KR19990063616A - 고압 가스 방전등의 신속한 조명작동을 위한 제어장치 - Google Patents

고압 가스 방전등의 신속한 조명작동을 위한 제어장치 Download PDF

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Abstract

직류전압전원(1)은 그것의 출력챔버에 전압(UB)을 출력한다. 이 전압은 직류전압 변환기 및 직류전압 변환기(2)에 의해 더 높은 값으로 변환된다. 이 높은 전압값(UD)은조정된 배전회로(3) 쪽으로 입력전압을 형성한다. 이것은 연소에너지를 이용해 고압 가스 방전등(6)에 공급하기 위한 공급전압과 공급전류(UL, IL)를 형성한다. 배전회로를 조정하기 위한 제어회로(7)와 점화를 위한 점화회로(9)가 장치되어 있다. 본 발명에 있어서 배전회로는 고압 가스 방전등이 조명을 작동할 때에 한계가 명시된 과부하를 이용해 작동되도록 하는 방식으로 제어회로에 의해 조정된다. 과부하는 깜박임 및 라이트 브릿지(light bridges)를 피하도록 한계가 명시되어 있다. 과부하는 고압 가스 방전등의 상태에 따라 제어회로에 의해 조정된다. 이 때 제어회로는 고압 가스 방전등의 가스(13)와 전극(11, 12)의 온도에 따라 세분된 고압 가스 방전등의 온도를 고려한다.

Description

고압 가스 방전등의 신속한 조명작동을 위한 제어장치
DE 41 36 486 A1호에서 예를들어, 화물차에서 사용되는 전지처럼 교류-고압 가스 방전등의 작동과 시작을 위해 직류전압 전원으로부터 공급되는 배압장치가 이미 공지되어 있다. 이 때 DC/DC 변환기를 이용해 우선 직류전압 전원의 직류전압에서 안정되고/혹은 전력이 조절된 높은 전압값을 지니는 직류전압이 생성된다. 그러면 이 전압으로 조정된 브릿지회로의 도움으로 작동하기 위해 필요한 교류가 생성된다. 브릿지회로는 직류작동에서 뿐만 아니라 교류작동에서도 작동될 수 있으며 고압 가스 방전등을 위한 배전회로를 구성한다. 브릿지회로의 조정은 제어회로에 의해 실행되며 고압 가스 방전등의 점화를 위해서는 점화장치가 마련되어 있다.
이미 알려진 배압장치에 있어서, 신속하고 확실한 점화의 목적을 달성하기 위해 또한 전등의 깜박임 없이 안정된 연소상태에 신속하고 확실하게 도달하기 위해서, 브릿지회로는 직류작동으로 작동을 시작한다. 고압 가스 방전등이 성공적으로 점화되었을 경우에 상황결정 장비를 통해 신호가 생성된다. 이 신호는 제어회로의 지연회로를 통해 브릿지회로에 공급되고 제시된 지연시간에 따라 브릿지회로는 직류작동에 의해 교류작동으로 전환되도록 만들어준다.
여기서 적용된 방법은 본 발명의 원칙적 의도와는 다르다.
고압 가스 방전등의 시동시 조정은 일반적으로 전류곡선/전압곡선으로서 베딜리스-곡선이 설정값 곡선의 의미로 제시된다. 베딜리스-곡선은 다음에서 페이지 B 1/3에 기술된 베딜리스 유레카(VEDILIS Eureka) 프로젝트237의 "실제 시험을 위한 시스템 명세서"에서 설명되며 화물차에 설치되는 가스방전등을 위한 전류 특성곡선/전압 특성곡선으로서 제시된다. 이 때 "베딜리스"는 "VehicleDischargeLichtSystem"의 약칭이다. 가스방전등의 전등전력의 조정을 위해 시동단계 및 연소단계에서 전등전압(UL)이 측정되고 그후 해당 베딜리스-곡선으로부터 각각의 전등전압(UL)에 대해 필요한 전등전류(IL)가 확인된다. 이 전등전류(IL)는 다음의 전류제어회로에 대한 설정값으로서 사용되고 이 제어회로를 이용해 전등전력은 예를들어 35W로 그 값이 유지되도록 조정된다.
