프는 제 1 및 제 2 램프 필라멘트를 포함하고, 램프 필라멘트들은 전기 램프의 예열 단계 동안 가열을 목적으로 전자식 안정기의 가열 회로에 전기적으로 접속된다. 본 발명은 또한 그러한 전자식 안정기를 구비한 전기 램프를 동작시키는 방법에 관한 것이다.
다양한 전기 램프의 설계 및 상이한 타입들이 공지되어 있다. 이러한 다양성의 결과로서, 다수의 상이한 전자식 안정기들이 또한 공지되어 있다. 다수의 상이한 전기 램프들, 예컨대, 저압 방전 램프와 같은 가스 방전 램프들은 상이한 동작 조건들을 요구하고, 따라서 또한 상이한 전자식 안정기들을 요구한다.
마찬가지로 이미 공지된 전기 램프는 아말감 형광 램프이다. 이것은 광속(luminous flux)이 광대한 온도 범위에서 90%를 초과하는 정도로 이점을 갖는다. 이러한 램프의 설계에 따라 더 적은 정도로 또는 더 큰 정도로 일어날 수 있는 이러한 아말감 형광 램프의 긍정적인 효과는 동작 단계에서 이러한 램프의 램프 필라멘트들을 가열시키기 위한 가열 회로에 의해 현저히 감소될 수 있다. 이러한 가열 회로는 전자식 안정기에 배열되고, 상기 전자식 안정기를 사용하여 대응하는 전기 램프가 동작된다. 동작 단계에서 아말감 형광 램프의 광속에 대해 부정적인 영향을 주는 상기 가열 회로의 결과로서, 상위 온도 범위에서 상기 아말감 형광 램프의 광속은 참조로서 고려되는 전자식 안정기의 경우보다 훨씬 더 일찍 감소한다.
램프 필라멘트들을 가열시키기 위한 가열 회로의 결과로서 이러한 부정적인 영향을 감소시킬 수 있도록 하기 위하여, 동작 단계 동안 스위치 오프 될 수 있는 가열 회로가 공지되어 있다. 그러나 그러한 가열 회로는 단지 매우 복잡하고 비용 집약적인 해결책을 사용하여서만 구현될 수 있다.
지금까지, 전자식 안정기가 전기 램프의 동작 단계 동안 램프 필라멘트들을 통해 임의의 부가적인 가열 전류를 통과시키지 않을 때, 즉, 가열 회로(예열)가 전기 램프의 동작 단계에서 완전히 연결해제된 때, 아말감 형광 램프들의 경우에 완전히 긍정적인 효과를 활용하는 것이 가능하였다. 이러한 목적을 위하여 이미 전술한 복잡한 회로 개념은 연결해제될 수 있는 가열 회로를 구비한 복잡한 부가 회로를 요구한다. 이러한 목적을 위하여, 스위칭가능한 소자를 경유하여 스위치 온 및 스위치 오프될 수 있는 전용 가열 트랜스포머를 사용하는 것이 일반적으로 필수적이다.
따라서 본 발명은 전기 램프의 동작 단계에서 전기 램프의 램프 필라멘트들을 가열하기 위한 가열 회로의 부정적인 영향이 적어도 감소될 수 있는 전자식 안정기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히, 적어도 아말감 형광 램프의 경우에 전술한 단점을 감소시킬 수 있는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적은 청구범위 제1항에서 청구된 특징들을 갖는 전자식 안정기 및 청구범위 제10항에서 청구된 특징들을 갖는 방법에 의해 달성된다.
