KR20030074358A - 고압 방전 램프를 점화하기 위한 회로 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 직렬 공진 회로에 의한 공진 점화(resonance ignition)를 이용하여 고압 방전 램프를 점화하기 위한 회로 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따라 보조 점화 전극용 전압이 점화 트랜스포머에 의해 공급되고, 상기 점화 트랜스포머 내에는 직렬 공진 회로의 인덕터(L1)를 통해 전압이 공급된다. 바람직하게는 직렬 공진 회로의 인덕터(L1)가 점화 트랜스포머의 1차 권선을 형성한다.

Description

고압 방전 램프를 점화하기 위한 회로 장치{CIRCUIT ARRANGEMENT FOR IGNITING HIGH PRESSURE DISCHARGE LAMPS}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 회로 장치에서 출발한다. 청구항 1에서 기술하고 있는 것은 특히 고압 방전 램프(이하 짧게 램프라고도 함)의 점화를 위한 회로 장치이다. 그 외에도 본 발명은 고압 방전 램프 및 작동 장치를 구비한 조명 시스템에 관한 것으로, 이 때 상기 조명 시스템은 점화를 지원하기 위해 보조 점화 전극을 가지며, 이 보조 점화 전극을 위해 소위 회로 장치가 작동 장치 내에단자를 제공한다.
문서 WO 00/77826(Van den Nieuwenhuizen)에는 2 개의 전극을 가진 고압 방전 램프가 소개되어 있는데, 상기 방전 램프의 경우 한 쪽 전극으로 통하는 공급선을 둘러싸는 유리 바디가 공동을 갖고 있다. 유리 바디 주변으로 공동이 위치하는 지점에는 공동이 없는 공급선을 가진 전극에 도전 접속되는 와이어 루프의 형태로 보조 점화 전극이 놓여 있다. 상기 장치의 목적은 램프의 점화 전압을 감소시키는 것이다. 공동 내에서 유전적으로 방해되는 방전이 보조 점화 전극에 의해 여기된다. 그로 인해 발생하는 UV-방사선이 램프의 방전 공간 내에서 램프의 점화를 지원하는 이온을 생성한다. 램프의 점화 전압, 즉 램프 점화에 필요한 전압이 전술한 장치에 의해 감소되기는 하지만, 이제 보조 점화 전극을 위해 높은 전압이 요구되기 때문에 전술한 장점들이 적어도 부분적으로 무효화된다.
문서 WO 01/59811은 이러한 딜레마를 해결하려는 시도를 하였다. 이 문서에는 보조 점화 전극을 램프의 전극에 직접 연결하지 않는 방법이 제안되어 있다. 램프의 단자들 사이에 트랜스포머의 1차 권선이 접속되고, 보조 점화 전극은 상기 1차 권선에 비해 더 증가된 2차 권선의 전압에 접속된다. 이 방법의 단점은 트랜스포머의 형태로 추가 비용이 발생한다는 점이다.
본 발명의 목적은 적은 비용으로 고압 방전 램프를 충분히 점화시킬 수 있는, 청구항 1의 전제부에 따른 회로 장치를 제공하는 것이다.
도면은 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 나타낸 회로도이다.
*도면의 주요 부호에 대한 설명*
1 : 교류 전압원2 : 공진 회로 중점
C1 : 공진 커패시터J1 : 제 1 램프 단자
J2 : 제 2 램프 단자J3 : 보조 점화 전극 단자
L1 : 공진 인덕터L2 : 2차 권선
Lp : 고압 방전 램프
상기 목적은 청구항 1의 전제부의 특징들을 가지는 회로 장치에 의해, 청구항 1의 특징부의 특징들을 통해 달성된다. 또한 상기 목적은 청구항 5의 특징들을 가지는 조명 시스템에 의해 달성된다. 종속 청구항에는 매우 바람직한 실시예들이 기술되어 있다.