일반적으로 화물차 전조등에서 가스방전등을 사용하기 위해서는 가능한한 많은 조명을 제어장치를 연결한 후 짧은 시간내에 사용할 수 있어야 한다. 이것은 신속한 조명시동을 그 특징으로 한다. 상기에서 언급한 베딜리스-곡선이 제시하는 것처럼 가스방전등은 전류를 연결한 후 바로 정해진 과부하(overload)로 작동될 수 있다. 이 과부하는 전등전압에 따라 반환된다. 그와같은 과부하를 통해 전등이 파괴되거나 혹은 전등의 수명이 약화되는 것은 절대 있어서는 안된다. 이 사양(specification)은 모든 작동조건들이 엄수해야 한다. 그것의 기타사항으로 조정은 전등전력이 이미 도달된 값에 의해 다시 변화되지 않게끔 선택되어야 하며 변화될 경우엔 보통 비위에 거슬리는 깜박거림으로 인식될 수 있게 된다. 전등전력의 이러한 변화는 라이트 브릿지(light bridge)로서의 특징을 나타낸다.
실제로 상기에서 언급된 베딜리스-곡선에 있어서 조정은 라이트 브릿지를 피할 수 없음이 명백해진다. 그 때문에 여기에서 다른 방법을 모색할 수 있다. 일반적으로 가스방전등의 과부하 작동을 시간을 조정함으로써 작동할 수 있게 하는 가능성이 있다. 하지만 이 가능성에 있어서 가스방전등의 각각의 상태가 원칙적으로 고려되고 있지 못하는 것이 중대한 단점이다. 이것은 가스방전등의 파괴나 혹은 최소한 그 수명을 약화시키는 결과를 초래할 수 있다.
본 발명은 특히 청구범위 제 1 항의 상위개념에 정의된 종류의 화물차 전조등에 사용되는 고압 가스 방전등의 신속한 조명작동을 위한 제어장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제어장치를 실현해 놓은 도식적 블록회로도.
본 발명에 있어서 고압 가스 방전등의 신속한 조명시동을 위한 제어장치는 청구범위 제 1 항의 특징적인 특성과 아울러 고압 가스 방전등의 수명에 미치는 나쁜 영향과 라이트 브릿지를 피함으로써, 고압 가스 방전등의 과부하 작동을 각각의 상황에 맞게 정확히 적용할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 있어서 원칙적으로 제어회로는 (a)조명시동시 고압 가스 방전등이 한계가 명시된 과부하로 작동되고 (b)깜박거림 및 라이트 브릿지를 피하고 (c)이 과부하는 제어회로에 의해 특히 고압 가스 방전등의 온도 등의 고압 가스 방전등의 상태에 따라 조정되는 방식으로 배전회로를 조정한다.
본 발명형태에 있어서 제어회로는 고압 가스 방전등의 온도를 전극의 온도에 따라 세분하고 고압 가스 방전등의 가스의 온도를 고려하는 장점이 있다.
본 발명에 있어서 고압 가스 방전등의 상태를 확인하기 위해 제어회로는 전류곡선 및/또는 고압 가스 방전등 또는 배전회로의 전압곡선을 점화과정후 즉시 관찰하고 이때 배전회로의 내부저항과 연결되어 생긴, 고압 가스 방전등의 다양한 상태에 대해 특징적인 전류곡선/전압곡선이 결정되며 이때 이것은 고압 가스 방전등의 다양한 상태에서 특징적으로 구별됨으로써 그 개발목적을 달성한다.
본 발명의 기타형태에 있어서 고압 가스 방전등 또는 배전회로를 이용한 전류곡선및/또는 전압곡선을 이용한 제어회로를 통해 고압 가스 방전등의 상태를 확인할 때에 전류극한값 및/또는 전압극한값 뿐만아니라 특히 역동적 곡선진행 과정또한 점화과정 후의 첫 번째 단시간내에 나타나게끔 함으로써 그 목적을 달성한다.
본 발명의 개발에 있어서 제어회로는 고압 가스 방전등의 상태를 확인하기 위한 필수적 관찰을 제어회로에서 실행하고 해당 상태를 결정하는 마이크로 제어기를 지니고 있는 유리함 있다.
