KR101387044B1 - 형광 램프를 제어하기 위한 회로, 상기 회로를 동작시키기 위한 방법, 및 상기 회로를 포함하는 시스템 - Google Patents

형광 램프를 제어하기 위한 회로, 상기 회로를 동작시키기 위한 방법, 및 상기 회로를 포함하는 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제 1 스위치 및 제 2 스위치를 포함하는 하프 브리지를 가진 형광 램프를 제어하기 위한 회로에 관한 것이다. 제어 유니트는 제 1 스위치 및 제 2 스위치를 제어하기 위하여 제안되고, 규정된 상태는 제어 유니트를 사용하여 결정될 수 있고 상기 규정된 상태의 결과로서, 제 1 스위치 및 제 2 스위치의 제어는 조절될 수 있고 및/또는 제 1 스위치 및 제 2 스위치의 조절된 제어는 발생한다.

Description

형광 램프를 제어하기 위한 회로, 상기 회로를 동작시키기 위한 방법, 및 상기 회로를 포함하는 시스템{CIRCUIT FOR CONTROLLING A FLUORESCENT LAMP, METHOD FOR OPERATING THE CIRCUIT, AND SYSTEM COMPRISING THE CIRCUIT}
본 발명은 형광 램프를 구동하기 위한 회로, 상기 회로를 동작시키기 위한 방법 및 상기 회로를 포함하는 시스템에 관한 것이다.
형광 램프들에 대한 다수의 전자 안정기들에서, 전류 표준들은 램프들 수명의 종료시 램프들의 식별 및 분리("수명 종료" 분리)를 요구한다.
올바른 시간에 형광 램프를 분리하기 위한 보호 회로는 DE 101 08 138 A1에 공지되었다. 형광 램프가 여전히 결함이 없는 동안, 하나의 기준은 평가되고 이 기준은 필라멘트 영역의 과열 이전(소켓의 용융 위험) 올바른 시간에 하프-브리지 어레인지먼트(arrangement)의 분리를 유발한다. 형광 램프의 경우, 필라멘트들은 전자들의 일함수를 줄이기 위해 방사체들에 의해 커버된다. 형광 램프의 수명 종료시, 전극(램프 필라멘트) 상에서 점점 결여되는 방사체는 일함수 증가 및 출력 캐패시터 양단 전압 강하 변경을 유발한다.
정상 동작 동안, 즉 형광 램프의 수명 종료에 도달하기 전, 회로의 두 개의 기준점들에서의 전위는 비교된다. 따라서, 두 개의 기준점들은 평균적으로 DC 전 압원에 의해 이용되는 전압의 절반에 대응하는 전위이다.
수명 종료 가까이에서, 기준점들 중 하나의 전위는 변경되고, 이것은 두 개의 기준점들 사이의 전압 차를 유발한다. 평가 회로는 이들 변경된 전압 조건들을 검출하고, 여기서 임계값은 설정될 수 있고, 상기 임계값을 넘은 경우 하프-브리지 어레인지먼트의 비활성화가 발생한다.
수명 종료가 식별되어 형광 램프가 잘못 분리되는 것을 방지하기 위하여, 상기된 비대칭 상태는 미리 결정된 시간 기간(예를 들어 대략 20초) 동안 기다려지고 그 다음 형광 램프의 분리가 도입된다.
따라서, 올바르게 동작하는 전자 안정기는 비대칭을 식별하고, 미리 결정된 시간 기간을 기다리고 그 다음 형광 램프를 스위칭 오프한다.
잘못 생산된 전자 안정기가 장치의 이른 분리(결함) 또는 그렇지 않으면 잘못된 동작(분리 없음, 안전 위험)을 유발할 수 있기 때문에, 각각의 경우 두 개의 비대칭 방향에서 어셈블리된 상태의 전자 안정기를 임계적으로 그리고 비임계적으로 검사하는 것은 필요하고 편리하다.
