KR20050051710A - 고압방전램프 점등장치 및 상기 고압방전램프 점등장치가 설치된 조명기구 - Google Patents

고압방전램프 점등장치 및 상기 고압방전램프 점등장치가 설치된 조명기구 Download PDF

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Abstract

본 발명은 4개의 스위칭 소자(Q1 내지 Q4)를 포함하는 풀 브리지 회로가 고 스위칭 주파수로 교번되고, 인덕터 L2 및 커패시터 C2를 포함하는 직렬연결된 공진회로(5)가 상기 풀브리지 회로의 스위칭 주파수의 정수배(예를 들어, 주파수의 3배)에서 공진하도록 되어, 시동을 위한 고전압 펄스를 발생시킨다. 고압방전램프 DL이 시동된 후에, 출력 극성을 바꾸기 위한 스텝다운 초퍼(step-down chopper)로서 동작하도록 풀브리지 회로가 저주파수로 교번됨으로써, 인덕터 L1과 커패시터 C1을 포함하는 필터회로를 통하여 상기 고압방전램프 DL에 안정적으로 저주파수의 방형파 전압을 제공한다.

Description

고압방전램프 점등장치 및 상기 고압방전램프 동작장치가 설치된 조명기구{High Pressure Discharge Lamp Operation Device And Illumination Appliance Having The Same}
본 발명은 고압방전램프용 점등장치 및 상기 점등장치가 설치되는 조명기구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 작은 공간에서의 파워트랙(power track) 등에 부착될 수 있는 고압방전 점등장치 및 이러한 고압방전 점등장치가 설치되는 조명기구에 관한 것이다.
천장 등에 배열되는 파워트랙에 부착된 후에 사용되는 종래 조명기구가 있다. 이러한 조명기구는 램프와 상기 램프를 점등하기 위한 장치로서 사용되는 강압변압기부(down transformer section)를 포함한다. 그러나, 강압변압기부의 크기는 상기 강압변압기부가 파워트랙에 수용될 수 있을 정도로 작지 않기 때문에, 상기 강압변압기부는 램프와 별개로 배열된 외부 엔벨로프에 수용되고, 상기 강압변압기부는 파워트랙 아래에 배열된다. 따라서, 램프와 외부 엔벨로프는 외관상 파워트랙 아래에 불리하게 돌출되어 있다. 외부 엔벨로프의 돌기부를 줄이기 위해 강압변압기부의 회로를 줄이는 방법으로서, 다음 2가지 방법, 즉, 강압변압기부의 회로를 줄이는 방법과 강압변압기부 크기를 줄이도록 상기 강압변압기부의 전자부품이 장착되는 인쇄회로기판의 구조를 고안하는 방법이 공지되어 있다.
2가지 해결방법에서, 파워트랙에 부착될 때 바람직한 외관을 가지도록 크기가 줄어든 강압변압기부를 포함하는 조명기구가 JP11-111040A에 제안된다. 그러나, 이러한 조명기구는, 램프로서, 강압변압기부에 의해 조명되는 백열램프, 할로겐 램프 등을 사용한다. 한편, (후술되는 바와 같은) 고압방전램프 조명용 장치의 복잡한 회로구성으로 인해 부품 수가 많아지고, 전자부품들의 온도가 증가하므로, HID(고휘도 방전) 램프와 같은 고압방전램프를 사용하는 조명기구는 회로의 크기가 상당히 줄어들 수 없는 문제를 갖는다.
도 28은 종래 고압방전램프 점등장치의 기본 회로를 도시한 것이다. 상기 점등장치는 스텝업 초퍼(step-up chopper)를 포함하는 정류회로(92), 스텝다운(step-down) 초퍼를 포함하는 전력제어회로(97), 풀브리지(full bridge) 회로를 포함하는 극성반전회로(93), 및 고압펄스 발생회로 Ig, 상기 스텝업 초퍼용 스위칭 소자 Q95의 구동제어를 수행하기 위한 제어회로(96), 및 상기 스텝다운 초퍼용 스위칭 소자 Q96의 구동제어를 수행하기 위한 제어회로(98)를 포함한다. 각 회로가 아래에 설명된다.