논의되고 있는 램프로는 교류 소오스 전압을 공급하는 교류 전압원으로부터 전원을 공급받는 교류 전압 램프가 있다. 특히 프로젝션 기술에 응용되는 경우 교류 소오스 전압은 바람직하게는 구형파(square wave)이고, 4 개의 전자 스위치로 구성된 풀 브리지(Full bridge)에 의해 제공된다.
전술한 공동이 없는 종래의 램프에서는 대부분 교류 전압원과 램프 사이에 접속되는 소위 점화 장치에 의한 공지된 펄스 점화가 수행된다. 전술한 보조 점화 전극 및 공동에 의해 점화 전압이 감소된 램프에서는 펄스 점화가 불필요하고, 따라서 점화 장치도 불필요하다. 오히려, 공진 인덕터와 공진 커패시터의 직렬 회로로 구성된 직렬 공진 회로의 공진에 의해 점화 전압이 발생한다. 직렬 공진 회로에는 교류 소오스 전압에 의해 전원이 공급된다. 공진 인덕터와 공진 커패시터의 접속 지점에는 제 1 램프 단자에 연결되는 공진 회로 중점(midpoint)이 형성된다.
보편성의 제한 없이, 하기에서는 경우에 따라 제공되는 전술한 공동이 제 1 램프 단자에 연결되는 램프 전극으로 통하는 공급선에 존재한다고 가정한다. 다른 경우에는 적절하게 매칭된 단자 명칭을 가진 하기의 실시예들이 적용된다.
제 2 램프 단자가 공진 회로 중점에서 멀리 떨어진 공진 커패시터의 단자에 연결된다. 그럼으로써 램프가 공진 커패시터에 대해 병렬로 접속된다. 직렬 공진회로가 공진 주파수로 여기되면, 램프 전체에 걸쳐서 램프의 점화에 충분한 전압이 발생하고, 경우에 따라 전술한 보조 점화 전극 및 공동에 의해 점화 전압이 감소될 수 있다. 교류 소오스 전압이 구형파인 경우에는 교류 소오스 전압의 기본 주파수가 직렬 공진 회로의 공진 주파수와 일치할 필요가 없으며, 오히려 직렬 공진 회로의 여기를 위해 교류 소오스 전압의 고조파가 사용될 수 있다. 바람직하게는 제 3, 제 5 또는 제 7 고조파가 사용된다.
직렬 공진 회로의 대칭 구조가 요구되는 경우, 공진 인덕터가 2 개의 부분 공진 인덕터로 분할될 수 있다. 그러면 교류 소오스 전압의 하나의 극마다 하나의 부분 공진 인덕터를 통해 공진 커패시터에 연결되며, 상기 공진 커패시터에 대해 병렬로 램프가 접속된다.
그러나 이제 공진시 공진 커패시터에 인가된 점화 전압보다 더 높은 전압이 보조 점화 전극용 단자에 공급되어야 한다. 본 발명에 따르면 그로 인해 공진 인덕터 전체에 인가된 전압이 점화 트랜스포머의 1차 권선에 공급될 수 있게 된다. 2차 권선에서는 상기 점화 트랜스포머가 변환비와 곱해진 전압을 공진 인덕터에 공급한다. 2차 권선의 제 1 단자는 보조 점화 전극용 단자에 연결된다. 2차 권선의 제 2 단자는 회로 장치의 상이한 전위에 접속될 수 있다. 즉, 공진 인덕터의 2 개의 단자 중 하나 또는 제 2 램프 단자에 연결될 수 있다. 본 발명에 따라 상기 변환비는 공진 회로가 공진 작동되는 동안 공동 내에서 UV 방사선을 발생시키는데 충분한 전압이 제 1 램프 단자와 보조 점화 전극 단자 사이에 존재하도록 선택된다.