전기 램프를 동작시키기 위한 본 발명에 따른 안정기는 가열 회로를 포함하고, 가열 회로는 예열 단계 동안 전기 램프의 램프 필라멘트들을 가열하도록 설계된다. 램프 필라멘트들은 가열 회로에 전기적으로 접속된다. 본 발명의 본질적 개념은 가열 회로가 전기 램프의 동작 단계에서 이러한 가열 회로에 의해 생성된 가열 전류가 전기 램프의 램프 전류의 20% 내지 60% 사이의 값을 갖도록 수치가 정해질 수 있다는 사실에 존재한다. 동작 단계는 시간적으로 예열 단계 및 전기 램프의 점화 다음에 온다. 전기 램프의 동작 단계에서 램프 전류의 일부분으로 가열 전류를 감소시킨 결과로서, 전기 램프의 동작 단계에서 일어나는 상대적으로 높은 온도들에서조차 매우 높은 광속이 제공될 수 있는 상황을 달성하는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명에 따른 전자식 안정기를 사용하여, 전기 램프의 동작 단계 동안 가열 회로를 완전히 연결해제하는 것이 더 이상 필요하지 않고, 따라서 더 이상 이러한 목적을 위해 복잡한 회로 개념을 제공해야 할 필요가 없다. 가열 전류가 동작 단계 동안 예열 단계에 비해 현저히 감소하고 비율들의 관점에서 램프 전류의 20% 내지 60% 사이의 범위에 설정된다는 사실의 결과로서, 상대적으로 높은 광속이 전기 램프의 동작 단계 동안 넓은 온도 범위에 걸쳐 달성된다는 사실을 고려하는 것이 가능하다. 바람직하게, 가열 회로는 예열 단계에서 상대적으로 높은 가열 전류들을 보장하는 공진(resonance)의 상태를 갖는 방식으로 설계되고, 상기 높은 가열 전류들은 동작 단계에서 감소한다. 그 다음 가열 회로는 동작 단계에서 더 이상 공진의 상태를 갖지 않는다.
바람직한 방식으로, 전기 램프의 동작 단계에서 가열 회로에 의해 생성된 가열 전류는 전기 램프의 램프 전류의 33% 내지 53% 사이의 값을 갖도록 수치가 정해질 수 있다. 유리하게, 동작 단계에서 설정될 수 있는 값은 전기 램프의 램프 전류의 37% 내지 48% 사이이다. 전술한 간격들에서의 이러한 감소들은 회로의 관점에서 매우 적은 복잡도를 가지면서 가능한 높은 광속을 달성한다는 면에서 부가의 개선을 가능케 한다.
유리하게, 가열 회로는 램프 인덕터로서 제 1 인덕턴스를 갖고, 제 1 및 제 2 추가 인덕턴스를 가지며, 제 1 추가 인덕턴스는 제 1 램프 필라멘트의 제 1 단부에 전기적으로 접속되고, 제 2 추가 인덕턴스는 제 2 램프 필라멘트의 제 1 단부에 전기적으로 접속된다.
유리하게, 공진 회로는 적어도 제 1 추가 인덕턴스와 제 1 램프 필라멘트의 제 1 단부 사이에 접속된다. 바람직하게, 설정될 동작 조건들의 경우, 전기 램프의 예열 단계에서의 공진 회로는 본질적으로 공진의 상태를 갖는다. 설정될 동작 조건들의 경우, 전기 램프의 동작 단계에서의 공진 회로는 예열 단계와 다른 동작 상태를 갖는다. 특히, 공진 회로가 전기 램프의 동작 상태에서 비공진 상태를 갖는다면 유리하다. 이것은 최대 가열 전류가 예열 단계에서 달성된 공진 상태의 결과로서 예열 단계에서만 램프 필라멘트들로 방출될 수 있음을 의미한다. 예열 단계로부터 동작 단계로의 전이에서, 공진 회로는 또한 공진의 상태와 거리가 먼 동작 상태를 취하는데, 여기서, 예열 단계에서 70 kHz보다 더 클 수 있는 동작 주파수는 또한 동작 단계에서 더 낮은 값으로 감소한다. 결과적으로, 램프 필라멘트로 방출된 가열 전류는 현저히 감소한다.
적절하고 안전한 동작을 위하여 예열 단계 및 동작 단계 동안 통상적인 동작 조건들 및 이를 위해 요구되는 설정들은 설정될 동작 조건들에 의해 초래되고, 설정될 동작 조건들에 포함된다. 동작 단계 동안, 공진 회로는 공진 상태를 벗어나고 따라서 전체 가열 회로 또한 공진 상태를 벗어나며, 동작 단계에서 높은 온도에서 전기 램프의 광속에 대한 영향은 현저히 감소하고, 최적의 경우에는 심지어 그러한 영향이 방지된다.