특히 본 발명에 있어서 유익하고 적합한 개발로서 마이크로 제어기는 고압 가스 방전등의 검전된 상태에 따라 (a)냉고압 가스 방전등에 있어서 시간적으로 제한된 과부하 기능으로 배전회로에서 높은 출력전류가 유지되고, (b)열고압 가스 방전등에 있어서 인식후 즉시 전등전력이 액면값으로 감소되며, 마지막으로 (c)온고압 가스 방전등에 있어서 전등전력이 약한 과부하로 감소되는 근본적인 조정대안을 행한다.
본 발명에 있어서 전류가 변환된 과부하를 조정하기 위한 과부하 기능은 시간조정과 연소전압에 따른 조정과의 결합이다. 과부하 기능은 시간적으로 제한됨으로써 그 목적을 달성한다.
도 1은 제어장치를 실현해 놓은 도식적 블록회로도를 나타낸다. 1번으로 나타나는 직류전압전원은 화물차에서 사용되는 전지일 수도 있다. 이 전원은 그것의 출력챔버에 전압(UB)을 출력한다. 이 전압(UB)은 직류전압 변환기/직류전압 변환기(2; DC/DC 변환기)에 의해 보다 높은 값으로 생성되거나 또는 변환된다. 이 높은 전압값(UD)은 DC/DC 변환기(2)의 출력챔버에서 결정된다. 전압값은 브릿지회로 이거나 브릿지회로를 포함할 수 있는 조정된 배전회로(3) 쪽으로 입력전압을 형성한다. 배전회로(3)는 조정된 교류 및 교류전압 혹은 조정된 직류전압도 발생시킨다. 이 교류전압이나 직류전압은 출력챔버(4, 5)에서 결정되고 연소에너지를 이용해 고압 가스 방전등(6)에 공급하기 위한 공급전압(UL)을 형성한다. 배전회로(3)을 조정하기 위해서는 화살표로 지시된 전선(8)을 통해 조정펄스에 공급하는 제어회로(7)가 장치되어 있다. 게다가 화살표 기호의 전선(10)을 통해 고압 가스 방전등(6)의 챔버(4)에 점화전압을 공급하는 점화회로(9)가 장치되어 있다.
본 발명에 있어서 배전회로(3)는 고압 가스 방전등(6)이 조명을 작동할 때 한계가 명시된 과부하를 이용해 작동되는 방법으로 제어회로(7)에 의해 조정된다. 과부하는 깜박임이나 라이트 브릿지를 피하도록 하는 한계가 명시되어 있다. 더욱이 이 과부하는 특히 고압 가스 방전등(6)의 온도 등의 고압 가스 방전등(6)의 상태에 따라 제어회로(7)에 의해 조정된다. 제어회로(7)는 전극(11, 12)의 온도와 고압 가스 방전등(6)의 가스(13) 온도에 따라 세분된 고압 가스 방전등(6)의 온도를 고려하는 유리함이 있다.
고압 가스 방전등(6)에는 냉(cold), 열(hot), 온(warm) 세 가지 근본적인 상태가 있는데 다음에서 그것들의 특성과 특수성을 설명한다.
고압 가스 방전등(6)이 오랫동안 접속되지 않고 완전히 냉각되어 있을 경우에 냉고압 가스 방전등(6)이 된다. 그러면 전극(11, 12) 및 가스(13)는 차갑다. 냉고압 가스 방전등(6)은 보다 신속하게 많은 빛을 생산해내기 위해 명백한 과부하로 작동된다. 이 때 제어회로(7)은 한계가 명시된 전기의 과부하로 인해 고압 가스 방전등(6)의 수명이 단축되는 전극(11, 12)의 열소모가 전혀 발생되지 않도록 보장해 준다. 냉고압 가스 방전등(6)은 전류 연결후 즉각 표준연소 전압의 절반보다 다소 적은 양의 매우 적은 연소전압을 제시한다.
우선 오랫동안의 연소 작동으로 인해 고온에 도달하고 그후 잠시 전류가 차단될 경우에 열고압 가스 방전등(6)이 된다. 이 예에서 전류를 차단하는 시간은 보통 약 1초다. 그러면 전극(11, 12) 및 가스(13)들은 뜨거워진다. 열고압 가스 방전등(6)이 전류가 연결되거나 또는 다시 전류가 연결되면 신속한 조명작동을 위해 전등을 과부하로 작동하는 방법은 필요없게 된다. 그러한 과부하 작동은 열적 과부하 때문에 고압 가스 방전등(6)의 기대수명이 감소될 수 있기 때문에 허용되지 않는다.
