KR20000016490A - 저전력 인자를 갖는 트라이액 조광 가능 소형 형광 램프 - Google Patents

Abstract

저전력 인자를 구비한 트라이액 조광 가능 소형 형광 램프. 램프 안정기의 입력단과 출력단 사이에 결합된 전력 궤환 회로는 트라이액 상태를 로우 조광 레벨로 유지하기 위해 요구되는 충분한 전류를 생성한다. 출력단에서, 배전압기를 포함하여, 입력단으로 궤환된 전력은 램프에 걸리는 전압에 영향을 준다.

Description

저전력 인자를 갖는 트라이액 조광 가능 소형 형광 램프

종래의 소형 형광 램프는 램프에 전력을 공급하는 안정기를 포함한다. 안정기는 실제로 램프 베이스 내에 위치한다. 한정된 면적 요건에 부합하기 위해서, 전력 인자 보정에 필요한 안정기 소자의 수를 제한하는 것이 바람직하다. 전력 인자 보정없이, 소형 형광 램프는 대략 0.5 의 전력 인자에서 동작한다. 또한, 조광 가능한, 즉 램프에 의해 생성된 광의 레벨을 조절할 수 있는 소형 형광 램프에 대한 수요도 증가하고 있다. 소형 형광 램프의 조광은 트라이액 조광기 (dimmer) 에 의해 조절하는 것이 매우 바람직하다.

대략 0.5 의 전력 인자를 갖는 소형 형광 램프는 본래, A.C. 메인의 스파이크, 즉 대략 선간 전압 피크에서의 각 반파 싸이클에서 전류를 유도한다. 다른 방법으로는, 각 반파 싸이클 동안에 A.C. 메인으로부터 유도되는 전류가 없다. 그러나, 트라이액 조광기는 A.C. 메인의 스파이크 형태로만 전류를 유도하는 소형 형광 램프를 효과적으로 조광할 수 없다. 트라이액 조광기는 턴 온되기 위해 그것을 통하여 흐르는 래칭 전류와 전도 상태를 유지하기 위해 그것을 통하여 흐르는 홀딩 전류가 필요하다. 결과적으로, 대략 0.5 의 전력 인자를 갖는 소형 형광 램프의 광 출력을 조절하기 위한 트라이액 조광기는 전류 스파이크 동안에만 턴 온이 가능하며, 전류 스파이크 이후에는 즉시 턴 오프된다. 소형 형광 램프의 광 출력을 효과적으로 조절하기 위한 트라이액 조광기에 있어서, A.C. 메인의 반파 싸이클 동안의 상당한 주기의 시간동안에, 트라이액 조광기에 전류가 흘러야 한다. 소형 형광 램프 전력 인자를 증가시킴으로써, A.C. 메인의 반파 싸이클 동안의 상당한 주기의 시간동안에, 트라이액 조광기에 전류를 흐르게 할 수 있다. 미국 특허 제 5,313,142 호에 개시된 바와 같은, 고전력 인자를 갖는 소형 형광 램프는 고주파 신호의 피드백을 안정기 정류기의 입력에 제공한다. 전략 인자가 증가하여 특히, 1.0 에 근접한 전력 인자가 되면, 증가된 전력 레벨을 다루기 위해서는 대형 소자가 필요하게 된다. 대형 소자는, 한정된 면적 요건 때문에, 소형 형광 램프 내에 수용하기가 곤란하다.

따라서, 개선된 트라이액 조광 가능 소형 형광 램프를 제공하는 것이 바람직하다. 개선된 트라이액 조광 가능 소형 형광 램프는 저전력 인자에서 작동하기 때문에, 대형 소자에 대한 필요성을 최소화시킨다.

따라서, 서두에 기술한 바와 같은 안정기는, 출력단이 서로간에 접합을 형성하는 적어도 2 개 소자를 갖는 분압기 네트워크를 포함하며, 분압기의 각 단부는 인버터의 각 단자에 연결되고, 접합은 피드백 회로에 연결되는 것을 특징으로 한다.

피드백 회로는 A.C. 메인의 각 반파 싸이클 동안에 소형 형광 램프에 의해 유도되는 전류를 증가시킨다. 전력 인자 보정이 없는 종래의 소형 형광 램프에 비해, 분압기는, 본 발명에 다른 안정기가 A.C. 메인으로부터 충분한 전류를 유도하여 트라이액 조광기에 의한 조광 제어가 가능할 정도의 규모를 가진다. 그러나, 피드백 회로를 통한 전력 인자 보정은 비교적 낮게 유지한다. 유리하게도, 표준 소형 형광 베이스 내의 안정기 소자용으로 필요한 면적의 실질적인 증가 없이, 피드백 회로에 의해 발생하는 전류 수요 증가를 부합시킬 수 있다.

분압기 네트워크은 하나 또는 그 이상의 램프와 병렬 상태인 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1 태양의 특징은, 입력단이 배전압기 및 정류기를 포함한다는 점이다. 통상적으로, 출력단은 일부분이, 적어도 2 개 소자에 형성된 공진 탱크 회로를 포함한다.

대안으로서, 본 발명에 따른 안정기 내의 분압기는 적절한 규모로 할 수 있기 때문에, 하나 또는 그 이상의 램프중의 특정 램프 전압에 대해서 비교적 소량의 THD 가 안정기에 의해 생성되고 안정기의 전력 인자는 비교적 높도록 피드백 회로에 의해 피드백된 전력양을 선택한다. 달리 말하자면, 분압기 네트워크의 규모를 조절함으로써 THD 를 최소화시키기 위해, 피드백된 전력양을 램프 전압의 범위에 대해 효과적으로 이용할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 분압기 및 소량의 THD 를 생성하는 피드백 회로를 구비한 안정기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 저전력 인자를 갖는 개선된 트라이액 조광 가능 소형 형광 램프를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전류 수요를 증가시키기 위해 피드백 회로를 구비한 개선된 트라이액 조광 가능 소형 형광 램프를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 대형 안정기 소자에 대한 요건을 최소화한 개선된 트라이액 조광 가능 소형 형광 램프를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적 및 이점은 그 일부가 자명하며, 일부는 명세서로부터 자명할 것이다.

본 발명은 개략적으로:

메인에 연결된 입력단;

인버터를 포함하며, 상기 입력단에 연결되어 하나 또는 그 이상의 램프에 전력을 공급하는 출력단; 및

상기 출력단과 상기 입력단 사이에 연결되며, 상기 출력단에서 생성된 신호 및 상기 하나 또는 그 이상의 램프에 걸린 전압 견본을 상기 입력단으로 공급하는 피드백 회로를 포함하는 하나 또는 그 이상의 램프에 전력을 공급하는 안정기에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 소형 형광 램프에 관한 것이기도 하다.

도 1 은 본 발명에 따른 트라이액 조광 가능 소형 형광 램프의 블록도.

도 2 는 도 1 에 도시된 트라이액 조광기의 개략도.

도 3 은 소형 형광 램프의 개략도.

도 4 는 도 3 의 구동 제어 회로로 기능하는 집적 회로의 논리 블록도.

도 5 는 도 3 에 도시된 슈미트 트리거의 개략도.

도 1 에 도시된 바와 같이, A.C. 전원 (20) 으로 표시된 A.C. 전원 라인으로부터 트라이액 조광기 (30) 를 통해서 소형 형광 램프 (CFL) (10) 에 공급된다. 소형 형광 램프 (10) 는 전자기 방해 (EMI) 감쇄 필터 (40), 보조 전원 (45), 정류기/배전압기 (50), 조광 인터페이스 (55), 인버터 (60), 구동 제어 회로 (65), 부하 (70) 및 전력 궤환 회로 (90) 을 포함한다. CFL (10) 의 안정기의 출력으로 기능하는 인버터 (60) 의 출력은 부하 (70) 에 접속되어 있다. 부하 (70) 는 램프 (85) 와 변압기 (T) 의 1차 권선 (75) 과 다수의 커패시터 (80, 81, 82) 에 의해 형성된 공진 탱크 회로를 포함한다. EMI 감쇄 필터 (40) 는, 인버터 (60) 에 의해 생성된 고조파 (즉, 진동) 를 상당히 감쇄시킨다. 정류기/배전압기 (50) 는 A.C. 전원 (20) 에 의해 공급된 정현파 전압을 정류시켜 리플이 있는 D.C. 전압을 형성하며, 이는 승압되고 실질적으로 일정한 D.C. 전압이 되어 인버터 (60) 에 공급된다. 소형 형광 램프 (10) 에서 램프 부하 (70) 을 제외한 기타 부분들을 함께 묶어서 통상적으로, 램프 (70) 에 전원을 인가하는 안정기를 구성하는 것으로 한다.

인버터 (60) 는, 소정의 조도 레벨에 따라 가변하는 가변 스위칭 주파수로, 구동 제어 회로 (65) 에 의해 구동된다. D.C. 전압은 인버터 (60) 에 의해 구형파 전압 파형으로 변환되어 부하 (70) 에 인가된다. 램프 조도 레벨은, 이러한 구형파 전압 파형을 감소 또는 증가시킴으로써, 각각 증가 및 감소시킬 수 있다.

램프 조도는 트라이액 조광기 (30) 에 의해 소정 레벨로 설정되고, 그 레벨은 조광기 인터페이스 (55) 를 통하여 구동 제어 회로 (65) 에 전달된다. 전력 궤환 회로 (90) 는 공진 탱크 회로에서 전력의 일부를 배전압기에 다시 공급하여, 점등 이후의 트라이액 전도 상태를 유지하기에 필요한 단지 최소 전력 인자 보정이 이루어진다. 보조 전원 (45) 은, 인버터 (60) 용 궤도 전압이 부하 수요에 부합하느라 급감하게 될 때, 구동 제어 회로 (65) 에 전원 공급을 보충한다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 트라이액 조광기 (30) 는 한 쌍의 라인 (21 과 22) 을 통해서 A.C. 전원 (20) 에 연결된다. 트라이액 조광기 (30) 는, 인덕터 (32) 와 가변 저항 (33) 의 직렬 조합을 통하여 충전되는 커패시터 (31) 를 포함한다. 다이액 (diac) (34) 은 트라이액 (35) 의 게이트에 연결되어 있다. 커패시터 (31) 의 전압이 다이액 (34) 의 항복 전압에 도달하게 되면, 트라이액 (35) 이 점등하게 된다. 전류 (즉, 트라이액 (35) 의 래칭 전류) 는, 인덕터 (32) 와 트라이액 (35) 을 통해서 CFL (10) 에 공급된다. 60㎐ 의, 반파 싸이클의 끝나는 때에, 트라이액 (35) 의 전류 레벨은 그 유지 전류 (즉, 트라이액 (35) 의 도전 상태를 유지하기 위해 필요한 최소 애노드 전류) 이하로 감소한다. 트라이액 (35) 은 턴 오프된다. 점등각, 즉 트라이액 (35) 이 먼저 전도 상태가 되는 0°내지 180° 의 각은 가변 저항 (33) 의 저항을 변화시킴으로써, 조절 가능하다. 가변 저항 (33) 은 전위차계일 수도 있으나, 이것에 한정되는 것은 아니다. 최대 점등각은 다이액 (34) 의 항복 전압에 의해 한정된다. 인덕터 (32) 는 di/dt 의 상승 및 하강 시간을 제한하기 때문에, 갑작스런 변화로 인해 트라이액 (35) 에 전류가 흐르는 것을 방지한다. 스너버 (snubber) 로 기능하는 커패시터 (36) 는, 특히 트라이액 (35) 과 CFL (10) 사이의 배선 길이가 비교적 길 때의 플리커 (flicker) 를 방지한다. 인덕턴스와 이러한 긴 배선에 연계된 기생 커패시턴스에 의해 유도된 고조파는 커패시터 (36) 에 의해 바이패스된다. 따라서, 트라이액 전류 레벨과 트라이액 (36) 의 동작은 트라이액 (35) 과 CFL (10) 사이의 배선 길이에 영향을 받지 않는다. 이러한 고조파를 통해, 램프 (85) 의 플리커가 방지된다.