만약 비대칭 검사에 대해 예를 들어 상기된 20초가 사용되면, 양방향들에서의 검사들(형광 램프의 임의의 전극 또는 필라멘트는 전위 이동을 유발할 수 있지만, 다른 방향에서도 전위 이동을 유발할 수 있다)은 자체적으로 40초의 검사 기간을 유발한다.
긴 검사 시간들이 대응하여 생산 비용들을 증가시킨다.
본 발명의 목적은 상기된 단점들을 방지하고 특히 검사 시간들을 감소시켜 생산 비용들을 감소시키는 것이다.
이 목적은 독립항들의 특징들에 따라 달성된다. 본 발명의 개선들은 종속항들에 제공된다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 형광 램프를 구동하기 위한 회로는 제 1 스위치 및 제 2 스위치를 포함하는 하프 브리지가 지정된다. 구동 유니트는 제 1 스위치 및 제 2 스위치를 구동하기 위해 제공되고, 구동 유니트를 사용하여 미리 결정된 상태를 설정하는 것은 가능하고, 미리 결정된 상태의 결과로서 제 1 스위치 및 제 2 스위치의 구동을 조절(modulate)하는 것은 가능하고 및/또는 제 1 스위치 및 제 2 스위치의 조절된 구동은 발생한다.
특히, 조절된 구동은 주파수-조절 구동일 수 있다.
이 경우 미리 결정된 상태가 조절을 트리거하고 회로의 전류 경로에 미리 결정된 상태에 대한 부가적인 정보가 제공되는 것은 바람직하다. 연관된 복조는 이런 부가적인 정보를 검출하기 위해 사용될 수 있다. 그러므로 특히 형광 램프가 사용되지 않고 수행되는 예를 들어 전자 안정기의 기능 검사 동안 (시뮬레이트된(simulated)) 결함 사건이 안정기에 의해 식별되는지 여부를 설정하는 것은 가능하다. 만약 이런 설정이 가능하면, 언급된 조절은 시작되고, 검사기는 이를 식별할 수 있고 검사를 통과하였다는 가정 아래 검사를 종료한다. 식별된 결함 사건으로 인해, 분리하기 위한 전체 시간 종료 기간을 기다릴 필요가 없다.
이것은 검사 절차의 상당한 감소를 발생시킨다.
개선 사항은 공진 회로가 하프 브리지를 통해 구동될 수 있다는 사실에 있다. 공진 회로는 바람직하게 형광 램프의 동작을 위해 설계된다.
개선 사항은 미리 결정된 상태가 형광 램프의 전극 필라멘트들 중 하나의 일함수 증가량이라는 사실에 있다.
다른 개선 사항은 미리 결정된 상태가 형광 램프의 결함 상태에 대응한다는 사실에 있다.
특히, 개선 사항은 미리 결정된 상태가 형광 램프의 적어도 하나의 필라멘트상 방사체의 비대칭 소모량에 대응한다는 사실에 있다.
다른 개선 사항은 미리 결정된 상태가 형광 램프의 수명의 임박한 종료에 대응한다는 사실에 있다.
마찬가지로, 개선 사항은 제 1 스위치 및 제 2 스위치의 구동이 제 1 주파수 및 제 2 주파수 사이에서 조절될 수 있다는 사실에 있다.
개선 사항은 또한 제 1 스위치 및 제 2 스위치의 구동이 제 3 주파수를 사용하여 제 1 주파수 및 제 2 주파수 사이에서 조절될 수 있다는 사실에 있다.
개선 사항은 제 1 스위치 및 제 2 스위치의 구동이 제 3 주파수를 사용하여 스위핑(sweep)될 수 있다는 사실에 있다.
게다가, 개선 사항은 출력 캐패시터 또는 특히 고저항 레지스터가 회로에 접속되고 제 3 주파수가 출력 캐패시터 또는 특히 고저항 레지스터를 사용하여 검출될 수 있다는 사실에 있다.