정류회로(92)는 인덕터 L93, 다이오드 D95, 커패시터 C95, MOSFET(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor)과 같은 스위칭 소자 Q95, 및 브리지 정류기(bridge rectifier) DB를 포함하는 소위 스텝업 초퍼를 포함한다. 브리지 정류기 DB는 상용의 교류 전원 AC로부터 AC 전압을 완전히 정류하여 맥류(pulsating-flow) 전압을 발생시킨다. 스텝업 초퍼회로는 상기 브리지 정류기 DB에 의해 발생된 맥류전압을 DC 전압으로 변환시켜 DC 전압을 출력한다.
전력제어회로(97)는 수십 KHz로 턴온/턴오프하는 MOSFET과 같은 스위칭 소자 Q96, 다이오드 D96, 인덕터 L94, 커패시터 C96를 포함하고, 상기 전력제어회로의 출력전류는 초핑파형이다. 상기 전력제어회로(97)로부터 출력전류의 출력에 따른 전압이 인덕터 L94의 2차권선에 유도된다. 유도전압은 직렬연결된 저항기 R94를 통해 제어회로(98)에 입력된다. 제어회로(98)는 인덕터 L94의 2차권선으로부터의 전압입력을 기초로 스위칭 소자 Q96의 영교차 스위칭 제어를 수행한다.
극성반전회로(93)는 전력제어회로(97)로부터의 DC 전압을 MOSFET과 같은 스위칭 소자 Q91 내지 Q94를 포함하는 풀 브리지 회로를 통하여 수백 Hz의 저주파수를 갖는 방형파(rectangular wave) AC 전압으로 변환시켜, 상기 방형파 AC 전압을 고압방전램프 DL에 공급한다.
고압펄스발생회로 Ig는 고압방전램프 DL의 전극 사이에 절연파괴를 유발시키기 위한 고압펄스를 생성하기 위한 것으로, 고압방전램프 DL를 시동시키는데 사용된다. 고압방전램프 DL가 시동된 후에, 고압펄스발생회로 Ig의 동작은 정지된다.
점등장치에 의해 점등되는 고압방전램프 DL를 포함하는 조명기구가 JP14-75045A에 개시되어 있다. 상기 점등장치의 회로는 조명기구의 크기를 줄이기 위해 더 작아지도록 변경되는 것이 바람직하다.
한편, 또 다른 해결방법으로서, 전자회로모듈의 크기를 줄이기 위해 전자부품이 장착되는 인쇄회로기판의 구조를 고안하는 방법이 JP5-327161A에 제안되어 있다. 이는 보조회로기판이 주회로기판에 수직하게 배열되는 구조를 갖는다. 보조회로기판은 길이방향의 양단부로부터 상기 주회로기판측으로 돌출한 한 쌍의 기판 지지부를 가지며, 상기 주회로기판은 상기 보조회로기판의 기판 지지면이 관통되는 고정 구멍을 갖는다. 보조회로기판이 상기 주회로기판상에 장착될 때, 상기 기판 지지면이 상기 고정 구멍에 삽입되어, 상기 보조회로기판이 상기 주회로기판에 수직하게 보유될 수 있다. 이런 식으로, 인쇄회로기판상에 장착되는 전자부품은 주회로기판과 보조회로기판상에 3차원적으로 장착될 수 있고, 따라서 전자회로모듈은 크기가 감소될 수 있다.