트라이액 조광기 (30) 는, CFL (10) 에 의해/상대적으로 정의된 2 개의 최소 조광 세팅을 가진다. 제 1 최소 조광 세팅 (즉, 최소 턴 온 조광 세팅) 은 램프 (85) 를 턴 온시킬 수 있는 가장 낮은 조광 세팅이다. 최소 턴 온 조광 세팅에서의 컷-인 각 보다 큰 컷-인 각을 갖는 제 2 최소 조광 세팅 (즉, 최소 정상 상태 조광 세팅) 은 램프 (85) 가 그 정상 상태 동작에 도달한 후에 움직일 수 있다. 플리커 없는 동작을 보장하기 위해서는, 최소 턴 온 조광 세팅에서 예열하는 동안에 CFL (10) 에 의해 유인된 전력이, 최소 턴 온과 최소 정상 상태 사이의 세팅에서 정상 상태 동작 동안에 유인된 전력 보다 커야만 한다. 최소 턴 온 조광 세팅에서 예열하는 동안에 트라이액 조광기 (30) 와 연계된 CFL (10) 은 예열 이후 보다 많은 전류를 유인함으로써, CFL (10) 은 예열 동작을 완료하고, 정상 상태 모드에서 동작할 수 있게 된다.

도 3 에 도시된 바와 같이, EMI 감쇄 필터 (40) 는 인덕터 (41), 한 쌍의 커패시터 (42 와 43), 및 저항 (44) 을 포함한다. 스너버를 형성하는 저항 (44) 과 커패시터 (43) 는 EMI 감쇄 필터의 출력에 걸쳐서 직렬로 연결된다. 트라이액 (35) 이 턴 온되어 있으므로, 이러한 스너버는 EMI 필터 (40) 에 의해 생성된 진동을 감쇄시킨다. 이러한 진동은, 저항 (44) 과 커패시터 (43) 로 형성된 스너버에 의해 감쇄되지 않게 되면, 트라이액 (35) 에 흐르는 전류 레벨을 그 유지 전류 이하로 감소시켜서, 트라이액 (35) 이 턴 오프되게 한다. 또한, 저항 (44) 과 커패시터 (43) 는 60㎐ 전원의 필터 (40) 에 의한 큰 손실을 방지하기 위한 경로를 제공한다.

캐스케이드형 반파 배전압기 정류기를 형성하는 정류기 및 배전압기는, 한 쌍의 다이오드 (D1 과 D2) 와 한 쌍의 커패시터 (53 과 54) 를 포함한다. 다이오드 (D1 과 D2) 는 EMI 감쇄 필터에 의해 제공된 정현파 전압을 정류하여 리플이 있는 D.C. 전압을 형성한다. 커패시터 (53 과 54) 는, 정류된 정현파 전압을 승압하고 실질적으로 일정한 D.C. 전압으로 만들어서 인버터 (60) 에 공급하는 버퍼 커패시터로 기능한다.

커패시터 (51) 와 한 쌍의 다이오드 (D3 와 D4) 가 공진 탱크 회로로부터 고주파 전력 궤환 신호를 제공하는 것에 대해서 아래에서 더 논의한다. 고주파 전력 궤환 신호는, 60㎐ 파형의 양수 반파 싸이클 동안에, 전도 및 비전도 상태 사이에서 다이오드 (D1) 와 다이오드 (D3) 를 스위칭한다. 마찬가지로, 고주파 전력 궤환 신호는, 60㎐ 파형의 음수 반파 싸이클 동안에, 전도 및 비전도 상태 사이에서 다이오드 (D2) 와 다이오드 (D4) 를 스위칭한다. 공진 탱크 회로로부터 유도된 전력 궤환은 트라이액 (35) 에 흐르는 전류 레벨을 그 유지 전류 이상으로 유지한다. 트라이액 (35) 의 전도 상태는, 60㎐ 의, 1/2 싸이클 및 상당한 부분 (즉, 대략 0.0005 초 이상) 동안, 유지 가능하다.

조광 인터페이스 (55) 는 EMI 필터 (40) 의 출력과 구동 제어 회로 (65) 간의 인터페이스를 제공한다. 트라이액 (35) 이 점등하는 각, 즉 컷-인 각은 소정의 조도 레벨을 나타낸다. 조광 인터페이스 (55) 는 컷-인 각을, 호환성 있으면서 구동 제어 회로 (65) 내의 집적 회로 (IC) (109) 의 DIM 핀에 공급되는 적절한 평균 정류 전압 (즉, 조광 신호) 으로 전환시킨다 (즉, 트라이액 (35) 의 전도 펄스 폭을 변형시킨다) .

조광 인터페이스 (55) 는 다수의 저항 (56, 57, 58, 61); 커패시터 (62, 63, 64); 다이오드 (66) 및 제너 다이오드 (67) 를 포함한다. IC (109) 는 회로 접지부를 기준 전압으로 한다. 조광 인터페이스 (55) 에 의해 샘플된 전압은 IC (109) 의 DIM 핀에 공급되지만, DC 성분 만큼 천이된다. 이러한, DC 성분은 배전압기의 버퍼 커패시터 전압, 즉 커패시터 (54) 에 걸리는 전압의 반이다. 커패시터 (62) 는 이러한 DC 성분을 제거한다. 또한, 커패시터 (62) 는 선 주파수를 수용할 정도의 비교적 큰 크기를 가진다. 한 쌍의 저항 (56 과 57) 은, 제너 다이오드 (67) 와 함께, 조광 신호를 생성하는 데 이용되는 크기 변환 인자 (scaling factor) 를 결정하는 분압기를 구성한다. 또한, 저항 (56 과 57) 은 커패시터 (62) 의 방전 경로를 제공한다. DIM 핀에 인가된 평균 정류 전압은 제너 다이오드 (67) 의 제너 전압에 의해 감소된다. 따라서, 제너 다이오드 (67) 는 DIM 핀에 인가된 최대 평균 정류 전압 (최대 광 출력에 해당하는) 을 제한한다. 상이한 트라이액 조광기의 최소 컷-인 각의 차이로 인해 발생하는 최대 평균 정류 전압의 변동은, 제너 다이오드 (67) 에 의해 IC (109) 에 의해 용이하게 해석될 수 있는 전압 범위 내로 제한된다. 달리 말하자면, 제너 다이오드 (67) 는 조광 신호용 최고 레벨에 해당하는 최소 컷-인 각 (예들 들면, 25-30°) 을 설정한다.

또한, 제너 다이오드 (67) 는, 60㎐ 파형의 양수 반파 싸이클 (예를 들면, 대략 150°) 동안에, 트라이액 (35) 의 최대 점등 (컷-인) 각도 제한한다. 점등각은, 저항 (56 과 57) 용으로 선택된 값과 제너 다이오드 (67) 의 항복 전압에 기초하여 조절된다. 상기 특정 점등각 (예를 들면, 대략 150°) 이상에서는, 버스 (101) 의 궤도 전압이 핀 (VDD) 에서의 충분한 전압을 전개하기에는 너무 낮기 때문에, IC (109) 에 전원을 인가하지 못한다. 따라서, 인버터 (60) 는 동작이 불가능하며, 램프 (85) 는 불이 꺼진 상태를 유지하게 된다.

대부분의 트라이액 조광기는, 전면 광 출력에 대응하는 (25-30°) 최소 점등 (컷-인) 각을 가진다. 이러한 작은 컷-인 각에서, 최대 평균 정류 전압이 커패시터 (64) 에 인가된다. 다수의 저항 (56, 57, 58, 59) 및 제너 다이오드 (67) 는 조광 곡선에 영향을 미치며, 특히 램프 (85) 가 전면 광 출력을 제공하게 되는 최대 점등각을 결정한다. 즉, 저항 (56, 57, 58, 59) 및 제너 다이오드 (67) 는, 선택된 트라이액 (35) 의 점등각에 기초하여 IC (109) 의 DIM 핀에 의해 감지되는 평균 정류 전압을 결정한다. 정류 전압을 평균화하는 회로는 저항 (61) 과 커패시터 (64) 에 의해 제공된다. 커패시터 (63) 는 저항 (61) 과 커패시터 (64) 에 인가된 신호의 고주파 성분을 제거한다.

60㎐ 파형의 음수 반파 싸이클 동안에, 다이오드 (66) 는 평균화 회로 (저항 (61), 커패시터 (64)) 에 인가된 음 전압을 다이오드 전압 강하 (예를 들면, 대략 0.7V) 으로 제한한다. 대안의 실시예에 있어서, 제너 다이오드 (66') 는 다이오드 (66) 대신에 조절 개선용으로 이용할 수 있다. 제너 다이오드 (66') 는, 소정의 광 레벨이 평균 정류 전압 이상의 전압의 듀티 싸이클에 기초하여 결정될 수 있도록, DIM 핀에 인가된 전압을 클램핑한다. 예를 들면, 컷-인 각이 램프 (85) 의 최대 광 출력용으로 대략 30°로 설정되면, 듀티 싸이클은 대략 50% 이하에서 반응한다. 램프 (85) 의 광 출력을 감소시키기 위해 컷-인 각을 증가시키기 때문에, 듀티 싸이클은 감소하게 된다.

인버터 (60) 는 반-브릿지로 구성되며, B+(궤도) 버스 (101), 반환 버스 (102) (즉, 회로 접지부), 및 버스 (101) 와 버스 (102) 사이에 직렬로 연결된 한 쌍의 스위치 (예컨대, 전력 MOSFET) (100 과 112) 를 포함한다. 스위치 (100 과 112) 는 접점 (110) 에서 서로 연결되며, 공통으로 일체화되어 토템 폴 배치를 형성한다. 스위치 (100) 와 스위치 (112) 로 기능하는 MOSFET 은 각각 게이트 (G1) 와 게이트 (G2) 를 구비하고 있다. 한 쌍의 커패시터 (115 와 118) 는 접점 (116) 에서 서로 연결되며, 접점 (110) 과 버스 (102) 사이에 직렬로 연결된다. 제너 다이오드 (121) 는 커패시터 (118) 와 병렬로 연결된다. 다이오드 (123) 는 IC (109) 의 핀 (VDD) 과 버스 (102) 사이에 연결된다.