우선 오랜 연소작동으로 인해 고온에 도달하고 그 후 몇 초간 전류가 차단되면 온고압 가스 방전등(6)이 된다. 이 예에서 전류차단의 시간은 보통 약 10초이다. 가스(13)는 비교적 절연이 잘 되어있기 때문에 여전히 높은 온도를 지닌다. 그것으로 인해 고압 가스 방전등(6)에 아주 높은 압력이 존재하게 된다. 하지만 전극(11, 12)은 금속 접속으로 열유도가 좋기 때문에 이미 냉각되어 있다. 더운 전등에 다시 전류를 연결할 때에는 신속한 조명작동을 위해 본 발명에서 정확히 그 한계를 명시한 약한 과부하로 실행한다. 한편, 점화상태에서 정적인 연소상태로의 고압 가스 방전등(6)의 확실한 인계를 위해, 다른 한편 고압 가스 방전등(6)의 수명을 위해 고압 가스 방전등(6)의 다양한 상태의 확실한 구분은 매우 중요한 의미를 지닌다.
본 발명에 있어서 제어회로(7)에 마이크로 제어기가 있는 유리한 점이 있다. 이것은 도면상에는 나타나있지 않다. 일종의 관측기로서의 이 마이크로 제어기의 도움으로 제어회로(7)는 고압 가스 방전등(6)의 상태를 확인하는 데에 필수적인 관찰을 실행하고 해당 상태를 결정한다. 그러기 위해 우선 배전회로(3)의 출력전류(IL)가 제어회로(7)를 통해 높은 값으로 조정된다. 또한 냉고압 가스 방전등(6)이 연소작동을 확실하게 인계할 수 있는 것이 필요하다. 전류를 연결한 후 시간적 지체로 인한 점화과정이 나타날 때 공전전압은 배전회로(3)에서 조정된다.
예를들어, 첫 번째 5 밀리초(millisecond)동안의 점화과정후 즉시 고압 가스 방전등(6) 및 배전회로(3)의 전류곡선 및/또는 전압곡선과 배전회로 3의 내부저항과 연결되어 발생되는 전류곡선/전압곡선은 제어회로(7)에 의해 결정된다. 이것들은 고압 가스 방전등(6)의 다양한 상태에 대해서 특징적이며 고압 가스 방전등(6)의 다양한 상태에서는 특징적으로 구별된다. 본 발명의 목적에 적합한 방법으로 고압 가스 방전등(6) 또는 배전회로(3)의 전류곡선 및/또는 전압곡선의 도움으로 제어회로(7)를 통해 고압 가스 방전등(6)의 상태를 확인할 때에, 전류 극한값 및/또는 전압 극한값 뿐만 아니라 점화과정 후 첫 번째 단시간에서 특히 역동적 곡선진행이 나타난다. 역동적 곡선의 관찰은 일정 시점만을 관찰할 때 제시되는 것보다 확실한 구별을 할 수 있는 데 기여한다.
본 발명에 있어서 특히 마이크로 제어기의 도움으로 제어회로(7)는 고압 가스 방전등(6)의 검전된 상태에 따라 다음의 기본적 조정방안을 실행한다. 즉, 냉고압 가스 방전등(6)에서는 시간적으로 제한된 과부하 기능이 있는 배전회로의 높은 출력전류가 유지된다. 전류가 변환된 과부하 기능의 한계가 정확히 명시된다. 과부하 기능은 시간조정과 연소전압에 따른 조정의 결합일 수 있다. 이것은 시간적으로 제한된다. 냉고압 가스 방전등(6)의 경우에 내부의 가스압력을 만들어야 하기 때문에 이 상태는 특히 라이트 브릿지에 대해 민감하다. 시간조정이 된 결합은 광력의 침입을 막을 수 있다. 열고압 가스 방전등(6)의 경우에 전등전력은 인식후 즉시 액면값이 감소한다. 아울러 즉시 정격출력을 이용해 보통의 정적인 연소작동으로 접속된다. 이렇게 함으로써 열적 과부하를 피하게 된다.
