KR20040002580A - 방전 램프를 작동하기 위한 장치 - Google Patents

방전 램프를 작동하기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 다수의 방전 램프를 작동시키기 위한 장치를 더 저렴한 비용으로 제조하는 것이다. 따라서 제 1 방전 램프(7)의 전기 접속을 위한 제 1 접촉 장치(13, 14)에 제 1 전류 제어 장치(9), 특히 양의 온도 계수를 갖는, 열에 민감한 저항이 병렬로 접속된다. 또한 제 2 방전 램프(7a)의 전기 접속을 위한 제 2 접촉 장치(13a, 14a)가 제 2 전류 제어 장치(9a)와 병렬로 접속되고, 이 때 제 1 및 제 2 접촉 장치(13, 14; 13a, 14a)는 직렬로 연결된다. 그럼으로써 소정의 램프 예열 기간이 달성된다. 램프들(7, 7a) 중 하나에 병렬로 연결된 순차 점화 개시 커패시터를 사용함으로써 허용 불가능한 충전 전류 피크가 방지될 수 있다.

Description

방전 램프를 작동하기 위한 장치{APPARATUS FOR OPERATING DISCHARGE LAMPS}
본 발명은 2 개의 백열 필라멘트를 포함하는 방전 램프의 전기 접속을 위한 접촉 장치 및 상기 2 개의 백열 필라멘트를 통해 전류를 제어하기 위해 상기 접촉 장치에 병렬로 접속되는 전류 제어 장치를 포함하는 방전 램프를 작동하기 위한 장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 상기 방식의 장치가 통합되어 있는 전자식 안정기에 관한 것이다. 방전 램프의 작동에는 상기 방전 램프의 방전 개시뿐만 아니라 연소 단계도 포함된다.
2 개의 부하 회로를 사용하여 2 개의 방전 램프를 작동하는 방법이 공지되어 있다. 여기에는, 방전 램프의 작동을 위해 인버터로서 사용되는 브릿지의 부하가 부하 회로로 언급되어 있다. 각각의 부하 회로는 각각의 램프를 위해 전용 예열 장치를 갖고 있다. 또한 공지된 바에 따르면, 1 개의 부하 회로에서 2 개의 램프를 작동시킬 수 있다. 이 경우, 히터 트랜스포머(heater transformer)의 일차 코일이 직렬 연결된 2 개의 램프와 병렬로 연결되고, 히터 트랜스포머의 이차 코일은 상기 두 램프 사이에 연결된다.
부하 회로의 회로 설계는 비교적 복잡한데, 그 이유는 다수의 램프가 순차적으로 방전 개시되고 연속적으로 동시에 작동되도록 하기 위해서는 릴레이 스위치 또는 트랜지스터 스위치를 구비한 전자 제어 회로가 필요하기 때문이다. 그와 달리 개별 램프의 작동을 위해서는, 예열 제어를 위해 수동 부품만을 사용하는 비교적 유리한 조건의 제어 회로가 존재한다. 그러한 방식의 회로의 경우, 양의 온도 계수를 가진, 열에 민감한 저항이 필수 요소이다.
도 1에는 그와 관련된 부하 회로를 포함하는 브릿지 회로가 도시되어 있다. 이 브릿지는 변환을 위해 2 개의 스위칭 소자(1, 2)와 2 개의 커패시터(3, 4)를 구비한 하프 브릿지(half bridge)의 형태로 구현되어 있다. 브릿지 내 부하 회로(5)는 공진 커패시터(8)뿐만 아니라 열에 민감한 저항(9)과도 병렬 연결된 램프(7)에직렬로 코일(6)을 포함하고 있다.