권선 (75), 커패시터 (80), 커패시터 (81), 및 DC 차단 커패시터 (126) 가 접점 (170) 에서 서로 연결된다. 변압기 (T) 의 한 쌍의 2 차 권선 (76 과 77) 은 1차 권선 (75) 과 결합되며, 예열 동작 및 램프 부하 (85) 동작 동안에, 전면 광 출력 이하에서 후자는 조절된다. 커패시터 (80, 82, 118), 제너 다이오드 (121), 스위치 (112), 및 저항 (153) 은 회로 접지부와 서로 연결되어 있다. 램프 (85), 저항 (153), 및 저항 (168) 은 접점 (88) 과 서로 연결되어 있다. 한 쌍의 저항 (173 과 174) 은 램프 (85) 와 커패시터 (126) 를 연결시키는 접점과 접점 (175) 사이에 직렬로 연결되어 있다. 커패시터 (81 와 82) 는 서로 직렬로 연결되어 있으며, 접점 (83) 에서 연결된다. 정류기 및 배전압기 (50) 의 커패시터 (51) 는 접점 (83) 에 연결된다. 저항 (177) 은 접점 (175) 와 회로 접지부 사이에 연결된다. 커패시터 (179) 는 접점 (175) 과 접점 (184) 사이에 연결된다. 다이오드 (182) 는 접점 (184) 와 회로 접지부 사이에 연결된다. 다이오드 (180) 은 접점 (184) 과 접점 (181) 사이에 연결된다. 커패시터 (183) 는 접점 (181) 과 회로 접지부 사이에 연결된다.

구동 제어 회로 (65) 는 IC (109) 를 포함한다. IC (109) 는 다수의 핀을 포함한다. 핀 (RIND) 은 접점 (185) 에 연결된다. 커패시터 (158) 는 접점 (185) 과 회로 접지부 사이에 연결된다. 한 쌍의 저항 (161 과 162) 과 커패시터 (163) 는 접점 (185) 과 접점 (116) 사이에 직렬로 연결된다. 핀 (RIND) 에서의 입력 전압은 권선 (75) 에 흐르는 전류 레벨을 나타낸다. 권선 (75) 에 흐르는 전류는, 먼저, 변압기 (T) 의 2차 권선 (78) 의 양단의 전압을 샘플링함으로써 얻어진다. 그런 다음, 권선 (75) 에 인가된 전압에 비례하는 샘플링 전압은, 저항 (161) 과 커패시터 (158) 에 의해 형성된 적분기에 의해 적분된다. 적분된 샘플링 전압은 핀 (RIND) 에 인가되며, 권선 (75) 에 흐르는 전류로 나타난다. 권선 (78) 의 전압을 먼저 샘플링하고, 그런 다음 적분함으로써, 권선 (75) 에 흐르는 전류를 재구성하게 되면, 공진 인덕터에 흐르는 전류를 감지하는 종래의 회로 (예를 들면, 감지 저항) 에 비해 훨씬 적은 전력이 소모된다. 또한, 이와 달리해서는, 권선 (75) 에 흐르는 전류를 재구성하기가 상당히 어려운 데, 이는 이 전류가 램프 (85), 공진 커패시터 (80, 81, 82), 및 전력 궤환 라인 (87) 사이에서 분리되기 때문이다.

VDD 는, 저항 (103) 을 통해 라인 (22) 에 연결함으로써, IC (109) 구동용 스타트업 전압을 공급한다. 핀 (LI1) 은 저항 (168) 을 통해 접점 (88) 에 연결된다. 핀 (LI2) 은 저항 (171) 을 통해서 회로 접지부에 연결된다. 핀 (LI1) 과 핀 (LI2) 에 입력된 전류차는 램프 (85) 에 흐르는 감지된 전류를 나타낸다. 저항 (189) 을 통해 접점 (181) 에 연결된 핀 (VL) 의 전압은 램프 (85) 의 피크 전압을 나타낸다. 저항 (195) 과 커패시터 (192) 의 병렬 RC 네트워크 및 저항 (193) 과 커패시터 (194) 의 직렬 RC 네트워크를 통해서 회로 접지부로 흐르는 핀 (CRECT) 의 출력 전류는 램프 (85) 의 평균 전력 (즉, 램프 전류와 램프 전압의 곱) 을 나타낸다. 하기에서 상세히 설명하겠지만, 선택적인 외부 D.C. 오프셋은 VDD 와 저항 (199) 의 직렬 조합을 포함하며, 저항 (195) 을 통해서 회로 접지부에 흐르는 D.C. 오프셋 전류가 된다.

커패시터 (192) 는 필터된 D.C. 전압을 저항 (195) 에 제공하는 역할을 한다. 저항 (156) 은 핀 (RREF) 과 회로 접지부 사이에 연결되며, IC (109) 내에 기준 전류를 설정하는 역할을 한다. 핀 (CF) 과 회로 접지부 사이에 연결된 커패시터 (159) 는 전류 제어 발진기 (CCO) (하기에서 상세히 논의됨) 의 주파수를 설정한다. 핀과 회로 접지부 사이에 연결된 커패시터 (165) 는, 예열 싸이클와 비발진/대기 모드의 타이밍 (하기에서 논의됨) 용으로 이용된다. 핀 (GND) 은 회로 접지부에 직접 연결된다. 한 쌍의 핀 (G1 과 G2) 는 스위치 (100 과 112) 의 게이트 (G1 과 G2) 에 각각 직접 연결된다. 접점 (110) 에 직접 연결된 핀 (S1) 은 스위치 (100) 의 소오스 전압을 나타낸다. 커패시터 (138) 를 통해 접점 (110) 에 연결된 핀 (FVDD) 은 IC (109) 의 부유 공급 전압을 나타낸다.

인버터 (60) 와 구동 제어 회로 (65) 의 동작은 다음과 같다. 처음에 (즉, 스타트업 동안에), 커패시터 (157) 가 저항 (103) 과 커패시터 (157) 의 RC 시정수에 기초하여 충전되기 때문에, 스위치 (100) 와 스위치 (112) 는 각각 비전도 및 전도 상태이다. IC (109) 의 핀 (VDD ) 에 흐르는 입력 전류는, 이러한 스타트업 단계 동안에, 낮은 레벨 (500㎂ 이하) 로 유지된다. 접점 (110) 과 핀 (FVDD) 사이에 연결된 커패시터 (138) 는 대략 VDD 와 동일한 일정한 전압으로 충전하며, 스위치 (100) 의 구동 회로용 전압 공급 역할을 한다. 커패시터 (157) 의 전압이 전압 턴 온 임계치 (예를 들면, 12V) 를 초과하면, IC (109) 는, 스위치 (100 과 112) 가 각각, 권선 (75) 및 커패시터 (80, 81, 82) 에 의해 결정된 공진 주파수 보다 훨씬 높은 주파수에서 전도 상태와 비전도 상태 사이를 스위칭하면서, 그 동작 상태 (발진/스위칭) 로 진입한다.

IC (109) 는 처음에, 인버터 (60) 가 일단 발진을 개시하면, 예열 싸이클 (즉, 예열 상태) 로 진입한다. 접점 (110) 은 스위치 (100 과 112) 의 스위칭에 따라서 0V 와 버스 (101) 전압 사이에서 변동한다. 커패시터 (115 와 118) 는 접점 (110) 의 전압의 상승 및 하강 속도를 완만하게 하는 역할을 함으로써, 인버터 (60) 에 의해 생성된 스위칭 손실과 EMI 레벨을 감소시킨다. 제너 다이오드 (121) 는, 다이오드 (123) 에 의해 커패시터 (157) 에 인가된 접점 (116) 에서의 맥동 전압을 설정한다. IC (109) 의 핀 (VDD) 에 공급된 비교적 큰 동작 전류, 예컨대 10-15㎃ 가 흐른다. 커패시터 (126) 는 D.C. 전압 성분이 램프 (85) 에 인가되는 것을 차단하는 역할을 한다.

예열 싸이클 동안에, 램프 (85) 는 비점등 상태, 즉 램프 (85) 내에 아크가 형성되지 않는다. IC (109) 의 초기 동작 주파수는 대략 100㎑이며, 저항 (156) 과 커패시터 (159) 그리고 스위치 (100 과 112) 의 역방향 다이오드 전도 시간에 의해 설정된다. IC (109) 는, IC 내에 설정된 비율로 동작 주파수를 긴급히 감소시킨다. 주파수 감소는, 핀 (RIND) 에서 감지된 바와 같이, 저항 (161) 과 커패시터 (158) 에 의해 형성된 RC 적분기에 인가된 피크 전압이 -0.4V (즉, 부 피크 전압이 0.4V 와 동일함) 와 동일해질 때 까지 계속된다. 스위치 (100 과 112) 의 스위칭 주파수는, 핀 (RIND) 에 의해 감지된 전압이 -0.4V를 유지하도록 조절되어, 접점 (110) 에서 80-85㎑ (예열 주파수로 정의됨) 의 비교적 일정한 주파수가 된다. 비교적 일정한 RMS 전류가, 권선 (76 과 77) 과의 결합을 통해서 램프 (85) 의 필라멘트 (즉, 캐소드) 가 램프 (85) 의 계속되는 점등를 위해 충분히 예비 조절되게 하고 램프의 수명을 길게 유지하게 하는 권선 (75) 을 통해서 흐른다. 예열 싸이클의 지속 시간은 커패시터 (165) 에 의해 설정된다. 커패시터 (165) 값이 제로 (즉, 개방) 일 때, 필라민트의 예열은 사실상 없으며, 램프 (85) 가 즉시 개시 동작 상태가 된다.

예열 동작이 끝나는 때에, 커패시터 (165) 에 의해 결정된 바와 같이, 핀 (VL) 은 로우 논리 레벨을 나타낸다. 핀 (VL) 이 예열하는 동안에는 하이 논리 레벨이 된다. 그런 다음, IC (109) 는 예열 상태의 그 스위칭 주파수를, IC (109) 의 내부에 설정된 비율로, 무부하 공진 주파수 (즉, 램프 (85) 의 점등 이전에 권선 (75) 과 커패시터 (80, 81, 82) 의 공진 주파수, 예컨대 60㎑) 로 스우핑 다운을 개시한다. 스위칭 주파수가 공진 주파수에 도달하게 되면, 램프 (85) 에 걸리는 전압은 급격히 상승하며 (예를 들면, 600-800 V 피크), 램프 (85) 를 점등하기에 충분해지는 것이 통상적이다. 일단, 램프 (85) 가 점등되면, 그로 인해 흐르는 전류가 수 ㎃ 에서 수백 ㎃ 로 증가한다. 저항 (153) 에 흐르는 전류는 램프 전류와 동일하며, 저항 (168 과 171) 각각에 비례하여, 이들간의 전류 차이에 기초하는 핀 (LI1 과 LI2) 에서 감지된다. 저항 (173, 174, 177) 의 분압기 조합에 의해 크기 변환된 램프 (85) 의 전압은 다이오드 (182) 와 커패시터 (183) 에 의해 형성된 피크-대-피크 검출기에 의해 검출되며, 접점 (181) 에서 피크-대-피크 램프 전압에 비례하는 D.C. 전압이 된다. 접점 (181) 에서의 전압은 저항 (189) 에 의해 전류로 변환되어 핀 (VL) 으로 흐른다.