그러나, 이러한 장착구조에서, 보조회기판의 긴 측면을 따라 배열된 복수의 단자 패드와 주회로기판의 상부면상에 배열된 복수의 단자 패드가 상기 주회로기판의 부품면측상에 납땜된다. 이런 이유로, 예를 들어, 주회로기판의 솔더면이 솔더조(solder tank)에 담그어지는 한편, 보조회로기판이 상기 주회로기판의 부품 리드를 납땜하기 위해 상기 주회로기판의 부품면상에 장착되는 경우, 상기 보조회로기판은 부품과 함께 동시에 상기 주회로기판에 연결될 수 없다. 물론, 이러한 장착구조에서 조차도, 주회로기판상의 모든 부품들이 보조회로기판과 함께 동시에 주회로기판상에 장착되면, 상기 주회로기판상의 부품들의 솔더링 및 상기 보조회로기판과 상기 주회로기판의 솔더링이 동시에 수행될 수 있다.
그러나, 참조문헌에서 나타낸 바와 같이, 표면장착이 행해질 때, 리플로우 솔더링(reflow soldering)이 실행되며, 따라서, 상기 리플로우 솔더링에 의한 가열로 보조회로기판상에 장착된 부품의 위치오류(positionig errors)와 같은 또 다른 문제가 유발된다. 위치오류를 방지하기 위해, 보조회로기판상에 부품을 보유하여 부품의 위치오류를 방지하기 위한 또 다른 부재의 필요성은 비용을 증가시키기게 되어 불리하다. 보조회로기판의 기판 지지부는 쉽게 파손된다. 기판 지지부가 파손되면, 모든 기판들이 사용될 수 없게 된다. 또한, 보조회로기판이 주회로기판의 상부면(전자부품이 장착되는 면)상에 장착되므로, 보조회로기판의 단자 패드가 주회기판의 상부면위에 위치된다. 따라서, 보조회로기판상에 장착되는 전자부품들은 단자 패드 위에 있고 주회로기판의 상부면에서 떨어져 있는 위치에 장착되어, 주회로기판의 상부면으로부터 보조회로기판의 돌출 높이를 낮추기가 어렵다. 이런 이유로, 전자부품을 장착한 전자회로모듈이 용이하게 축소될 수 없다.
본 발명은 상기 문제들을 고려하여 이루어진 것으로, 컴팩트한 고압방전램프 점등장치와 고압방전램프 점등장치가 설치되는 조명기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 회로도이다;
도 2a는 시동모드에서 스위칭 소자 Q1에 공급되는 구동신호의 파형을 도시한 그래프이다;
도 2b는 시동모드에서 스위칭 소자 Q2에 공급되는 구동신호의 파형을 도시한 그래프이다;
도 2c는 시동모드에서 인덕터 L1으로부터의 전압출력파형을 도시한 그래프이다;
도 3a는 저전압 점등모드에서 스위칭 소자 Q1에 공급되는 구동신호의 파형을 도시한 그래프이다;
도 3b는 저전압 점등모드에서 스위칭 소자 Q2에 공급되는 구동신호의 파형을 도시한 그래프이다;
도 3c는 저전압 점등모드에서 스위칭 소자 Q3에 공급되는 구동신호의 파형을 도시한 그래프이다;
도 3d는 저전압 점등모드에서 스위칭 소자 Q4에 공급되는 구동신호의 파형을 도시한 그래프이다;
도 3e는 저전압 점등모드에서 램프 DL에 흐르는 전류의 파형을 도시한 그래프이다;
도 4a는 안정점등모드에서 스위칭 소자 Q1에 공급되는 구동신호의 파형을 도시한 그래프이다;
도 4b는 안정점등모드에서 스위칭 소자 Q2에 공급되는 구동신호의 파형을 도시한 그래프이다;
도 4c는 안정점등모드에서 스위칭 소자 Q3에 공급되는 구동신호의 파형을 도시한 그래프이다;
도 4d는 안정점등모드에서 스위칭 소자 Q4에 공급되는 구동신호의 파형을 도시한 그래프이다;
도 4e는 안정점등모드에서 램프 DL에 흐르는 전류의 파형을 도시한 그래프이다;
도 5는 고압방전램프의 기본출력 특성을 도시한 전력특성도이다;