도 1에 도시된 회로의 작동 방식은 하기에 설명되어 있다. 스위치(1, 2)가 적절하게 구동되면 브리지의 중앙 탭에 있는 부하 회로(5)를 위해, 직류 전압으로부터 교류 전압이 발생한다. 램프의 점화 과정을 위해, 교류 전압의 주파수가 바람직하게는 코일(6)과 커패시터(8)의 공진 주파수 범위 내에 있다. 점화되기 전에 양의 온도 계수(PTC)를 가진 저항(9)이 PTC 서미스터로서, 램프(7) 내지는 커패시터(8)에서 필요한 점화 전압에 도달하지 않는 방식으로, 직렬 공진 회로(6, 8)를 이조(離調, detuning)시킨다. 그러나 이미 전류가 램프(7)의 백열 필라멘트(10, 11)를 통해 흐르고 있기 때문에, 상기 백열 필라멘트(10, 11)는 점화 과정을 위해 예열된다. 그러는 동안 PTC 저항(9)을 통해서도 전류가 흐르고, 이러한 예열 단계에서 상기 PTC 저항(9)이 가열된다. 이 때 상기 PTC 서미스터(9)의 저항이 상승함으로써 직렬 공진 회로(6, 8)의 이조가 그에 상응하게 줄어듦에 따라 램프(7) 전체에 걸쳐서 점화 전압에 도달될 수 있다. PTC 저항(9)은 점화 후에도 충분한 양의 전류를 가짐으로써 높은 저항값으로 유지되도록 설계된다. 그 결과 적절한 성질을 지닌 공진이 유지될 수 있다.
도 2a에는 명확한 도시를 위해 부하 회로(5)가 코일(6)이 없는 상태로 도시되어 있다. 도 2b는 도 2a의 부하 회로의 한 변형예이다. PTC 저항(9)에 직렬로 직렬 커패시터(12)가 연결되어 있다. 이는 도 2a의 회로의 경우에서와 같이, PTC 저항(9)에 의한 공진 회로의 이조가 뚜렷하게 나타나지 않도록 한다. 이는, 그러한 경우 점화 전압에 더 빠르게 도달되고, 그 결과 램프가 더 신속하게 점화된다는것을 의미한다.
도 2a와 도 2b에 도시되어 있는 부하 회로의 또 다른 한 변형예가 도 2c에 도시되어 있다. 이 경우, PTC 저항(9)이 냉각된 상태에서는 직렬 커패시터(12)가 가장 먼저 작용되는 반면, PTC 저항(9)이 가열된 상태, 즉 램프가 작동 및 점화되어 있는 동안에는 2 개의 커패시터(8, 9)로 이루어진 직렬 회로가 가장 먼저 작용된다.
본 발명의 목적은 2 개의 램프를 작동하기 위해 비용이 저렴한 예열 회로를 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라 2 개의 제 1 백열 필라멘트를 포함하는 제 1 방전 램프의 전기 접속을 위한 제 1 접촉 장치, 상기 2 개의 제 1 백열 필라멘트를 통해 전류를 제어하기 위해 상기 제 1 접촉 장치에 병렬로 접속되는 제 1 전류 제어 장치, 그리고 2 개의 제 2 백열 필라멘트를 포함하는 제 2 방전 램프의 전기 접속을 위한 제 2 접촉 장치, 상기 2 개의 제 2 백열 필라멘트를 통해 전류를 제어하기 위해 상기 제 2 접촉 장치에 병렬로 접속되는 제 2 전류 제어 장치를 포함하는 적어도 2 개의 방전 램프를 작동하기 위한 장치에 의해 달성되며, 상기 제 1 접촉 장치와 제 2 접촉 장치는 직렬로 연결된다.
본 발명에 따른 회로의 장점은, 1 개의 램프를 위한 예열 회로에 비해 제 2 램프의 예열에 추가되는 복잡성은 단 1 개의 부품, 즉 제 2 PTC 저항에서만 요구된다는 것이다.
한 바람직한 실시예에서는 본 발명에 따른 장치에 병렬로 공진 커패시터가 연결된다. 그럼으로써 1 개의 공진 회로로 2 개의 램프가 작동될 수 있다.
대안으로 제 1 및/또는 제 2 전류 제어 장치에 병렬로 각각 1 개의 공진 커패시터가 연결될 수도 있다.