핀 (VL) 에 흐르는 전류는 IC (109) 내부에서 핀 (LI1) 과 핀 (LI2) 간의 전류차에 의해 곱해져서, 정류된 A.C. 전류가 되어 핀 (CRECT) 으로부터 커패시터 (192) 와 저항 (195) 의 병렬 RC 네트워크 및 저항 (193) 과 커패시터 (194) 의 직렬 RC 네크워크에 흐른다. 이러한 병렬 및 직렬 RC 네크워크는 A.C. 정류 전류를, 램프 (85) 의 전력에 비례하는 D.C. 전압으로 변환시킨다. 핀 (CRECT) 전압은 IC (109) 내에 포함된 궤환 회로/루프에 의해 핀 (DIM) 전압과 동일해진다. 램프 (85) 에 의해 소비되는 전력이 조절된다.

소정의 램프 (85) 조도 레벨은 핀 (DIM) 전압에 의해 설정된다. 궤환 루프는 램프 전압 감지 회로와 램프 전류 감지 회로를 포함하며, 이 회로들에 대해서는 하기에서 상세히 논의한다. 반-브릿지 인버터 (60) 의 스위칭 주파수는 이러한 궤환 루프에 기초하여 조절되어, 핀 (CRECT) 전압과 핀 (DIM) 전압이 동일하게 된다. 핀 (CRECT) 전압은 0.5V 와 2.9V 사이에서 변동한다. 핀 (DIM) 전압이 2.9V 이상으로 증가하거나 또는 0.5V 이하로 감소할 때마다, 내부적으로 각각 2.9V 또는 0.5V 로 클램프된다. 핀 (DIM) 에 제공된 신호는, A.C. 입력 선 전압 (line voltage) 의 위상 일부가 컷 오프된 위상각 (phase angle) 조광을 통해 생성된다. 입력 선 전압의 컷-인 상각은 조광 인터페이스 (55) 를 통해서 D.C. 신호로 변환되어 DIM 핀에 인가된다.

핀 (CRECT) 전압은, 램프 (85) 가 점등될 때, 제로가 된다. 램프 전류가 형성되면, 램프 전압과 램프 전류의 곱에 비례하는, 핀 (CRECT) 에서 생성된 전류가 커패시터 (192 와 194) 를 충전시킨다. 인버터 (60) 의 스위칭 주파수는, 핀 (CRECT) 전압이 핀 (DIM) 전압과 동일해질 때까지, 감소하거나 또는 증가한다. 조광 레벨이 전면 광 출력 (100%) 으로 설정되면, 커패시터 (192 와 194) 가 2.9V 로 충전되기 때문에, 핀 (CRECT) 전압이 궤환 루프에 기초하여 2.9V 로 증가한다. 전압이 증가하는 동안에, 하기에서 상세히 논의되겠지만, 궤환 루프는 개방된다. 일단, 핀 (CRECT) 전압이 대략 2.9V 가 되면, 궤환 루프가 폐쇄된다. 마찬가지로, 조광 레벨이 최소 광 출력으로 설정되면, 커패시터 (192 와 194) 가 0.5V 로 충전되고, 그래서 핀 (CRECT) 전압이 궤환 루프에 기초하여 0.5V 로 증가한다. 통상적으로, 핀 (DIM) 전압에서의 0.5V 는 전면 광 출력의 10% 에 해당한다. 전면 광 출력의 1% 까지 조광을 상당히 감소시키기 위해서는, 저항 (199) (다른 경우로는 필요하지 않음) 에 의해 제공된 외부 오프셋을 이용하여, 핀 (DIM) 에서의 0.5V 가 전면 광 출력의 1% 에 해당하도록 할 수 있다. 조광 레벨이 최소 광 출력으로 설정되면, CRECT 커패시터는 궤환 루프가 폐쇄되기 전에 0.5V 로 충전된다.

차츰 밝아지는 점등로 설정된 종래의 램프는, 통상적으로 점등 플래쉬를 나타낸다. 소정의 조도 레벨 이상의 광 플래쉬는, 점등 이후의 상당히 길고 불필요한 시간 (예를 들면, 수초) 동안에 램프에 하이 레벨의 전력을 공급함으로써 생성된다. 이러한 방식에 있어서, 종래의 소형 형광 램프 점등 구조는 램프의 성공적인 점등를 보장한다. 그러나, 본 발명에 있어서, 점등 플래쉬는 최소화된다. 점등에 수반되는 하이 레벨의 광 상태의 지속 시간은 낮은 조광 세팅용으로는 매우 짧으며, 원하지 않는 광 플래쉬의 시각 충격은 최소화된다. 광 플래쉬의 실질적인 방지는, 궤환 루프에 의해 점등가 이루어진 직후에, 램프 (85) 에 공급된 전력 레벨을 감소시킴으로써 달성된다.

아말감 램프에 있어서, 아말감 온도가 소정 레벨을 초과할 때, 램프 전압은 상당히 감소된다. 수은 증기 압력의 감소는 램프 전압을 감소시킨다. 이러한 상태에서, 램프 전력 조절로 인해 상당히 많은 램프 전류가 흐르게 되고, 결과적으로, 램프 전극의 파괴가 일어나고 램프 수명이 단축된다.

본 발명과 관련하여, 허용가능한 레벨의 램프 전류는, 접점 (181) 에서의 최소 전압을 다이오드 (186) 의 전압 강하 이하의 핀 (VDD) 전압과 동일하게 클램핑함으로써 유지된다. 저항 (173, 174, 177) 의 분압기 조합에 의해 크기 변환된 램프 (85) 전압은, 다이오드 (182) 와 커패시터 (183) 로 형성된 피크-대-피크 검출기에 의해 검출되어, 접점 (181) 에서 피크 램프 전압에 비례하는 D.C. 전압이 된다.

저항 (189) 에 의해 핀 (VL) 으로 흐르는 전류로 변환되는 접점 (181) 에서의 전압은, 다이오드 (186) 의 전압강하 이하의 핀 (VDD) 전압과 동일하게 유지된다. IC (109) 가 램프 전력을 조절하고 샘플링된 램프 전압을 최소값으로 클램핑하기 때문에, 램프 전류는 허용가능한 최대 레벨로 제한된다.

플리커를 방지하기 위해, 변압기 (T) 의 2차 권선 (78), 저항 (162), 및 커패시터 (163) 에 의해 형성된 보조 전원이 제공된다. 핀 (VDD) 전압 레벨이 IC (109) 에 전원을 공급하는 데 필요한 최소 임계치 이하로 떨어짐으로 인해 IC (109) 가 일시적으로 턴 오프됨으로써, 플리커가 유발된다. 램프 (85) 가 턴 온되면, CFL (10) 은, 버스 (101) 에 의해 공급된 전압이 일시적으로 급감하게 할 수 있는 더 많은 전류를 필요로 한다. 핀 (VDD) 전압이 버스 (101) 에 의해 공급된 전압에 기초하기 때문에, 핀 (VDD) 전압 레벨의 이러한 최소 임계치 이하로의 일시적인 감소는 플리커를 유발하게 된다.

보조 전원은 주 전원을 보충한다. 제너 다이오드 (121) 에 의해 수립된 주 전원은 맥동 전압을 커패시터 (157) 에 제공하여 커패시터 (157) 를 충전시킨다. 핀 (VDD) 전압은 커패시터 (157) 에 걸리는 전압과 동일한 전압으로 설정된다. 그러나, 예열 기간이 아닌 그 이후에는, 보조 전원이 정류된 전압을 제공하며, 이 전압은 저항 (162), 커패시터 (163), 및 다이오드 (123) 를 통해서 권선 (78) 양단의 전압을 결합시킴으로써 핀 (VDD) 에 인가된다. 보조 전원은 DC 오프셋을 핀 (VDD) 에 제공하여, 핀 (VDD) 전압이 IC (109) 에 전원을 공급하기 위한 대략 10V 의 최소 임계치 이상으로 유지되는 것을 보장한다. 이와 같이 함으로써, 램프 (85) 가 턴 온될 때와 같이 증가된 부하로 인해 램프 (85) 에 의해 생성된 일시적인 광 단절 (즉, 플리커) 이 방지된다.

전력은, 접점 (83) 으로부터 다이오드 (D2 와 D4) 와 커패시터 (51) 가 서로 결합하는 접점으로의 전력 궤환 라인 (87) 을 따라서 , 정류기/배전압기 (50) 로 궤환된다. 정류기/배전압기 (50) 에 의해 램프 (85) 에 제공된 과승압 전압을 감소시키고 점등 및 조광 상태에서의 전류량을 증가시키기 위해, 공진 탱크 회로의 커패시터 (81 과 82) 에 의해 나타나는 커패시턴스가 이들 사이에서 분할된다. 궤환 전류는 커패시터 (81) 에만 흐르며, 커패시터 (82) 에 대한 커패시터 (81) 의 비에 의존한다. 커패시터 (82) 에 대한 커패시터 (81) 의 비는 선 전압 (즉, A.C. 전원 (20)) 에 대한 램프 전압 (즉, 램프 (85) 에 걸린 전압) 의 비에 의존한다.

선 전압이 양수일 때, 다이오드 (D1 과 D3) 는 전도 상태가 된다. 선 전압이 음수일 때, 다이오드 (D2 와 D4) 가 전도 상태가 된다. 본선 전압 (즉, A.C. 전원 (20) 으로부터의 전압) 의 각 반파 싸이클의 피크 부분에서, 커패시터 (81) 로부터의 고주파수 궤환 기여는 없다. 즉, 본선 전압의 각 반파 싸이클의 피크 부분동안의 전압은 접점 (83) 보다 크기 때문에, 정류기/배전압기 (50) 로 공급되는 고주파수 기여가 다이오드 (D2 와 D4) 에 의해 차단된다.

커패시터 (51) 는, 커패시터 (81) 로부터의 고주파수 기여에 따라서, 다이오드 (D1 과 D3) 의 접점과 다이오드 (D2 와 D4) 의 접점을 전기적으로 연결하는 D.C. 차단 커패시터이다. 이와 같이 함으로써, 커패시터 (51) 는 고주파수 궤환 기여가 주 선 전압의 양수 및 음수 반파 싸이클에 대해 동일 (즉, 대칭) 하도록 한다. 궤환 량은 주 선 전압과 조광 설정에 기초하여 변동한다. 정류기/배전압기 (50) 에 궤환되는 고주파수 전력와 관련하여, 커패시터 (81 과 82) 는 램프 (85) 와 병렬 상태인 것이 효과적이다. 정류기/배전압기 (50) 에 궤환되는 전력은 램프 (85) 양단의 전압을 나타낸다.

전력 궤환 회로는 CFL (10) 가 1.0 보다 훨씬 작은 (예들 들면, 대략 0.7) 전력 인자에서 동작하게 하는 이점이 있다. 전력 인자가 대략 1.0 인 경우에, 인버터 (60 과 70) 내의 소자에는 저전력 인자의 경우에 비해 훨씬 많은 응력이 있다. 전력 궤환 회로는, 트라이액 (35) 의 전도 상태를 유지하기 위해 필요한 대략 0.7 의 최소 레벨까지, 전력 인자를 충분히 증가시킨다.