다른 개선 사항은 집적 회로가 구동 회로를 포함하도록 제공된다는 사실에 있다.
특히, 집적 회로는 ASIC 형태일 수 있다.
개선 사항은 미리 결정된 상태가 제 1 스위치 및 제 2 스위치의 조절된 구동을 사용하여 심문될 수 있다는 사실에 있다.
개선 사항은 회로가 형광 램프의 결함 사건을 설정하기 위하여 사용될 수 있다는 사실에 있다.
또한, 회로는 형광 램프의 미리 결정된 상태를 검사하기 위해 사용될 수 있다.
추가 개선 사항에서, 회로는 형광 램프에 대한 전자 안정기이다.
여기서 스위치들이 바람직하게 전자 스위치들, 특히 트랜지스터들, FET들, MOSFET들인 것이 주의된다.
또한, 구동 유니트는 아날로그 및/또는 디지털 성분들을 포함할 수 있다.
목적을 달성하기 위해, 추가로, 특히 형광 램프를 구동하기 위한 회로를 동작시키기 위한 방법은 열거되고, 여기서 회로는 여기서 제안된 방법의 실시예들에 대응할 수 있다. 상기 방법은 다음 단계들, 즉 (ⅰ) 미리 결정된 상태 검출, 및 (ⅱ) 검출된 상태의 결과로서 구동 신호 조절을 포함한다.
개선 사항은 구동 신호의 조절이 제 3 주파수를 사용하여 제 1 주파수 및 제 2 주파수 사이에서 변경된다는 사실에 있다.
다른 개선 사항은 하프 브리지의 제 1 스위치 및 제 2 스위치가 구동 신호를 사용하여 동작된다는 사실에 있다. 특히, 하프 브리지의 스위치들은 형광 램프를 포함하도록 설계된 공진 회로가 구동될 수 있도록 동작된다.
게다가, 상기 목적은 여기에 설명된 바와 같은 회로를 포함하는 발광 수단 및/또는 (발광) 시스템을 사용하여 달성된다.
본 발명의 예시적인 실시예들은 도면들을 참조하여 하기에 도시 및 설명될 것이다.
도 1은 형광 램프를 구동하기 위한 회로의 회로도를 도시한다.
도 2는 전자 안정기에 대한 검사 회로의 회로도를 도시한다.
도 3은 형광 램프에 대한 스위칭 심볼을 도시한다.
도 1은 형광 램프(FL)를 구동하기 위한 회로 어레인지먼트를 도시한다. 형광 램프(FL)는 4개의 단자들(101,102,103,104)을 통해 접속될 수 있다. 이들 단자들은 도 3의 스위칭 심볼에 따라 할당된다.
도 1은 바람직하게 전기 스위치들(S1 및 S2), 예를 들어 구동 유니트(AS)를 통해 구동되는 트랜지스터들 또는 MOSFET들을 포함하는 하프 브리지를 도시한다. 스위치들(S1 및 S2) 사이의 중심 탭은 노드 A라 불린다. 하프 브리지는 캐패시터(C1) 및 공급 전압(U1)과 병렬로 접속된다. 노드 A는 또한 코일(L)을 통해 형광 램프(FL)의 단자(103)에 접속된다. 입력 전압(U1)은 캐패시터(C2)를 통해 노드 B에 접속되고, 노드 B는 형광 램프(FL)의 단자(101)에 접속된다. 캐패시터(C3)는 형광 램프(FL)의 단자들(102 및 104)과 병렬로 접속되고, 추가로 캐패시터(C4)는 단자(103)에 결합되고, 여기서 단자(103)로부터 멀리 있는 캐패시터(C4)의 단부는 단자 C라 불린다. 캐패시터(C4) 대신, 특히 고저항 레지스터는 제공될 수 있다.
구동 유니트(AS)의 제 1 입력 신호는 레지스터(R1)를 통해 노드 A에 접속되고, 구동 유니트(AS)의 제 2 입력 신호는 레지스터(R2)를 통해 노드 B에 접속된다.