더 바람직하게는 전류 제어 장치가 양의 온도 계수를 가진 PTC 저항을 포함한다. 이 부품은 램프의 예열이 비교적 저렴함 비용으로 간단하게 제어될 수 있게 해 준다. 제 1 및/또는 제 2 전류 제어 장치가 PTC 저항 대신 트랜지스터를 포함할 수 있다. 그로 인해 예열이 더욱 개별적으로 제어되긴 하지만, 제어 방식은 더 복잡해진다.
제 1 또는 제 2 전류 제어 장치에 직렬로 직렬 커패시터가 연결될 수 있다. 이는 공진 회로의 이조 정도를 감소시켜 각각의 램프가 더 빨리 점화되도록 한다.
제 1 및/또는 제 2 접촉 장치에 병렬로 순차 점화 개시 커패시터가 제공될 수 있다. 상기 순차 점화 개시 커패시터에 의해 적어도 2 개의 램프에 대해 연속 방전 개시 순서가 제어될 수 있다.
한 바람직한 실시예에서는 제 1 및 제 2 전류 제어 장치(9, 9a)의 PTC 저항들이, 제 1 및 제 2 램프(7, 7a)가 서로 순차적으로 방전 개시되는 관계를 갖도록 설계된다. 그 결과 소위 에너지 재순환 회로(펌프 회로)에서 중간 회로 커패시터의 과부하를 막기 위해, 추가의 부품을 사용하지 않고도 저렴한 비용으로 순차 방전 개시가 방지될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 장치는, 공진 상태에서 상기 장치를 작동시킬 수 있는유도 코일에 접속되는 것이 바람직하다. 그럼으로써 2개 이상의 램프를 작동하기 위해 개별 인버터에 의해 상기 장치가 구동될 수 있게 된다.
더 바람직하게는 본 발명에 따른 장치가 형광 램프용 전자식 안정기 내에 통합된다. 따라서 1 개의 안정기로 2 개 이상의 램프가 작동될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참고로 더 자세히 설명된다.
도 1은 종래 기술에 따른, 형광 램프의 작동을 위한 부하 회로를 포함하는 하프 브릿지(half bridge)의 회로도이다.
도 2a, 2b, 2c는 종래 기술에 따른 부하회로의 변형예를 나타낸 도면이다.
도 3a 내지 3d는 적어도 2 개의 램프를 작동하기 위한 본 발명에 따른 부하 회로의 변형예를 나타낸 도면이다.
*도면의 주요 부호 설명*
6: 유도 코일7, 7a: 방전 램프
8: 공진 커패시터9, 9a: 전류 제어 장치
12, 12a: 직렬 커패시터13, 13a: 제 1 접촉 장치
14, 14a: 제 2 접촉 장치15: 방전 개시 커패시터
하기의 실시예들은 본 발명의 바람직한 실시예만을 기술한 것이다.
도 3a에 따르면 2 개의 램프(7, 7a) 또는 상기 램프의 접촉 장치들(13, 14; 13a, 14a)이 직렬로 연결되어 있다. 제 1 램프(7) 또는 제 1 접촉 장치(13, 14)에 병렬로 PTC 저항으로서 구현된 제 1 전류 제어 장치가 연결되어 있다. 마찬가지로 제 2 램프(7a) 또는 제 2 접촉 장치(13a, 14a)에 병렬로 역시 열에 민감한 PTC 저항으로서 구현된 제 2 전류 제어 장치(9a)가 연결되어 있다.
상기 두 PTC 저항(9, 9a)이, 도면에 도시되지 않은 유도 코일을 가진 부하 공진 회로를 이조(detuning)시킨다. 장치가 스위치 온된 직후에 서미스터로서의 상기 두 PTC 저항(9, 9a)의 저항값이 낮아진다. 램프(7, 7a)는 아직 점화되지 않고, 상기 램프를 통해 흐르는 전류는 오로지 백열 필라멘트의 가열을 위해서만 사용된다. 공진 회로가 이조되기 때문에, 개별 램프의 전압은 램프를 점화시키기에 충분치 못하다.