보조 점화 전극과 제 2 램프 단자 사이에 설정된 전압도 2차 인덕터의 제 2단자의 결합을 선택하는데 있어서 중요하다. 상기 전압의 값이 높으면 램프 내에 높은 전계 강도가 발생하고, 그 결과 램프의 점화가 지원된다. 따라서 본 발명에 따라 2차 권선의 제 2 단자가 바람직하게 공진 회로 중점에 연결된다.
본 발명에 따르면 전술한 램프 내 전계 강도와 관련하여 점화 트랜스포머의 권선 센스(winding sense)는 2차 권선에서의 전압이 분극됨에 따라 램프 단자들 사이의 전압에 상기 전압이 가산되도록, 그리고 감산되지는 않도록 선택된다. 즉, 제 2 램프 단자와 관련하여 보조 점화 전극 단자에서의 전압이 제 1 램프 단자에서의 전압보다 더 크다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 공진 인덕터에서의 전압이 점화 트랜스포머의 1차 권선으로 공급된다. 그에 따라 통상 공진 인덕터 및 점화 트랜스포머에 대해 각각 1 개의 부품이 요구된다. 부품을 절약하기 위해 본 발명에 따라 공진 인덕터가 점화 트랜스포머의 1차 권선으로서 사용된다. 따라서 점화 트랜스포머를 제공하기 위해 별도의 부품이 필요하지 않다는 장점이 있다. 어떠한 경우에도 제공되는 공진 인덕터는 1 개의 2차 권선 정도만 확장된다.
전술한 회로 장치에 구비된 작동 장치의 램프 단자에 램프가 접속되는 조명 시스템에서는 보조 점화 전극 단자에 연결된 보조 점화 전극이 램프 방전관 근처의 임의의 장소에 설치될 수 있다. 그로 인해 램프의 점화가 소위 전계 강도에 의해 지원된다. 한 쪽 전극으로 통하는 공급선을 둘러싸는 램프 유리 바디가 공동을 가짐으로써, 바람직하게는 보조 점화 전극이 UV 방사선을 발생시키기 위해 상기 공동 주위에 감긴다.
첨부된 도면에 본 발명의 바람직한 실시예가 도시되어 있다.
교류 전압원(1)으로부터 공진 인덕터(L1)와 공진 커패시터(C1)로 이루어진 직렬 회로로 구성된 직렬 공진 회로에 교류 소오스 전압(Uvb)이 공급된다. 상기 공진 인덕터(L1)와 공진 커패시터(C1)의 연결 지점에 공진 회로 중점(2)이 형성된다. 공진 회로 중점(2)은 제 1 램프 단자(J1)에 연결되고, 상기 제 1 램프 단자(J1)에는 고압 방전 램프(Lp)의 제 1 전극이 접속된다. 상기 공진 회로 중점(2)으로부터 멀리 떨어진 공진 커패시터(C1)의 단자가 제 2 램프 단자(J2)에 연결되고, 상기 제 2 램프 단자(J2)에는 고압 방전 램프(Lp)의 제 2 전극이 접속된다.
공진 인덕터(L1)는 점화 트랜스포머의 1차 권선을 형성한다. 인덕터(L2)는 점화 트랜스포머의 2차 권선을 형성한다. 상기 인덕터(L2)의 제 1 단자가 보조 점화 전극용 단자(J3)에 연결된다. 보조 점화 전극은 램프(Lp)의 제 1 전극으로 통하는 공급선 주위에 감기며 단자(J3)에 연결된다.
램프의 점화를 위해 교류 전압원(1)이 구형파 교류 소오스 전압(Uvb)을 송출하는데, 상기 구형파 교류 소오스 전압(Uvb)은 직렬 공진 회로의 공진 주파수 근처에서 고조파를 갖는다. 그로 인해 상기 램프(Lp)의 단자들(J1 및 J2)을 통해 전달되는 점화 전압(Uc)이 공진 커패시터(C1)에서 발생한다. 상기 점화 전압(Uc)이 램프(Lp)를 점화시키기에 충분하도록 하기 위해, 점화 전압(Uc)을 초과하는 전압(UL2)이 상기 단자들(J1과 J3) 사이에 공급되어야 한다. 점화 트랜스포머의 변환비가 1보다 큰 값으로 선택되는 경우가 바로 그러한 경우이다.