도 4 에 있어서, IC (109) 는 전력 조절 및 조광 제어 회로 (250) 를 포함한다. 핀 (LI1 과 LI2) 간의 차동 전류가 액티브 정류기 (300) 에 공급된다. 액티브 정류기 (300) 전파 (full wave) 는, 다이오드와 관련된 통상적인 어떠한 전압 강하도 방지하기 위해서, 다이오드 브릿지 보다는 궤환 회로가 구비된 증폭기를 이용하여 A.C. 파형을 정류한다. 액티브 정류기 (300) 의 출력에 반응하는 전류원 (303) 은 램프 (85) 에 흐르는 전류 흐름을 나타내는 정류된 전류 (ILDIFF) 를 생성하며, 이 전류는 전류 증배기 (306) 의 2 개 입력중 하나에 공급된다.

예열 동안에, P 채널 MOSFET (331) 이 턴 온되고, N 채널 MOSFET (332) 이 턴 오프되어, 핀 (VL) 에서의 전위를 핀 (VDD) 전압 전위까지 상승시킨다. 예열 싸이클 (예를 들면, 1 초의 지속 시간) 의 끝나는 때에, P 채널 MOSFET (331) 은 턴 오프되고, N 채널 MOSFET (332) 은 턴 온되어 인버터 (60) 의 전력 조절 및 조광 제어 동작이 발생하게 한다. 예열 싸이클에 수반되는 전류는 핀 (VL) 과 N 채널 MOSFET (332) 을 통해 흐르며, 저항 (333) 에 의해 크기 변환된다. 핀 (VL) 으로부터의 크기 변환된 전류에 반응하여, 전류원 (즉, 전류 증폭기) (336) 이 전류 신호 (IVL) 를 생성한다. 전류 클램프 (339) 는, 증배기 (306) 의 타입력부에 공급되는 전류 신호 (IVL) 의 최대 레벨을 제한한다. 전류원 (309) 은 증배기 (306) 의 출력에 반응하여 전류 (ICRECT) 를 출력하며, 이 전류는 핀 (CRECT) 과 에러 증폭기 (312) 의 비반전 입력부에 공급된다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 저항 (193) 과 커패시터 (194) 의 직렬 연결과는 병렬 관계인 커패시터 (192) 와 저항 (195) 의 병렬 네트워크는 핀 (CRECT) 에서의 A.C. 정류 전류를 D.C. 전압으로 변환시킨다.

도 4 를 다시 참조하면, 핀 (DIM) 에서의 D.C. 전압은 전압 클램프 회로 (315) 에 인가된다. 전압 클램프 회로 (315) 는 핀 (CRECT) 전압을 0.3V 과 3.0V 사이로 제한한다. 전압 클램프 회로 (315) 의 출력은 에러 증폭기 (312) 의 반전 입력부에 공급된다. 에러 증폭기 (312) 의 출력은 전류원 (345) 에 흐르는 전류 (IDIF) 레벨을 조절한다. 전류 비교기 (348) 는 전류 (IDIF) 와 기준 전류 (IMIN) 및 전류 (IMOD) 를 비교하여, 가장 큰 전류 신호를 출력한다. 전류 (IMOD) 는 스위치 커패시터 적분기 (327) 에 의해 조절된다. 전류 비교기 (348) 에 의해 출력된 전류는, VCO (318) 가 발진하는 발진 (스위칭) 주파수를 결정하는 제어 신호를 제공한다. 램프가 점등되면, 핀 (CRECT) 전압과 전류 (IDIF) 는 제로이다. 비교기 (348) 의 출력은 IMIN, IDIF, 및 IMOD 중에서 최대 전류 레벨을 선택하며, 이는 IMOD 이다. 핀 (CRECT) 전압이 핀 (DIM) 전압까지 상승하기 때문에, 전류 (IDIF) 는 증가한다. 전류 (IDIF) 가 전류 (IMOD) 를 초과하게 되면, 비교기 (348) 의 출력은 전류 (IDIF) 와 동일하게 된다.

궤환 루프는 에러 증폭기 (312) 에서 대략 중심부에 있으며, 핀 (CRECT) 전압을 핀 (DIM) 전압과 동일하게 할 때, IC (109) 에 대한 많은 내부 및 외부 소자를 포함한다. 핀 (DIM) 전압이 0.3V 이하가 되면, 0.3V 의 D.C. 전압이 에러 증폭기 (312) 의 반전 입력부에 인가된다. 핀 (DIM) 전압이 3.0V 를 초과하면, 3.0V 의 D.C. 전압이 에러 증폭기 (312) 에 인가된다. 핀 (DIM) 에 인가된 전압은, 램프 (85) 의 최대 및 최소 광 레벨간에 10:1 의 소정의 비율을 달성하기 위해, 0.3V 내지 3.0V 의 범위를 가진다. 증배기 (306) 의 입력은, 적절히 크기 변환된 전류를 증배기 (306) 에 제공하는 전류 클램프 (339) 에 의해 클램프된다.

비교기 (348) 의 출력에 반응하여, CCO (318) 의 주파수는 반 브릿지 인버터 (60) 의 스위칭 주파수를 조절한다. 비교기 (348) 는, 예열 및 점등 스위프 (sweep) 동안에, CC0 (318) 에 전류 (IMOD) 를 공급한다. 비교기 (348) 는, 정상 상태 동작 동안에, CC0 (318) 에 전류 (IDIF) 를 출력한다. 비교기 (348) 에 의해 출력될 때, 전류 (IMIN) 에 반응하여, CCO (318) 는 최소 스위칭 주파수를 제한한다. 또한, 최소 스위칭 주파수는 커패시터 (159) 와 저항 (156) 에 기초하며, 이들은 핀 (CF) 과 핀 (RREF) 에서 IC (109) 의 외부에 각각 연결되어 있다. 인버터 (60) 는, 핀 (CRECT) 전압이 핀 (DIM) 전압과 동일하게 되면, 폐쇄 루프 동작에 도달한다. 에러 증폭기 (312) 는 비교기 (348) 에 의해 출력된 전류 (IDIF) 를 조절하여, 핀 (CRECT) 전압을 핀 (DIM) 전압과 대략 동일하게 유지한다.

공진 인덕터 전류 감지 회로는, 핀 (RIND) 에서의 신호에 의해 표시되는 바와 같이, 인버터 (60) 가 동작의 용량 모드 내에 있는지 또는 동작의 용량 모드 근처에 있는지 여부를 결정할 때, 공진 인덕터의 전류를 모니터 한다. 권선 (75) 에 흐르는 전류가 스위치 (112) 에 걸린 전압에 진상일 때, 인버터 (60) 는 동작의 용량 모드에 있다. 동작의 근사 용량 모드인 경우에, 권선 (75) 에 흐르는 전류는, 아직 스위치 (112) 에 걸린 전압에 근접하지만 아직은 그 보다 진상이 되지 않는다. 예를 들면, 권선 (75) 과 커패시터 (80, 81, 82) 에 기초하여 대략 50㎑ 로 공진 주파수가 주어진다면, 권선 (75) 을 통해서 흐르는 전류가 지상이고 스위치 (112) 에 걸린 전압의 대략 1㎲ 이내일 때, 동작의 근사 용량 모드가 존재한다.

또한, 회로 (364) 는 스위치 (100 또는 110) 의 순방향 전도 또는 바디 (body) 다이오드 전도 (기판으로부터 드레인쪽으로) 가 발생하는지 여부를 검출한다. 공진 인덕터 전류 감지 회로 (364) 에 의해 생성된 신호 (IZEROb), 즉 플립-플롭 (370) 의 Q 출력에서 생성된 신호 (IZEROb) 는, 스위치 (100 또는 112) 가 순방향 전도 상태일 때 하이 논리 레벨이고, 스위치 (100 또는 112) 의 바디 다이오드가 전도 상태일 때 로우 논리 레벨이다. 신호 (IZEROb) 는 CC0 (318) 의 핀 (IZEROb) 에 공급된다. 신호 (IZEROb) 가 로우 논리 레벨인 경우에, 핀 (CF) (379) 에서의 파형은 실질적으로 일정한 레벨이다. 신호 (IZEROb) 가 하이 논리 레벨이고 스위치 (100) 가 전도 상태일 때, 핀 (CF) 전압은 상승한다. 신호 (IZEROb) 가 하이 논리 레벨이고 스위치 (112) 가 전도 상태일 때, 핀 (CF) 전압은 감소/하강한다.

공진 인덕터 전류 감지 회로 (364) 에 의해 생성된 신호 (CM), 즉 OR 게이트 (373) 에 의해 생성된 신호 (CM) 은, 인버터 (60) 이 스위칭 주파수가 동작의 근사 용량 모드 내에 있을 때, 하이 논리 레벨이다. 하이 논리 레벨에서의 신호 (CM) 에 기초하는 스위치 커패시터 적분기 (327) 는 전류원 (329) 의 출력 (즉, 전류 (IMOD)) 를 증가시킨다. 전류 (IMOD) 크기의 증가는 비교기 (348) 가 전류 (IMOD) 를 VCO (318) 에 공급하도록, 인버터 (60) 의 스위칭 주파수가 증가하게 된다. 동작의 근사 용량 모드는, IC (109) 의 핀 (G1 과 G2) 에서 생성된 각각의 게이트 구동 펄스의 선단 (상승) 에지 동안에, 공진 인덕터 전류 감지 회로 (364) 에 의해 핀 (RIND) 전압 파형의 부호 (+ 또는 -) 를 모니터링함으로써 검출된다. 게이트 펄스 (G1) 의 선단 에지 동안에 핀 (RIND) 전압 파형의 부호가 + 이거나 또는 게이트 펄스 (G2) 에서 - 인 경우에, 인버터 (60) 는 동작의 근사 용량 모드 내에 있다.

NAND 게이트 (376) 는, 인버터 (60) 가 용량 모드에서 동작할 때, 하이 논리 레벨의 신호 (CMPANIC) 를 출력한다. 용량 모드가 검출되기만 하면, 전류 (IMOD) 레벨은 스위치 커패시터 적분기 (327) 의 출력의 급증에 반응하여 급속도로 증가한다. 신호 (IMOD), 저항 (156), 및 커패시터 (159) 에 기초하는 VCO (318) 는 인버터 (60) 의 최대 스위칭 주파수로의 비교적 순간적인 증가를 제어한다. 용량 모드는, IC (109) 의 핀 (G1 과 G2) 에서 생성된 각각의 게이트 구동 펄스의 후단 (하강) 에지 동안에, 핀 (RIND) 전압 파형의 부호 (+ -) 를 모니터링함으로써 검출된다. 게이트 펄스 (G1) 의 후단 에지 동안에 핀 (RIND) 전압 파형의 부호가 - (음) 이거나 또는 게이트 펄스 (G2) 에서 + (양) 인 경우에, 인버터 (60) 는 동작의 용량 모드이다.

커패시터 (165) (핀 (CP) 과 회로 접지부 사이에 연결됨) 의 값에 반응하는 회로 (379) 는 램프 (85) 의 필라멘트를 예열시키고 인버터 (60) 를 동작의 대기 모드로 지정하기 위한 시간을 설정한다. 예열 싸이클 동안에, 2 개 펄스 (1 초의 지속 시간에 대해서) 가 핀 (CP) 에서 생성된다. 예열 싸이클 동안에, 인버터 (60) 의 스위칭 주파수는 대략 80㎑ 이다. 예열 싸이클의 끝나는 때에, 신호 (IGNST) 는 점등 개시, 즉 대략 80㎑ 에서부터 권선 (75) 과 커패시터 (80, 81, 82) 에 의한 공진 주파수, 예를 들면 대략 60㎑ (무부하 공진 주파수) 이상까지의 스위칭 주파수 에서의 점등 스위프를 초기화하는 하이 논리 레벨을 나타낸다. 점등 스위프는, 예를 들면 10㎑/㎳ 의 속도비가 될 수 있다.