백열 필라멘트 외에 PTC 저항(9, 9a)도 가열되는 소정의 예열 시간이 지나면 상기 PTC 저항(9, 9a)이 항상 높은 저항값을 갖게 되기 때문에, 공진 회로의 이조가 감소되고 램프의 전압이 상승한다. 점화 단계에서 PTC 저항 "9"가 PTC 저항 "9a"보다 더 높은 저항값을 가지면, 램프 "7"이 램프 "7a"보다 먼저 점화된다. 그 반대의 경우에는 그에 상응하게 적용된다. 상기 두 PTC 저항(9, 9a)은 결코 완전히 동일하지 않기 때문에, 예열 단계에서 같은 전류로 가열되면 둘 중 하나는 항상 다른 하나보다 더 높은 저항값을 갖는다.
상기 두 램프(9, 9a) 중 하나가 점화된 경우, 전류의 대부분이 점화된 램프를 통해 흐르고, 상기 램프에 종속된 PTC 저항을 통해서는 더 이상 전류가 흐르지 않는다. 그러나 상기 저항이 높은 저항값을 갖는 상태로 유지되기에는 충분한 전류가 상기 저항을 통해 흐르기 때문에, 램프가 소등되지 않는다. 램프의 연소 단계에서 PTC 저항이 너무 낮아지면, 작동 전류는 더 이상 램프를 통해 흐르지 않고 PTC 저항을 통해 흐르게 될 것이다.
제 1 램프가 점화되면 제 2 램프의 PTC 저항의 저항값이 더욱 상승하기 때문에, 결과적으로 제 2 램프에도 점화하기에 충분한 전압이 인가된다. 상기 두 램프가 모두 점화되면 모든 전류가 상기 램프들을 통해 흐르게 되는 반면, 병렬 연결된 PTC 저항들(9, 9a)을 통해서는 높은 저항값의 유지를 위해 소량의 전류만이 흐른다.
개별 부품들을 통과하는 전류를 제한하기 위해서는 램프(7, 7a)의 순차 점화가 필요하다. 그러나 두 램프(7. 7a)의 순차 점화가 너무 빠르게 수행되면, 최대 허용 전류가 초과되는 방식으로 각각의 전류 피크가 서로 중첩됨에 따라 장치가 스위치 오프된다. 따라서 2 개 이상의 램프의 점화 사이에 최소 시간 간격이 보증되어야 한다. 2 개의 PTC 저항(9, 9a)이 동일하게 설계된 경우에는 상기 사항이 반드시 보증되지는 않는다. 따라서 램프(7a)에 병렬로 순차 점화 개시 커패시터(15)가 연결된다. 상기 순차 점화 개시 커패시터(15)는 예열 단계에서 PTC 저항 "9a"가 PTC 저항 "9"보다 더 천천히 가열되도록 한다. 그리하여 PTC 저항 "9a"가 PTC 저항 "9"보다 더 오랫동안 낮은 저항값으로 유지된다. 따라서 램프 "7"이 램프 "7a"보다 더 먼저 점화된다. 시간차는 순차 점화 개시 커패시터(15)의 커패시턴스의 선택에 의해 정해지는 방식으로 설정될 수 있다. 그럼으로써 에너지 재순환 회로에서 중간 회로 커패시터의 충전을 위한 과도하게 높은 충전 전류 피크가 방지될 수도 있다.
도 3a에는 PTC 저항(9a) 및 순차 점화 개시 커패시터(15)가 접촉 장치(13a, 14a)의 다른 쪽 측면(좌우 측면)에 배치되어 있다. 따라서 PTC 저항(9a)을 통하는 전류만이 램프(7a)의 필라멘트의 예열에 기여한다. 도 3d에는 도 3a에 도시된 실시예의 한 변형예가 도시되어 있으며, 여기서는 PTC 저항(9a)을 통하는 전류뿐만 아니라 순차 점화 개시 커패시터(15)를 통하는 전류도 램프(7a)의 필라멘트 예열에 기여한다. 이는 PTC 저항(9a) 및 순차 점화 개시 커패시터(15)가 접촉 장치들(13a, 14a)의 동일한 측면(한쪽 측면)에 배치됨으로써 달성된다. 이러한 변형은 더 많은 예열 전류가 요구되는 경우에 바람직하다.