단자들(J3과 J2) 사이에 전압(Uz)이 형성된다. 상기 전압(Uz)의 값이 클수록, 점화 전압의 레벨에 대한 요구조건이 덜 까다롭다. 따라서 본 발명에 따라 점화 트랜스포머용 권선 센스가 도면에서 인덕터(L1 및 L2)에 점으로 표시된 것처럼 선택된다. 권선 센스가 사전 설정되면 Uz는 전압(Uc와 UL2)의 절대값 사이의 차가 아닌 절대값의 합과 동일하다.
하기에는 본 발명의 한 바람직한 치수 설계의 예가 도면을 참고로 제시되어 있다.:
교류 소오스 전압(Uvb)에 대해 180V의 값이 선택되면, 공진 인덕터(L1)는 180의 값으로, 공진 커패시터(C1)는 2.2nF의 값으로, 점화 트랜스포머의 변환비는 6의 값으로 선택되며, 그렇게 되면 교류 소오스 전압(Uvb)의 주파수가 약 51kHz일 때 약 4kV의 피크값을 갖는 전압(UL2)이 발생한다.
본 발명을 통해 적은 비용으로 고압 방전 램프를 충분히 점화시킬 수 있는, 청구항 1의 전제부에 따른 회로 장치를 제공할 수 있다.

Claims (6)

  1. - 보조 점화 전극 단자(J3),
    - 제 1 램프 단자(J1)와 제 2 램프 단자(J2), 및
    - 공진 인덕터(L1)와 공진 커패시터(C1)로 이루어진 직렬 회로로 형성된 직렬 공진 회로를 포함하고, 상기 공진 인덕터(L1)와 공진 커패시터(C1)의 연결 지점에 공진 회로 중점(2)이 형성되며, 상기 공진 회로 중점(2)은 제 1 램프 단자(J1)에 연결되는 한편, 제 3 램프 단자는 상기 공진 회로 중점(2)으로부터 멀리 떨어진 공진 커패시터(C1)의 단자에 연결되는, 고압 방전 램프를 점화하기 위한 회로 장치에 있어서,
    - 1차 권선 및 2차 권선(L2)을 구비한 점화 트랜스포머를 포함하고, 상기 공진 인덕터(L1)에 인가되는 전압이 상기 1차 권선으로 공급되며,
    - 상기 보조 점화 전극 단자(J3)는 상기 점화 트랜스포머의 2차 권선(L2)의 제 1 단자에 연결되는 것을 특징으로 하는, 고압 방전 램프 점화용 회로 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 2차 권선(L2)의 제 2 단자가 상기 공진 회로 중점(2)에 연결되는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프 점화용 회로 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 1차 권선은 상기 공진 인덕터(L1)로 형성되는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프 점화용 회로 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 점화 트랜스포머의 권선 센스(winding sense)는 제 2 램프 단자(J2)와 관련하여 보조 점화 전극 단자(J3)에서의 전압이 제 1 램프 단자(J1)에서의 전압보다 더 크도록 선택되는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프 점화용 회로 장치.
  5. 조명 시스템으로서,
    - 제 1항에 따른 회로 장치,
    - 각각 제 1 램프 단자(J1)와 제 2 램프 단자(J2)에 연결되는 전극을 갖는 고압 방전 램프(Lp), 및
    - 상기 램프에 장착되어 상기 보조 점화 전극 단자(J3)에 연결되는 보조 점화 전극을 구비한 조명 시스템.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 램프(Lp)는 한 쪽 전극 공급선에 상기 보조 점화 전극을 적어도 부분적으로 감기 위한 공동을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
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