IC (109) 는 공진 권선 (75) 에 흐르는, 핀 (RIND) 에서 감지된 전류 크기를 조절한다. 핀 (RIND) 전압 크기가 0.4V 를 초과할 때, 비교기 (448) 에 의해 출력된 신호 (PC) 는, 스위치 커패시터 적분기 (327) 의 출력이 전류 (IMOD) 레벨을 조절하게 하는 하이 논리 레벨을 나타낸다. RMS 스위칭 주파수의 증가는 공진 권선 (75) 에 흐르는 전류의 크기를 감소시킨다. 핀 (RIND) 전압 크기가 0.4V 아래로 감소하면, 신호 (PC) 는, 스위치 커패시터 적분기 (327) 의 출력이 전류 (IMOD) 레벨을 조절하여 스위칭 주파수가 감소하게 되는 로우 논리 레벨을 나타낸다. 공진 권선 (75) 에 흐르는 전류가 증가된다. 공진 권선 (75) 에 흐르는 전류의 흐름이 양호하게 조절되면, 예열 동안에, 램프 (85) 의 각 필라멘트에 걸리는 전압을 실질적으로 일정하게 한다. 대안으로서, 각 필라멘트에 직렬인 커패시터 (도시되지 않음) 를 포함함으로써, 예열 동안에, 필라멘트에 흐르는 전류를 실질적으로 일정하게 할 수 있다.

또한, 회로 (379) 는 예열 싸이클의 경과 시간에 수반되어 초기화되는 점등 타이머를 포함한다. 일단 활성화되면, 1 개의 펄스가 핀 (CP) 에서 생성된다. 이러한 펄스 이후에, 인버터 동작의 용량 모드 또는 램프 (85) 에 걸리는 과전압 상태가 검출되면, IC (109) 는 동작의 대기 모드로 진입한다. 대기하는 동안에, 스위치 (112 와 100) 가 각각 전도 및 비전도 상태를 유지하면서, VCO (318) 는 발진을 중단한다. 동작의 대기 모드를 퇴진하기 위해, IC (109) 에 대한 공급 전압 (즉, 핀 (VDD) 에 공급된) 은 적어도 턴 오프 임계치 (예를 들면, 10V) 또는 그 이하로 감소되어야 하며, 그런 다음 적어도 턴 온 임계치 (예를 들면, 12V) 로 증가되어야 한다.

예열 타이머는, CP 파형의 트리핑 포인트 (tripping point) 를 설정하는 슈미트 트리거 (400) (즉, 히스테리시스가 있는 비교기) 를 포함한다. 트리핑 포인트는, 슈미트 트리거 (400) 의 온 및 오프를 트리거하기 위해, 슈미트 트리거 (400) 의 입력에 인가된 전압을 나타낸다. 스위치 (403) 는, 전도 상태일 때, 커패시터 (165) 의 방전 경로를 제공한다. 스위치 (403) 는, 슈미트 트리거 (400) 에 의해 생성된 각 펄스의 지속 시간동안에는 항상, 전도 상태에 있다. 커패시터 (165) 는, 핀 (CP) 전압이 슈미트 트리거 (400) 에 의해 설정된 상부 트리핑 포인트를 초과하면, 항상 방전하게 된다. 방전 경로는, 핀 (CP), 스위치 (403), 및 회로 접지부를 포함한다. 커패시터 (165) 는 전류원 (388) 에 의해 충전된다. 동작의 용량 모드가 검출되면, NAND 게이트 (376) 의 신호 (CMPANIC) 생성에 의해 반영된 바와 같이, 스위치 (392) 가 턴 온 된다. 다음으로, 커패시터 (165) 도 전류원 (391) 에 의해 충전된다. 커패시터 (165) 를 충전시키는 전류는, 동작의 용량 모드가 검출되면 10 배 이상 높다. 용량 모드가 아닌 경우에는, 핀 (CP) 전압은 소요 시간의 1/10 내에 슈미트 트리거 (400) 의 상부 트리핑 포인트에 도달하게 된다. 따라서, 핀 (CP) 에서의 펄스는, 동작의 용량 모드가 검출되지 않은 경우 보다 동작의 용량 모드가 검출된 경우가 10 배 짧다. 결과적으로, IC (109) 는, 스위칭 주파수의 증가가 용량 모드 상태를 제거하지 않는 경우에는 언제나, 비교적 짧은 주기의 시간 내에 동작의 대기 모드로 진입하게 된다.

또한, 예열 타이머는, 카운터 (397) 를 구성하는 D 형 플립-플롭을 포함한다. NAND 게이트 (406) 의 출력은, 점등 주기의 끝나는 때에, 로우 논리 레벨을 나타내는 신호 (COUNT 8b) 를 생성한다. 게이트 (412) 는, 램프 (85) 에 걸리는 과전압 최소 임계 상태 (즉, 신호 (OVCLK) 에 의해 표시됨) 또는 인버터 동작의 용량 모드 (즉, 신호 (CMPANIC) 에 의해 표시됨) 가 검출되면, 언제나 하이 논리 레벨을 출력한다. 게이트 (415) 출력이 하이 논리 레벨을 나타내면, 스위치 (403) 가 턴 온되어 커패시터 (165) 가 방전하게 된다.

상기한 바와 같이, 예열 싸이클에 수반하여, 핀 (VL) 으로부터 흐르는 입력 전류는 전류원 (336) 을 통해 증배기 (306) 에 공급되어 전력을 조절하고 조광을 제어한다. 또한, 핀 (VL) 으로부터의 입력 전류는 전류원 (417), 전류원 (418), 및 전류원 (419) 를 통해서 비교기 (421, 424, 및 427) 의 비반전 입력에 각각 공급된다.

램프 전압이 과전압 최소 임계치를 초과했음을 검출하는 것에 반응하여, 비교기 (421) 는 점등 타이머를 활성화시킨다. 점등 타이머의 시간 경과에 수반하여 과전압 최소 임계 상태가 존재하면, IC (109) 는 동작의 대기 모드로 진입하게 된다. D 형 플립-플롭 (430) 은 핀 (G2) 에서 생성된 게이트 펄스의 하강 에지에서 비교기 (421) 의 출력이 이루어지도록 클럭 (clock) 한다. D 형 플립-플롭 (433), 및 AND 게이트 (436) 및 NOR 게이트 (439) 의 논리 조합은 스위치 (N-채널 MOSFET) (440) 가 개방되게 함으로써, 제 1 점등 스위프 동안에 과전압 최소 임계가 초과될 때마다, 신호 (ICRECT) 를 차단한다. 플립-플롭 (433) 은, 내부 노드 (385) 에 결합된 D 입력부를 가진다. 플립-플롭 (433) 의 D 입력부는, 과전압 최소 상태가 검출되면, 예열 싸이클의 끝나는 때에 하이 논리 레벨을 나타낸다. D 입력부에서의 하이 논리 레벨에 응답하는 플립-플롭 (433) 의 출력은, 게이트 (439) 출력을 로우 논리 레벨로 스위칭하게 하는 로우 논리 레벨을 나타낸다. 이와 같이 함으로써, 스위치 (440) 는 개방되어, 신호 (ICRECT) 가 핀 (CRECT) 에 도달하는 것을 차단하게 된다. 신호 (ICRECT) 가 핀 (CRECT) 에 도달하는 것이 차단되면, 커패시터 (192) 는 저항 (195) 을 통해 방전한다. 외부 오프셋 (198) 을 이용하지 않는 다면, 전면 방전이 일어나게 된다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 오프셋 (198) 이 이용되면, 부분 방전이 일어난다. 어느 경우든지, 커패시터 (192) 방전은 핀 (CRECT) 전압을 감소시키기 때문에, 궤환 루프가 폐쇄되지 않음을 보장한다. 예열 싸이클 동안에, 내부 노드 (385) 에서의 신호 (IGNST) 는 로우 논리 레벨이다. 따라서, NOR 게이트 (439) 는, 예열 싸이클 동안에, 스위치 (440) 를 턴 오프한다. 커패시터 (192) 를 충전시키기 위해서는, 에러 증폭기 (312) 에 인가되거나 또는 핀 (CRECT) 에서 출력되는 신호 (ICRECT) 가 없어야 한다.

예열 싸이클의 완료에 이어서 즉시로, 점등 스위프가 일단 개시되면, 신호 (IGNST) 는 하이 논리 레벨이 된다. 다음으로, 과전압 최소 임계치 (예를 들면, 점등시에 램프 (85) 에 인가되는 최대 전압의 1/2) 가 비교기 (421) 에 의해 검촐되지 않으면, 스위치 (440) 가 턴 온되어, 점등 스위프 동안에 턴 온 상태를 유지한다. 점등 스위프 동안에, 스위칭 주파수는 감소되어, 램프 (85) 에 걸리는 전압과 감지 램프 전류를 증가시킨다. 신호 (ICRECT) 의 크기는 증가하여 커패시터 (192) 를 충전시키며, 핀 (CRECT) 전압을 증가시킨다. 로우 조광 레벨에서, 핀 (CRECT) 전압은 핀 (DIM) 전압과 동일하다. 추가 개재 없어도, 에러 증폭기 (312) 가 이러한 2 개 전압간의 차이가 없음을 검출하게 되면, 램프 (85) 의 성공적인 점등에 앞서서, 궤환 루프를 조급하게 폐쇄하게 된다.

궤환 루프의 조급한 폐쇄를 방지하기 위해, 게이트 (439) 는 점등 스위프 동안에 스위치 (440) 를 턴 오프시키며, 비교기 (421) 에 의해 검출되는 과전압 최소 임계 상태 동안에는, 스위치 (440) 를 턴 오프 상태로 유지한다. 신호 (ICRECT) 가 핀 (CRECT) 에 도달하는 것을 차단하기 위해, 핀 (CRECT) 전압이 강압됨으로써, 핀 (DIM) 전압이 딥 (deep) 조광 레벨로 설정된 경우에도, 핀 (DIM) 전압과 동일해지는 것을 차단한다. 따라서, 점등 스위프 동안에 궤환 루프가 폐쇄될 수 없기 때문에, 성공적인 점등가 발생하는 것을 방지할 수 없다. 바람직하게는, 램프 전압이 과전압 최소 임계치에 도달할 때, 점등 스위프 개시동안에만 턴 오프되고, 램프 (85) 가 점등될 때까지 계속된다. 스위치 (440) 가 턴 오프되고, 커패시터 (192) 는 저항 (195) 을 통해 충분히 방전할 수 있기 때문에, 점등 스위프 동안에 궤환 루프가 조급히 폐쇄되지 않는다는 것을 보장한다.