바람직하게 공진 회로는 가열 인덕턴스 및 가열 커패시터를 포함하고, 가열 인덕턴스와 가열 커패시터는 직렬로 연결된다. 각각의 경우에 가열 인덕턴스 및 가열 커패시터를 포함하는 하나의 직렬 회로가 2개의 추가 인덕턴스들과 램프 필라멘트들의 대응 단부들 사이에 접속되는 방식으로 공진 회로가 설계된다면 바람직하다. 따라서, 준 대칭 구성(quasi symmetric configuration)을 가정하면, 가열 커패시터 및 가열 인덕턴스를 포함하는 직렬 회로는 각각의 경우에 램프 필라멘트들의 제 1 단부들에 연결된다. 따라서 가열 회로는 예열 단계 및 동작 단계에서 효과적으로 조정(tune)될 수 있다.
특히 바람직한 실시예에서, 전기 램프는 아말감 형광 램프의 형태를 갖는다. 그러한 전기 램프의 구성의 경우에, 이 경우 정확히 매우 긍정적인 아말감 효과(넓은 온도 범위에 걸쳐 광속의 대략 90%)가 최적 방식으로 사용될 수 있고, 동작 단계에서 가열 회로의 부정적인 영향은 현저히 감소한다.
전자식 안정기를 구비한 전기 램프를 동작시키기 위한 본 발명에 따른 방법에서, 전자식 안정기는 전기 램프의 적어도 하나의 필라멘트를 가열하기 위한 가열 회로를 포함하고, 전기 램프의 동작 단계 동안 가열 회로의 가열 전류는 전기 램프의 램프 전류의 20% 내지 60% 사이의 값으로 설정된다.
전자식 안정기의 유리한 구성들은 또한 방법에 전달되어 본 발명에 따른 방법의 유리한 구성들로서 간주될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예는 첨부된 개략도들을 참조하여 이하에서 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전자식 안정기를 보여준다.
도 2는 온도의 함수로서 아말감 형광 램프의 광속을 도시한다.
도 1은 전기 램프(2)를 동작시키기 위한 본 발명에 따른 전자식 안정기(1)를 보여주고, 전기 램프(2)는 예시적인 실시예에서 아말감 형광 램프의 형태를 갖는다. 전기 램프(2)는 제 1 램프 필라멘트(21) 및 제 2 램프 필라멘트(22)를 갖는다. 제 1 램프 필라멘트(21) 및 제 2 램프 필라멘트(22)는 모두 각각 제 1 단부(21a, 22a) 및 제 2 단부(21b, 22b)를 포함한다.
부가하여, 전자식 안정기(1)는 전기 램프(2)의 예열 단계 동안 2개의 램프 필라멘트들(21, 22)을 가열하기 위한 가열 회로(3)를 구비한다. 가열 회로(3)는 제 1 램프 팔라멘트(21) 및 제 2 램프 필라멘트(22) 모두에 전기적으로 접속된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 가열 회로(3)는 램프 인덕터를 포함하고, 램프 인덕터는 제 1 인덕턴스(30)의 형태를 갖는다. 이러한 인덕턴스(30)는 제 1 회로 노드(S1)에 전기적으로 접속된다. 부가하여, 가열 회로(3)는 제 1 추가 인덕턴스(31a) 및 제 2 추가 인덕턴스(31b)를 포함한다. 알 수 있듯이, 제 1 추가 인덕턴스(31a)는 마찬가지로 제 1 회로 노드(S1)에 연결된다. 부가하여, 제 1 추가 인덕턴스(31a)는 회로 분기 내로 접속되고, 전기적 콘택이 상기 회로 분기와 제 1 램프 필라멘트(21)의 제 1 단부(21a) 사이에서 이루어진다.
부가하여, 제 2 추가 인덕턴스(31b)는 제 2 회로 노드(S2)에 연결되고, 회로 분기에 연결되며, 전기적 콘택이 상기 회로 분기와 제 2 램프 필라멘트(22)의 제 1 단부(22a) 사이에서 이루어진다.