도 3a에 도시된 실시예의 또 다른 변형예가 도 3b에 도시되어 있다. PTC 저항(9)에 직렬로 직렬 커패시터(12)가 연결되어 있다. 이는, 이미 도 2b와 관련하여 설명했던 것처럼, 2 개의 PTC 저항(9, 9a)이 증가된 전류에 의해 더 빠르게 높은 저항값에 도달되도록 한다. 램프 "7"이 먼저 점화되면, 증가된 전류는 더 이상 PTC 저항(9a)의 가열에 사용되지 않는다.
램프의 작동, 즉 램프의 예열, 점화 및 연소를 위한 본 발명에 따른 장치의 또 다른 한 변형예가 도 3c에 도시되어 있다. 여기서는 PTC 저항 "9"뿐만 아니라 PTC 저항(9a)에도 직렬 커패시터(12 또는 12a)가 직렬로 연결되어 있다. 상기 직렬 커패시터(12 또는 12a)는 나중에 점화되는 램프 또는 상기 램프의 PTC 저항을 위해서도 증가된 가열 전류가 사용되도록 한다.
물론 도 3b 및 도 3c에 따른 실시예에서도 허용될 수 없는 충전 전류 피크를 방지하기 위해 순차 점화 개시 커패시터(15)가 제공될 수 있다.
본 발명을 통해 2 개의 램프를 작동하기 위한, 비용이 저렴한 예열 회로를 제공하는 것이 보증된다.

Claims (11)

  1. 2 개의 제 1 백열 필라멘트를 포함하는 제 1 방전 램프(7)의 전기 접속을 위한 제 1 접촉 장치(13, 14), 및
    상기 제 1 접촉 장치(13, 14)에 병렬로 접속되는, 상기 2 개의 제 1 백열 필라멘트를 통하는 전류를 제어하기 위한 제 1 전류 제어 장치(9)를 구비한 적어도 2 개의 방전 램프(7, 7a)를 작동하기 위한 장치에 있어서,
    2 개의 제 2 백열 필라멘트를 포함하는 제 2 방전 램프(7a)의 전기 접속을 위한 제 2 접촉 장치(13a, 14a), 및
    상기 제 2 접촉 장치(13a, 14a)에 병렬로 접속되는, 상기 2 개의 제 2 백열 필라멘트를 통하는 전류를 제어하기 위한 제 2 전류 제어 장치(9a)를 포함하도록 구성되며, 상기 제 1 및 제 2 접촉 장치(13, 14; 13a, 14a)는 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 방전 램프 작동 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 접촉 장치(13, 14; 13a, 14a)로 구성된 직렬 회로에 병렬로 공진 커패시터(8)가 연결되는 방전 램프 작동 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및/또는 제 2 전류 제어 장치(9, 9a)에 병렬로 각각 하나의 공진 커패시터(8)가 연결되는 방전 램프 작동 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 및/또는 제 2 전류 제어 장치(9, 9a)는 PTC 저항을 포함하는 방전 램프 작동 장치.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 및/또는 제 2 전류 제어 장치는 트랜지스터를 포함하는 방전 램프 작동 장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 전류 제어 장치(9)에 직렬로 제 1 직렬 커패시터(12)가 연결되는 방전 램프 작동 장치.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 전류 제어 장치(9a)에 직렬로 제 2 직렬 커패시터(12a)가 연결되는 방전 램프 작동 장치.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 또는 제 2 접촉 장치(13, 14; 13a, 14a)에 병렬로 순차 점화 개시 커패시터(15)가 연결되는 방전 램프 작동 장치.
  9. 제 4항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 전류 제어 장치(9, 9a)의 PTC 저항들은 상기 제 1 및 제 2 램프(7, 7a)가 서로 순차적으로 점화되는 관계를 갖도록 설계되는 방전 램프 작동 장치.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치에 유도 코일(6)이 접속될 수 있고, 그 결과 방전 램프의 점화를 위해 공진 상태에서 작동될 수 있도록 구성된 방전 램프 작동 장치.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 방전 램프 작동 장치를 사용하여 방전 램프들을 작동하기 위한 전자식 안정기.
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