성공적인 램프 개시를 위한 종래의 소형 형광 램프 구동 구성에서는, 불합리하게 긴 주기의 시간 동안 (예를 들면, 수 초) 에, 비교적 하이 레벨의 전력을 램프에 공급한다. 비교적 낮은 조도에서 램프를 개시하는 경우에는, 불합리하게 긴 주기의 시간 동안에, 비교적 하이 레벨이 전력이 램프에 제공되어 점등 플래쉬로 참조되는 상태가 된다. 이러한 상태하에서, 원하는 것에 비해 잠재적으로 훨씬 밝은 광의 일시적인 플래쉬가 일어난다.

본 발명에 있어서, 점등 플래쉬는 실질적으로 제거되며, 즉 최소화되어 인지되지 않게 된다. 점등 플래쉬의 실질적은 제거는, 비교적 하이 레벨의 전력이 램프 (85) 에 제공되는 불합리하게 긴 주기의 시간을 방지함으로써 달성된다. 더 상세하게는, 수반되는 램프 점등의 크기가 감소되기 전에, 램프 (85) 에는 대략 1㎳ 또는 그 이하 동안에 비교적 하이 레벨의 전력이 공급된다. 이러한 램프 전력의 급감은, 과전압 상태를 모니터링함으로써, 특히 스위치 (440) 를 다시 폐쇄하기 전에 램프 전압이 과전압 최소 임계치 (비교기 (421) 에 의해 결정됨) 이하로 감소할 때 달성된다. 이러한 램프 전력의 과전압 최소 임계치 이하로의 감소는 램프 (85) 의 성공적인 점등에 따라 즉시 발생한다. 달리 말하자면, 점등 플래쉬가 일어나는 실질적인 조광 레벨에서, 램프 전압이 과전압 최소 임계치에 도달하고/하거나 초과할 때를 먼저 검출함으로써, 이어지는 램프 전압의 과전압 최소 임계치 이하로의 감소를 방지할 수 있다.

비교기 (424) 의 출력은, 램프 전압이 과전압 최대 임계치 (예를 들면, 과전압 최소 임계치의 2 배) 를 초과할 때 하이 논리 레벨을 나타낸다. 비교기 (424) 의 출력이 근사 용량 모드의 검출 없이 하이 논리 레벨인 경우에, 스위치 커패시터 적분기 (327) 는, 하이 논리 레벨을 나타내는 D 형 플립-플롭 (445) 의 Q 출력 (즉, 하이 논리 레벨에서 플립-플롭 (445) 에 의해 출력된 신호 (FI)(주파수 증가)) 에 기초하는 고정비 (예를 들면, 10㎑/㎳ 스위프비) 에서, VCO (318) 의 발진 주파수 및 이에 따른 스위칭 주파수를 증가시킨다. 따라서, 인버터 (60) 의 스위칭 주기의 시간 인터벌이 감소된다. 비교기 (424) 의 출력이 하이 논리 레벨이고 근사 용량 상태가 검출되면, 스위치 커패시터 적분기 (327) 는 발진 주파수 (VCO)(318) 및 이에 따른 스위칭 주파수를, 하이 논리 레벨을 나타내는 NAND 게이트 (442) 의 출력 (즉, 하이 논리 레벨을 나타낸는 NAND 게이트 (442) 에 의해 출력된 신호 (FSTEP)(주파수 스텝)) 에 기초하여, 그 최대치 (예를 들면, 100㎑) 로 급증시킨다. 인버터 (60) 의 스위칭 주기는, 최대 발진치에서의 VCO (318) 에 반응하여 그 최소 시간 인터벌 (예를 들면, 10㎳) 로 감소된다.

비교기 (427) 의 출력은, 램프 전압이 과전압 패닉 임계치 (즉, 과전압 최대 임계치) 를 초과할 때, 하이 논리 레벨을 나타낸다. 비교기 (427) 의 출력이 하이 논리 레벨인 경우, 스위치 커패시터 적분기 (327) 는 VCO (318) 의 스위칭 주파수를, 하이 논리 레벨을 나타내는 NAND 게이트 (442) 의 출력 (즉, 하이 논리 레벨을 나타내는 NAND 게이트 (442) 에 의해 출력된 신호 (FSTEP)(주파수 스텝)) 에 기초하여, 그 최대치로 급증시킨다.

게이트 구동 회로 (320) 는 관련 기술 분야에 공지된 것으로서, 미국 특허 제 5,373,435 호에 충분하게 개시되어 있다. 미국 특허 제 5,373,435 호에 개시된 게이트 구동 회로에 대한 설명을 여기에 참고로 삽입하였다. 미국 특허 제 5,373,435 호의 도 1 에 도시된 바와 같이, IC (109) 의 핀 (FVDD, G1, S1, 및 G2) 는 노드 (PI, P2, P3, 및 GL) 에 대응한다. 여기에서 도 3 에 도시된 신호 (G1L 과 G2L) 는, 터미널에서의 신호 (INL) 와 미국 특허 제 5,373,435 호의 상부 드라이브 (DU) 가 온일 때 제어기와 레벨 쉬프트간의 신호에 각각 대응한다.

공급 조절기 (592) 는, 대략 5V 의 출력 전압을 생성하는 밴드갭 조절기 (595) 를 포함한다. 조절기 (595) 는 넓은 범위의 온도와 공급 전압 (VDD) 에 대해서 실질적으로 무관하다. 로우 공급 출력 (LSOUT) 신호로 참조되는 슈미트 트리거 (즉, 히스테리시스가 있는 비교기) (598) 의 출력은 공급 전압의 상태를 확인한다. 핀 (VDD) 에서의 입력 공급 전압이 턴 온 임계치 (예를 들면, 12V) 를 초과할 때, 신호 (LSOUT) 는 로우 논리 레벨이 된다. 핀 (VDD) 에서의 입력 공급 전압이 턴-오프 임계치 (예를 들면, 10V) 아래로 떨어지게 되면, 신호 (LSOUT) 는 하이 논리 레벨이 된다. 개시 동안에, 하이 논리 레벨인 신호 (LSOUT) 는, 신호 (STOPOSC) 로 참조되는 래치 (601) 의 출력을 하이 논리 레벨로 설정한다. 하이 논리 레벨을 나타내는 신호 (STOPOSC) 에 반응하여 VCO (318) 는 그 발진을 중단하며, 핀 (CF) 이 밴드갭 조절기 (595) 의 출력 전압과 동일하도록 설정한다.

핀 (VDD) 에서의 공급 전압이 턴 온 임계치를 초과하여 로우 논리 레벨을 나타내는 신호 (LSOUT) 가 되면, 신호 (STOPOSC) 는 로우 논리 레벨을 나타내게 된다. 로우 논리 레벨인 신호 (STOPOSC) 에 반응하여 VCO (318) 는 인버터 (60) 를 구동하여, 핀 (CF) 에 인가되는 대체로 사다리꼴인 파형으로 상기한 스위칭 주파수를 발진시킨다. 핀 (VDD) 전압이 턴 오프 임계치 아래로 감소하고 핀 (G2) 에서의 게이트 드라이브가 하이 논리 레벨일 때는 언제나, VCO (318) 는 발진을 중단한다. 스위치 (100 과 112) 는 자신들의 비전도 상태와 전도 상태를 각각 유지하게 된다.

또한, NOR 게이트 (604) 의 출력이 하이 논리 레벨일 때는 언제나, 래치 (601) 의 출력은, VCO (318) 가 발진을 중단하고 동작의 대기 모드인 것을 나타내는 하이 논리 레벨이다. 신호 (NOIGN) 에 의해 식별되는 NOR 게이트 (604) 의 출력은, 점등 주기의 경과 이후에 램프 (85) 에 걸리는 과전압 상태나 또는 인버터 동작의 용량 모드가 검출되면, 하이 논리 레벨을 나타내게 된다. 램프 (85) 가 회로에서 제거되면, 이러한 상태들 중 어느 하나가 발생하게 된다. 램프 (85) 가 점등에 실패하게 되면, 과전압 상태가 발생하게 된다.

도 5 는 슈미트 트리거 (598) 를 예시한다. 다수의 저항 (701, 704, 707, 및 710) 은 직렬로 연결되어 핀 (VDD) 과 회로 접지부 사이의 분압기를 형성한다. 슈미트 트리거의 제 1 실시예의 트랜지스터 (713) 의 전도 상태는 신호 (IGNST) 바의 논리 레벨에 기초하여 제어된다. 이러한 슈미트 트리거의 제 1 실시예는 스위치 (714) 의 폐쇄에 의해 표시된다. 슈미트 트리거 (598) 내의 스위치 (714) 의 폐쇄는 트랜지스터 (713) 와 동일하며, 트랜지스터 (713) 의 게이트에 직접 연결된 신호 (IGNST) 바로서 스위치 (714) 를 제거함으로써 달성되는 것이 바람직하다.

비교기 (719) 의 반전 입력부의 전압은, 핀 (VDD) 전압과 신호 (IGNST) 바의 논리 레벨에 의존하는 분압기에 달려있다. 비교기 (719) 는 반전 입력부의 전압과 VREG (595) 의 전압을 비교한다. 출력 신호 (LSOUT) 의 하이와 로우 논리 레벨간의 히스테리시스는 트랜지스터 (716) 를 통해서 제공된다.

핀 (VDD) 전압은 예열 싸이클 동안 및 그 이후에 변동한다. 신호 (IGNST) 바는 예열 싸이클 동안에는 하이 논리 레벨이고, 예열 싸이클 이후에는 로우 논리 레벨을 나타낸다. VCO (318) 가 발진을 중단하는 (여기에서, 전압 로크아웃 (UVLO) 레벨하로 참조됨) 핀 (VDD) 전압은 신호 (IGNST) 바의 논리 레벨에 기초하여 변동한다. 신호 (IGNST) 바가 하이 논리 레벨 (즉, 예열 동안) 일 때의 UVLO 레벨이, 신호 (IGNST) 바가 로우 논리 레벨 (즉, 예열 이후) 일때와 비교하여, 더 높은 임계치이다.

본 발명의 대안적인 실시예에 있어서, 슈미트 트리거 (598) 는, 신호 (IGNST) 바를 트랜지스터 (713) 의 게이트로 더 이상 공급하지 않는 것으로 변경시킬 수 있다 (여기에서 대안적인 슈미트 트리거 실시예로 참조됨). 따라서, UVLO 레벨은 변동하지 않는다. 대안적인 슈미트 트리거 실시예는 개방 스위치 (714) 에 의해 표시된다. 대안적인 슈미트 트리거 실시예에 있어서, 스위치 (714) 의 개방은 스위치 (713) 에서와 동일하며, 트랜지스터 (713), 스위치 (714), 및 신호 (IGNST) 바의 연결을 제거함으로써 달성하는 것이 바람직하다.