도 1의 예시적인 실시예에서 도시된 바와 같이, 가열 회로(3)는 공진 회로(32a 및 32b)를 포함하고, 공진 회로(32a)는 제 1 추가 인덕턴스(31a)와 제 1 램프 필라멘트(21)의 제 1 단부(21a) 사이에 접속된다. 공진 회로(32a)는 가열 인덕턴스(321a) 및 가열 커패시터(322a)를 포함하고, 가열 인덕턴스(321a) 및 가열 커패시터(322a)는 직렬로 연결된다. 유사 대칭 방식으로, 마찬가지로 직렬 회로인 가열 인덕턴스(321b) 및 가열 커패시터(322b)를 포함하는 대응 공진 회로(32b)는 제 2 추가 인덕턴스(31b)와 제 2 램프 필라멘트(22)의 제 1 단부(22a) 사이에 접속된다. 예시적인 실시예에서, 회로들(32a 및 32b)은 단일의 공통 공진 회로인 것으로 간주될 수 있다.
부가하여, 도 1에 도시된 내용으로부터 알 수 있다시피, 예시적인 실시예에서 전기적 콘택이 공진 커패시터(4)와 제 1 램프 필라멘트(21)의 제 2 단부(21b) 사이에서 이루어진다. 부가하여, 커플링 커패시터(5)는 한편으로는 공진 커패시터(4)에, 다른 한 편으로는 제 2 회로 노드(S2)에 전기적으로 접속된다. 전압 공급은 중간 회로 전압(UZW)을 경유하여 일어난다. 도 1에 도시된 회로 장치는 단지 예시일 뿐이며, 예열 단계에 비해 동작 단계에서 가열 전류의 감소를 달성할 수 있도록 하기 위하여 다양한 방식으로 구성될 수 있다.
심지어 전기 램프(2)의 동작 단계 동안조차 넓은 온도 범위에 걸쳐 매우 높은 광속을 제공한다는 관점에서, 공진 회로들(32a 및 32b), 특히 컴포넌트 부품들(321a, 322a 및 321b, 322b)의 물리적 파라미터들은 전기 램프의 예열 단계에서 공진의 상태가 설정되도록, 그리고 그에 의해 가열 회로(3) 또한 필수적으로 공진의 상태에 있도록 설계된다. 그 결과, 매우 높은 가열 전류가 2개의 램프 필라멘트들(21 및 22)로 방출될 수 있는 상황을 달성하는 것이 가능하다. 전기 램프(2)의 예열 단계로부터 동작 단계로의 전이에서, 동작 주파수는 감소되고, 그 결과, 공진 회로들(32a 및 32b)은 예열 단계에서 취한 공진의 상태를 떠나, 공진 상태와 현저히 다른 동작 상태로 진입한다. 그 결과, 가열 회로(3)의 조정은 현저히 감소된 전류가 동작 상태에서 램프 필라멘트들(21 및 22)로 방출되는 정도로 변화된다. 가열 회로(3)는 본 발명에 따라 이러한 동작 단계 동안, 이러한 가열 회로(3)에 의해 생성된 가열 전류가 비율의 관점에서 전기 램프(2)의 램프 전류의 20% 내지 60% 사이에 있는 값을 갖는 방식으로 구성된다. 바람직하게, 이러한 값은 램프 전류의 33% 내지 53% 사이에 있다. 부가의 유리한 구성에서, 이러한 값은 램프 전류의 37% 내지 48% 사이에 있을 수 있고, 그 결과, 각각의 간격의 경우에서, 각각의 경우에 매우 높은 광속이 넓은 온도 범위에 걸쳐 제공될 수 있는 정도로 부가의 개선점이 달성될 수 있다.