도 1의 하프 브리지는 인버터 및 공진 회로를 통해 형광 램프(FL)에 전력을 공급한다. 형광 램프(FL)는 단자들(103 및 104) 사이 제 1 필라멘트 및 단자들(101 및 102) 사이 제 2 필라멘트를 가진다. 하프 브리지 A의 중심점은 코일(L)("램프 인덕터")을 통해 램프(FL)에 접속된다.
노드들 A 및 B의 평균 전위들은 구동 유니트(AS)에서 서로 비교된다. 점들 A 및 B 사이의 특정 전압차가 초과되는 경우, 구동 유니트(AS)는 하프 브리지를 비활성화한다. 형광 램프(FL)는 분리된다.
정상 동작 동안, 노드들 A 및 B의 전위들은 평균적으로 전압(U1)의 절반이다. 형광 램프(FL)의 수명 종료시에, 노드 B의 전위는 형광 램프(FL)의 두 개의 필라멘트 전극들 중 하나에서 방사체의 부족으로 인해 이동된다. 그러므로 영향을 받은 필라멘트 전극의 일함수는 증가된다. 하프 브리지의 분리는 필라멘트 전극의 과열을 방지한다.
선택적으로, 전위의 이런 이동은 또한 형광 램프 양단 전압을 사용하여 식별 및 검출될 수 있다.
그러나, 형광 램프의 분리가 발생하기 전에, 미리 결정된 시간 기간은 단순히 전위의 일시적 이동인지 그리고 그 원인이 형광 램프 수명의 종료가 아닌지를 조사하기 위하여 기다려진다. 만약 예를 들어 20초의 기다림 시간이 사용되면, 노드들 A 및 B 사이의 특정 제한 값을 넘는 전위 이동의 확인 후, 형광 램프가 분리되기 전에(만약 전위 이동이 이 시간 내에서 다시 수정되지 않으면) 여전히 20초를 기다린다.
본 회로에서, 미리 결정된 제한 값을 넘은 전위의 이동은 구동 유니트(AS)를 통해 이루어지고 게다가 두 개의 스위치들의 구동은 제 3 주파수를 사용하여 제 1 주파수 및 제 2 주파수 사이에서 조절된다.
예를 들어, 두 개의 스위치들(S1 및 S2)은 43 kHz의 주파수에서 정상 동작 동안 구동된다. 만약 구동 유니트(AS)가 전위의 이동을 식별하면, 상기된 기다림 시간은 시작하고, 스위치들(S1 및 S2)은 계속 구동되지만, 1600 Hz의 주파수에서 40 kHz 내지 45 kHz의 주파수 범위 내에서 구동된다. 1600 Hz의 주파수(제 3 주파수)를 사용하여, 구동 주파수들은 40 kHz 및 45 kHz 사이에서 "스위핑(sweep)"된다.
이것은 캐패시터(C4) 및 단자(C)를 통해, 이런 조절이 실제로 즉각적으로 식별(출력)되고, 즉 제 3 주파수를 사용한 조절이 식별되고 그러므로 회로의 전기 회로를 통해 구동 유니트가 형광 램프의 결함 사건을 검출하였는지 여부를 검출하는 것을 가능하게 하는 장점을 가진다.
여기서 전자 안정기가 도 1에 도시된 회로를 포함할 수 있다는 것은 주의된다. 상기 전자 안정기는 형광 램프의 접속을 위한 단자들(101 내지 104)을 가진다.
전자 안정기의 제조 동안 또는 제조 후 상기 전자 안정기의 검사를 위해, 접속된 형광 램프는 없고, 대신 도 2에 도시된 검사 회로는 구현된다.