슈미트 트리거 (598) 및/또는 보조 전원의 이용을 통한 본 발명은 램프 (85) 의 플리커를 방지한다. 슈미트 트리거 (598) 및/또는 보조 전원은, 핀 (VDD) 에서의 전압 레벨이 IC (109) 에 필요한 최소 임계치 아래로 감소됨에 따른 IC (109) 의 일시적인 턴 오프를 방지한다. 핀 (VDD) 에서의 전압은, 주 전원 (제너 다이오드 (121) 에 의해 맥동 전압을 커패시터 (157) 에 제공하여 달성됨) 을 보충하는 보조 전원 (즉, 2차 권선 (78), 저항 (162), 및 커패시터 (163)) 을 통해서 그리고/또는 UVLO 임계치를 감소시킴으로써 램프 (85) 를 턴 온시키기 때문에 , UVLO 레벨 이상으로 유지될 수 있다. 예열 동안과 예열 이후에, 핀 (VDD) 및/또는 UVLO 레벨에 인가된 전압을 변동시킴으로써 핀 (VDD) 에서의 전압 레벨이 램프 (85) 가 턴 온되기 때문에, UVLO 레벨 이상으로 유지될 수 있다.

따라서, 핀 (VDD) 을 통해서 IC (109) 는 IC (109) 동작용 입력 신호를 가변시키는 적어도 하나를 구비한다. 대안적인 슈미트 트리거 실시예 보다는 슈미트 트리거 (598) 를 이용할 때, 핀 (VDD) 전압은 동작의 모드에 기초한 상이한 소정의 넌-제로 전압 범위를 특징으로 한다. 예열 모드 동안에, 핀 (VDD) 전압은 통상적으로 12V 의 상한치와 10V 의 하한치 사이에서 변동한다. 예열 모드 이후 (즉, 램프가 턴 온되는 동안 및 그 이후) 에, 핀 (VDD) 전압은 통상적으로 12V 의 상한치와 대략 9V 의 하한치 사이에서 변동한다.

슈미트 트리거 (598) 보다는 대안적인 슈미트 트리거 실시예를 이용할 때, 핀 (VDD) 전압은 예열 모드 및 예열 모드 이후 동안의 동일한 소정의 넌-제로 전압 범위를 특징으로 한다. 예열 모드 및 예열 모드 이후 동안에, 대안적인 슈미트 트리거 실시예의 핀 (VDD) 전압은 통상적으로 12V 의 상한치와 10V 의 하한치 사이에서 변동한다.

슈미트 트리거 (598) 또는 대안적인 슈미트 트리거 실시예를 구비한 보조 전원을 이용할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 마찬가지로, 슈미트 트리거 (598) 를 보조 전원 없어도 이용할 수 있다 (즉, 보조 전원이 필요하지 않다).

핀 (VL) 을 이용하여 램프 전력을 조절하며, 램프가 과전압 상태가 되는 것을 보호하고, 그리고 출력 드라이브를 제공하여 예열과 정상 조절을 구분시킨다. 핀 (VL) 에 대한 입력은 램프 전압 (예를 들면, 피크 또는 정류 평균) 에 비례하는 전류이다. 핀 (VL) 전류는, 램프 전류와 램프 전압의 곱을 나타내는 신호를 생성하는 증배기 (306) 에 결합되어 있으며, 이는 상기한 바와 같이, 램프 전력을 조절하는 데 이용된다. 또한, 핀 (VL) 전류는 비교기 (421, 424, 및 427) 에 결합되어 과전압 상태를 검출한다. 그러나, 전면 아크 방전이 아직 램프 (85) 내에 존재하지 않기 때문에, 예열 싸이클 동안에 램프 전력을 조절할 필요는 없다. 예열 싸이클 동안에, 인버터 (60) 는 권선 (75) 과 커패시터 (80) 의 무부하 LC 탱크 회로의 공진 주파수 보다 훨씬 높은 주파수에서 동작한다. 예열 싸이클 동안의 이러한 훨씬 높은 주파수는 램프 (85) 에 비교적 저전압이 인가되게 하며, 소형 형광 램프 (10) 또는 램프 (85) 내의 소자에 피해를 주지 않는다.

예열 싸이클 동안에, P-채널 MOSFET (331) 이 턴 온되고 N-채널 MOSFET (332) 은 턴 오프되어, 핀 (VL) 에서의 전압이 핀 (VDD) 에서의 전위와 동일하게 된다. 따라서, 핀 (VL) 은 예열 싸이클 동안에 하이 논리 레벨이고, 다른 경우 (예를 들면, 점등 및 대기 상태 동안) 에는 로우 논리 레벨이다. 핀 (VL) 에서의 이러한 2 개의 상이한 논리 레벨은, 인버터 (60) 가 동작의 예열 모드에서 동작하는지 또는 비예열 모드에서 동작하는지 여부를 확인한다.

권선 (75) 에 흐르는 전류가 스위치 (112) 에 걸린 전압에 대해 동상으로 진상일 때, 인버터 (60) 는 동작의 용량 모드이다. 근사 용량 모드에 있어서, 단지 조금 늦게 권선 (75) 에 흐르는 전류 지체는 스위치 (112) 에 걸린 전압의 소정의 시간 (예를 들면, 통상적으로 대략 1㎲) 인터벌 내에 있다. 달리 말하자면, 권선 (75) 에 흐르는 전류는 스위치 (112) 에 걸린 전압 보다 늦게 소정의 위상차 내에서 지체된다.

인버터 (60) 의 스위칭 주파수가 동작의 용량 모드로 진입하는 것으로부터 이동시키고, 이미 그 모드에 있다면 가능한 빨리 동작의 용량 모드로 퇴진하게 하기 위해서, 하나의 인버터 스위칭 주기의 매 1/2 싸이클에서 2 개 게이트 전압중 상이한 하나와 램프 전류를 비교하여 위상차를 결정한다. 이와 반대로, 종래의 용량 모드 보호 구성은 동작의 용량 모드와 근사 용량 모드를 구별하지 않기 때문에, 이러한 모드가 검출되면, 초과 보상하거나 또는 미만 보상한다.

예를 들어, 램프 (85) 가 부하 (70) 에서 제거되면, 용량 모드 상태로 매우 급속히 진입한다. 일단 용량 모드 내에서는 스위칭 트랜지스터 (예를 들면, 스위치 (100 과 112) 에 손상이 급속히 발생할 수 있으며, 종래의 보호 구성을 통해서 간혹 방지될 수도 있다.

본 발명에 있어서, 핀 (G1 과 G2) 에서 생성된 각 게이트 펄스의 선단 에지 동안에, 핀 (RIND) 에서의 전압 파형의 부호를 모니터링하여 근사 용량 모드를 결정한다. 일단, 동작의 근사 용량 모드와 과전압 최대 임계치가 모두 검출되면, CC0 (318) 은 그 최대치로 급속히 (예를 들면, 10㎲ 이내에) 증가한다.

용량 모드 상태은, 핀 (G1 과 G2) 에서 각각 생성된 각 게이트 펄스의 후단 에지 동안에, 핀 (RIND) 에서의 전압 파형의 부호를 모니터링하여 결정한다. 일단, 동작의 용량 모드가 검출되면, CC0 (318) 은 그 최대치로 급속히 (예를 들면, 10㎲ 이내에) 증가하여 인버터 (60) 가 인덕티브 모드, 즉 그 비전도 상태 동안에 스위치 (112) 에 걸리는 전압이 권선 (75) 에 흐르는 전류에 대해 동상의 진상임을 보장한다. 최대 발진 (스위칭) 주파수는 무부하 공진 주파수 보다 훨씬 높다. 통상적으로, CCO (318) 의 최대 주파수 (즉, 스위칭 주기의 최소 시간 인터벌) 는 인버터 (60) 의 초기 동작 주파수 (예를 들면, 100㎑) 와 동일하게 설정된다.

무리없이 이해되겠지만, 본 발명은 공진 탱크 회로로부터 전력의 일부를 배전압기로 다시 공급하여 단지 최소의 전력 인자로 점등 이후의 트라이액 상태를 유지하는 전력 궤환 회로를 제공한다. 전력 궤환 회로는, CFL (10) 로 하여금 1.0 보다 훨씬 작은 전력 인자 (예를 들면, 0.7) 에서 동작하게 한다. 저전력 인자에서 동작함으로써, 인버터 (60) 와 부하 (70) 내의 소자에는 스트레스가 훨씬 적게 발생한다.

따라서, 상기 방법과 구성내에서의 특정 변경을 할 수 있기 때문에, 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고, 본 발명의 목적과 전술한 설명으로부터의 제조된 장치를 효과적으로 얻을 수 있으며, 상기한 내용과 첨부 도면에 포함된 모든 내용은 예시적인 것으로 해석되어야 하며, 한정적인 의미는 아니다.

또한, 여기에 기술한 본 발명의 모든 포괄적이고 특정한 특징 및 언어상 이들 사이에 포함될 수도 있는 본 발명의 사상에 대한 모든 진술들을 커버하기 위해 청구범위가 첨부된 것도 이해될 것이다.

Claims (9)

1. 메인 (20) 에 연결된 입력단 (50);

   인버터 (60) 를 포함하며, 상기 입력단에 연결되어 상기 하나 또는 그 이상의 램프에 전력을 공급하기 위한 출력단 (60, 75, 80, 81, 82); 및

   상기 출력단과 상기 입력단 사이에 연결되며, 상기 출력단에서 생성된 신호및 상기 하나 또는 그 이상의 램프에 걸린 전압 견본을 상기 입력단으로 공급하기 위한 궤환 회로 (51, 87)를 포함하는 하나 또는 그 이상의 램프 (85) 의 전력 공급용 안정기에 있어서,

   상기 출력단은 접점 (83) 을 형성하는 적어도 2 개의 소자 (81, 82) 를 구비하는 분압기 네트워크를 포함하며, 상기 분압기의 각 단부는 상기 인버터의 각 단자에 연결되고 상기 접점은 상기 궤환 회로에 연결되는 것을 특징으로 하는 하나 또는 그 이상의 램프의 전력 공급용 안정기
2. 제 1 항에 있어서,

   분압 네크워크가 상기 하나 또는 그 이상의 램프 (85) 와 병렬인 것을 특징으로 하는 하나 또는 그 이상의 램프치의 전력 공급용 안정기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 입력단은 배전압기 (D1, D2, 53, 54) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 하나 또는 그 이상의 램프의 전력 공급용 안정기.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 입력단은 정류기를 포함하며, 상기 궤환 회로가 상기 정류기에 연결된 것을 특징으로 하는 하나 또는 그 이상의 램프의 전력 공급용 안정기.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 정류기는 다이오드 브릿지를 포함하는 것을 특징으로 하는 하나 또는 그 이상의 램프의 전력 공급용 안정기.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항 또는 그 이상의 항에 있어서,

   상기 분압 네트워크는 2 개의 커패시터 (81, 82) 를 포함하는 것을 하나 또는 그 이상의 램프의 전력 공급용 안정기.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항 또는 그 이상의 항에 있어서,

   상기 출력단은 일부가 2 개의 커패시터 (81, 82) 로 형성된 공진 탱크 회로 (75, 80, 81, 82) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 하나 또는 그 이상의 램프의 전력 공급용 안정기.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 입력단은 배전압기 와 정류기 (D1, D2, 53, 54) 를 포함하며, 상기 궤환 회로 (87, 51) 가 상기 정류기에 연결되고, 상기 출력단은 적어도 2 개의 소자 (81, 82) 로 형성된 공진 탱크 회로 (75, 80, 81, 82) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 하나 또는 그 이상의 램프의 전력 공급용 안정기.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항 또는 그 이상의 항에 따른 하나 또는 그 이상의 램프의 전력 공급용 안정기를 포함하는 소형 형광 램프.