도 2는 온도에 대한 전기 램프(2)의 광속의 종속성을 개략적으로 도시하고, 상기 전기 램프(2)는 예시적인 실시예에서 아말감 형광 램프의 형태를 갖는다. 그래프로부터 알 수 있다시피, 전기 램프(2)의 동작 단계에서 연결해제된 필라멘트 가열 또는 연결해제된 가열 회로(3)(연속선)를 가진 설계의 경우에 상대적으로 높은 온도들에서의 광속은 본질적으로 본 발명에 따른 광속 곡선(대시 곡선)과 동일한 프로파일을 갖는데, 본 발명에서는, 전기 램프(2)의 동작 단계 동안, 램프 전류의 대응하는 부분으로 가열 전류를 감소시키는 것이 수행된다. 부가하여, 상기 그래프로부터 본 발명의 결과로서, 전기 램프(2)의 동작 단계 동안, 필라멘트 가열 또는 가열 회로(3)가 완전히 동작하고, 따라서 사실상 어떠한 감소한 가열 전류 방출(점선)도 없이 동작하는 구성에 비해 광속 프로파일의 현저한 개선, 특히 높은 온도들에서 광속 프로파일의 현저한 개선이 달성될 수 있음을 상기 그래프로부터 알 수 있다.

Claims (11)

  1. 전기 램프(2)를 동작시키기 위한 전자식 안정기로서,
    상기 전기 램프(2)는 제 1 램프 필라멘트(21) 및 제 2 램프 필라멘트(22)를 포함하고, 상기 램프 필라멘트들(21, 22)은 가열을 목적으로 가열 회로(3)에 전기적으로 연결되며,
    상기 전기 램프(2)는 제 1 추가 인덕턴스(31a) 및 제 2 추가 인덕턴스(31b) 그리고 적어도 하나의 공진 회로(32a,32b)를 갖는 가열 회로(3)를 포함하고, 상기 제 1 추가 인덕턴스(31a)는 상기 제 1 램프 필라멘트(21)의 제 1 단부(21a)와 전기적으로 연결되며, 상기 제 2 추가 인덕턴스(31b)는 상기 제 2 램프 필라멘트(22)의 제 1 단부(22a)와 전기적으로 연결되고, 상기 가열 회로(3)는 상기 전기 램프(2)의 동작 단계에서 상기 가열 회로(3)에 의해 생성된 가열 전류가 상기 전기 램프(2)의 램프 전류의 20% 내지 60% 사이의 값을 갖도록 수치가 정해질 수 있는 방식으로 설계되며,
    상기 전자식 안정기는 아말감 형광 램프(amalgam fluorescent lamp)를 동작시키기 위해 설계되고, 상기 공진 회로(32a)는 적어도 상기 제 1 추가 인덕턴스(31a)와 상기 제 1 램프 필라멘트(21)의 제 1 단부(22a) 사이에 연결되며, 상기 가열 전류는 상기 공진 회로의 여기(excitation)에 의해 수치가 정해 질 수 있는,
    전자식 안정기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 램프(2)의 동작 단계에서 상기 가열 회로(3)에 의해 생성된 상기 가열 전류는 상기 전기 램프(2)의 램프 전류의 33% 내지 53% 사이의 값을 갖도록 수치가 정해질 수 있는,
    전자식 안정기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전기 램프(2)의 동작 단계에서 상기 가열 회로(3)에 의해 생성된 상기 가열 전류는 상기 전기 램프(2)의 램프 전류의 37% 내지 48% 사이의 값을 갖도록 수치가 정해질 수 있는,
    전자식 안정기.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    설정될 동작 조건들의 경우에, 상기 전기 램프(2)의 동작의 예열 단계에서 상기 공진 회로(32a; 32b)가 반드시 공진 상태를 갖는,
    전자식 안정기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    설정될 동작 조건들의 경우에, 상기 전기 램프(2)의 동작 단계에서 상기 공진 회로(32a; 32b)는 상기 예열 단계에서의 상태와 상이한 상태를 갖는,
    전자식 안정기.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 공진 회로(32a; 32b)는 직렬로 연결된 적어도 하나의 가열 인덕턴스(321a; 321b) 및 가열 커패시터(322a; 322b)를 갖는,
    전자식 안정기.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 공진 회로(32a; 32b)는 각각의 경우에 가열 인덕턴스(321a; 321b) 및 가열 커패시터(322a; 322b)를 포함하는 하나의 직렬 회로가 상기 2개의 추가 인덕턴스들(31a; 31b)과 상기 램프 필라멘트들(21, 22)의 대응 단부들(21a; 22a) 사이에 연결되는 방식으로 설계되는,
    전자식 안정기.
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