마지막으로 온고압 가스 방전등(6)에서는 전등전력은 약한 과부하로 감소한다. 이것도 역시 정확히 그 한계가 명시된다. 또한 시간조정과 연소전압에 따른 조정과의 결합일 수 있다. 하지만 라이트 브릿지에 대해 보정할 필요는 없다. 왜냐하면 고압 가스 방전등(6)에서 가스압력은 여전히 존재하기 때문이다.
본 발명에 있어서 제어장치를 이용해 고압 가스 방전등(6)은 나타나는 모든 상태들에 대해 기능성과 수명을 최대한 공급한다.

Claims (8)

  1. 경우에 따라서는 직류전류 작동으로도, 교류전류 작동으로도 작동될 수 있는 조정된 배전회로(3)를 이용해 직류전압전원(1,2)의 직류전압(UB)에서 고압 가스 방전등(6)에 공급하기 위한 전등전압(UL)과 전등전류(IL)가 연소에너지를 이용해 발생되고, 배전회로(3)를 조정하기 위한 제어회로(7) 및 고압 가스 방전등(6)의 점화를 위한 점화장치(9)를 구비한, 고압 가스 방전등(6)의 신속한 조명시동을 위해, 특히, 화물차 전조등에 사용되는 제어 장치에 있어서,
    고압 가스 방전등(6)의 조명시동시 이와같이 한계가 명시된 과부하로 작동되어 깜박거림 또는 라이트 브릿지(light bridge)를 피하게 되고,
    상기 과부하가 특히 고압 가스 방전등(6)의 온도와 같은 고압 가스 방전등(6)의 상태에 따라 제어회로(7)에 의해 조정되는 방식으로 제어회로(7)가 배전회로를 조정하는 것을 특징으로 하는 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 제어회로(7)가 고압 가스 방전등(6)의 온도를 전극(11, 12)의 온도에 따라 세분하고, 고압 가스 방전등(6)의 가스(13) 온도를 고려하는 것을 특징으로하는 제어장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 고압 가스 방전등(6)의 상태를 확인하기 위해 제어회로(7)가 고압 가스 방전등(6) 또는 배전회로(3)의 전류곡선 또는 전압곡선을 점화과정 후 즉시 관찰하고,
    이때, 배전회로(3)의 내부전항과 연결하여 생성된 특징적인 전류곡선/전압곡선은 고압 가스 방전등(6)의 다양한 상태를 확인하고,
    이때, 이것이 고압 가스 방전등(6)의 다양한 상태에서 특징적으로 구분되는 것을 특징으로 하는 제어장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 고압 가스 방전등(6)의 상태를 확인함에 있어서 고압 가스 방전등(6) 또는 배전회로(3)의 전류곡선 또는 전압곡선의 도움으로 제어회로(7)를 이용해 전류극한값 또는 전압극한값 뿐만 아니라, 점화과정 후 첫 번째 단시간에서, 특히, 역동적 곡선진행 까지도 고려되는 것을 특징으로 하는 제어장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 제어회로(7)가 고압 가스 방전등(6)의 상태를 확인하기 위해 필수적인 관찰을 제어회로(7)에서 실행하고 해당 상태를 확인하는 마이크로 제어기를 구비하는 것을 특징으로 하는 제어장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 마이크로 제어기가 고압 가스 방전등(6)의 검전된 상태에 따라,
    (a)냉고압 가스 방전등(6)에 있어서 배전회로의 높은 출력전류가 시간적으로 제한된 과부하 기능으로 유지되고,
    (b)열고압 가스 방전등(6)에 있어서 전등전력은 인식후 즉각 액면값으로 감소되며,
    (c)온고압 가스 방전등(6)에 있어서 전등전력은 약한 과부하로 감소하는 근본적인 조정대안들을 실행하는 것을 특징으로 하는 제어장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 전환된 전류의 과부하를 조정하기 위한 과부하 기능이 시간조정과 연소전압에 따른 조정의 결합인 것을 특징으로 하는 제어장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 전환된 전류의 과부하를 조정하기 위한 과부하 기능이 시간적으로 제한되어 있는 것을 특징으로 하는 제어장치.
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