도 2에서, 단자들(101 내지 104)은 도 1에 도시된 바와 같은 안정기 VSG(201)의 단자들에 대응한다. 단자들(101 및 102)은 레지스터들(R10 및 R11)을 통하여 서로 접속되고 추가로 레지스터(R14)를 통하여 노드(203)에 접속된다. 단자들(103 및 104)은 레지스터들(R12 및 R13)을 통하여 노드(204)에 접속된다. 이 경우 레지스터들(R10 내지 R13)은 전극 필라멘트들에 대응하고, 레지스터(R14)는 (본래의) 형광 램프를 시뮬레이트한다.
가변 레지스터(R15), 다이오드(D1) 및 상기 다이오드(D1)와 반대 극성을 가진 다이오드(D2)를 포함하는 병렬 회로는 노드들(203 및 204) 사이에 제공되고, 여기서 각각의 병렬 경로들은 스위치들(S3,S4 및 S5)을 포함하는 스위칭 유니트(202)를 통해 스위칭될 수 있도록 설계된다. 이런 부분은 형광 램프의 비대칭 작용을 시뮬레이트한다.
도시된 안정기(201)의 회로에 의해, 특히 형광 램프의 상기된 결함 사건인 "수명 종료"는 시뮬레이트된다. 따라서, 비대칭 검사들은 수행되거나 한쪽 측면에서 방사체가 소멸한 램프들은 개별적으로 스위칭되는 다이오드들(병렬로 접속된 대응하는 레지스터 R15와 함께)을 통해 에뮬레이트(emulate)된다.
각각의 비대칭 검사는 상기된 회로를 사용하여, 예를 들어 도 1의 노드 C를 통해 즉각 식별될 수 있고; 각각의 경우 구동 유니트가 하프 브리지를 정지할 때까지 20초를 기다릴 필요가 없다. 결과적으로, 전자 안정기들은 검사되고, 상당한 시간 절약은 달성될 수 있다.
그러므로 안정기상에서 에뮬레이트 되고, 램프-물리적 이유들로 인해 장치 중단의 도입 전에 긴 시간 상수를 가지는 결함 상태(이런 특정 경우 형광 램프의 비대칭 소모량)가 또한 완전히 어셈블리된 안정기에 의해 올바르게 식별되는지는 성공적으로 그리고 빠르게 검사될 수 있다.
결함 임계값에 도달될 때(비임계 비대칭으로부터 임계 비대칭으로의 전이), 램프 동작 전류에 조절이 가해지고, 상기 조절은 외부 검출기 회로에 의해 평가된다. 이런 조절 주파수는 바람직하게 시스템 주파수(50 Hz)를 현저하게 넘지만 장치의 동작 주파수(통상적으로 45 kHz) 보다 현저하게 아래이다. 상기 조절은 1-3 kHz 범위에서 제공될 수 있다; 이런 범위에서, 간단한 검출기 회로(예를 들어 램프 전원 공급 라인으로부터 캐패시티브 또는 고-저항 출력)는 여전히 쉽게 안정할 수 있는 신호를 형성할 수 있다.
이런 과정의 추가 장점은 모든 비대칭 상태들(임계의 양의 다이오드 방향, 비임계의 양의 다이오드 방향, 임계의 음의 다이오드 방향, 비임계의 음의 다이오드 방향, 램프들의 병렬 회로의 경우 제 2 시간에서 모든 측정들)이 분리 없이 그리고 각각의 측정 후 장치가 재시작될 필요없이 검사될 수 있다는 사실이다.
이 방법은 마이크로제어기를 가진 안정기, 램프 제어 ASIC를 가진 안정기 및/또는 개별적으로 구현될 수 있다.

Claims (23)

  1. 형광 램프를 구동하기 위한 회로로서,
    제 1 스위치 및 제 2 스위치를 포함하는 하프 브리지; 및
    상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치를 스위칭 주파수에서 구동하기 위한 구동 유니트를 포함하고,
    상기 구동 유니트는 상기 형광 램프를 위한 구동 전류를 제공하는 동안 상기 스위칭 주파수를 조절하는 것에 의해 상기 형광 램프의 결함 상태를 나타내도록 구성되는,
    형광 램프를 구동하기 위한 회로.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치의 구동은 제 1 주파수와 제 2 주파수 사이에서 조절될 수 있는,
    형광 램프를 구동하기 위한 회로.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치의 구동은 상기 제 1 주파수와 상기 제 2 주파수 사이 제 3 주파수에서 조절될 수 있는,
    형광 램프를 구동하기 위한 회로.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치의 구동은 상기 제 1 주파수와 상기 제 2 주파수 사이 상기 제 3 주파수에서 스위핑(sweep)될 수 있는,
    형광 램프를 구동하기 위한 회로.
  10. 회로 및 검사 회로를 포함하는 어레인지먼트로서,
    제 1 스위치 및 제 2 스위치를 포함하는 하프 브리지,
    상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치를 스위칭 주파수에서 구동하기 위한 구동 유니트를 포함하고,
    상기 구동 유니트는 형광 램프를 위한 구동 전류를 제공하는 동안 상기 스위칭 주파수를 조절하는 것에 의해 상기 형광 램프의 결함 상태를 나타내도록 구성되며,
    상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치의 구동은 제 1 주파수와 제 2 주파수 사이에서 조절될 수 있고,
    상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치의 구동은 제 1 주파수와 제 2 주파수 사이 제 3 주파수에서 조절될 수 있으며,
    상기 검사 회로는 상기 회로에 연결된 레지스터 또는 출력 캐패시터 중 적어도 하나를 포함하고, 그리고
    상기 제 3 주파수는 상기 출력 캐패시터 또는 상기 레지스터 중 적어도 하나를 사용하여 검출될 수 있는,
    어레인지먼트.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 형광 램프를 구동하기 위한 회로를 포함하는 집적 회로가 제공되는,
    형광 램프를 구동하기 위한 회로.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 집적 회로는 ASIC인,
    형광 램프를 구동하기 위한 회로.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 형광 램프의 결함 상태는 상기 제 1 및 제 2 스위치의 조절된 구동을 사용하여 심문될 수 있는,
    어레인지먼트.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 형광 램프를 구동하기 위한 회로는 상기 형광 램프에 대한 전자 안정기인,
    형광 램프를 구동하기 위한 회로.
  17. 형광 램프를 동작시키기 위한 회로를 테스트하기 위한 방법으로서,
    상기 형광 램프의 결함 상태를 검출하는 단계;
    구동 신호를 조절하는 단계; 및
    검사 회로에 의해 상기 구동 신호의 조절을 검출하는 단계
    를 포함하는,
    형광 램프를 동작시키기 위한 회로를 테스트하기 위한 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 구동 신호의 조절은 제 3 주파수를 사용하여 제 1 주파수 및 제 2 주파수 사이에서 변경되는,
    형광 램프를 동작시키기 위한 회로를 테스트하기 위한 방법.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서, 하프 브리지의 제 1 스위치 및 제 2 스위치는 상기 구동 신호를 사용하여 동작되는,
    형광 램프를 동작시키기 위한 회로를 테스트하기 위한 방법.
  20. 삭제
  21. 형광 램프를 구동하기 위한 회로를 포함하는 광-방출 시스템으로서,
    상기 회로는,
    제 1 스위치 및 제 2 스위치를 포함하는 하프 브리지; 및
    상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치를 스위칭 주파수에서 구동하기 위한 구동 유니트를 포함하고,
    상기 구동 유니트는 상기 형광 램프를 구동하는 동안 상기 스위칭 주파수를 조절하는 것에 의해 상기 형광 램프의 결함 상태를 나타내도록 구성되는,
    광-방출 시스템.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 주파수의 조절은 상기 구동 전류의 중단 전 대기 기간 동안 발생하는,
    형광 램프를 구동하기 위한 회로.
  23. 제 1 항에 있어서,
    상기 결함 상태는 미리 결정된 대기 기간을 트리거하는,
    형광 램프를 구동하기 위한 회로.
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