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에서의 회로도이다;
도 7a는 시동모드에서 스위칭 소자 Q1에 공급되는 구동신호의 파형을 도시한 그래프이다;
도 7b는 시동모드에서 스위칭 소자 Q2에 공급되는 구동신호의 파형을 도시한 그래프이다;
도 7c는 시동모드에서 인덕터 L2로부터의 전압출력파형을 도시한 그래프이다;
도 8a는 안정점등모드에서 스위칭 소자 Q1에 공급되는 구동신호의 파형을 도시한 그래프이다;
도 8b는 안정점등모드에서 스위칭 소자 Q2에 공급되는 구동신호의 파형을 도시한 그래프이다;
도 8c는 안정점등모드에서 램프 DL에 흐르는 전류의 파형을 도시한 그래프이다;
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에서의 회로도이다;
도 10a는 시동모드에서 스위칭 소자 Q1에 공급되는 구동신호의 파형을 도시한 그래프이다;
도 10b는 시동모드에서 스위칭 소자 Q2에 공급되는 구동신호의 파형을 도시한 그래프이다;
도 10c는 시동모드에서 스위칭 소자 Q3에 공급되는 구동신호의 파형을 도시한 그래프이다;
도 10d는 시동모드에서 스위칭 소자 Q4에 공급되는 구동신호의 파형을 도시한 그래프이다;
도 10e는 시동모드에서 인덕터 L2로부터의 전압출력파형을 도시한 그래프이다;
도 11은 시동모드에서의 동작을 도시한 주파수특성도이다;
도 12a는 본 발명의 제 4 실시예에서 시동모드에서의 스위칭 소자 Q1에 가해지는 구동신호의 파형을 도시한 그래프이다;
도 12b는 시동모드에서 스위칭 소자 Q2에 가해지는 구동신호의 파형을 도시한 그래프이다;
도 12c는 시동모드에서 스위칭 소자 Q3에 가해지는 구동신호의 파형을 도시한 그래프이다;
도 12d는 시동모드에서 스위칭 소자 Q4에 가해지는 구동신호의 파형을 도시한 그래프이다;
도 12e는 시동모드에서 인덕터 L2에 의한 전압출력파형을 도시한 그래프이다;
도 13은 시동모드에서의 동작을 도시한 주파수특성도이다;
도 14는 마이크로컴퓨터를 사용하는 주파수 가변동작을 설명하기 위한 도면이다;
도 15는 본 발명의 제 5 실시예의 회로도이다;
도 16은 공진회로의 변형을 도시한 회로도이다;
도 17은 변형 공진회로에서의 변압기 구조를 도시한 도면이다.
도 18은 변형 공진회로에서의 변압기의 회로도이다;
도 19는 공진회로의 또다른 변형을 도시한 회로도이다;
도 20은 본 발명의 제 6 실시에의 외형을 도시한 사시도이다;
도 21a는 솔더면측에서 볼 때 주회로기판의 정면도이다;
도 21b는 보조회로기판의 측면도이다;
도 21c는 보조회로기판의 정면도이다;
도 22a는 본 발명의 제 7 실시예에서 보조회로기판의 정면도이다;
도 22b는 보조회로기판이 주 회로기판에 삽입되는 상태의 측면도이다;
도 23a는 다른 돌기부를 갖는 보조회로기판을 도시한 정면도이다;
도 23b는 다른 돌기부를 갖는 보조회로기판이 주 회로기판에 삽입되는 상태를 도시하는 측면도이다;
도 24a는 또 다른 돌기부를 갖는 보조회로기판의 정면도이다;
도 24b는 또 다른 돌기부를 갖는 보조회로기판의 주 회로기판에 삽입되는 상태를 도시한 측면도이다;
도 25a는 다른 돌기부를 갖는 보조회로기판의 정면도이다;
도 25b는 다른 돌기부를 갖는 보조회로기판이 주 회로기판에 삽입되는 상태를 도시한 측면도이다;
도 25c는 다른 돌기부의 사시도이다;
도 26a는 본 발명의 제 8 실시예의 보조회로기판의 정면도이다;
도 26b는 보조회로기판이 주 회로기판에 연결되는 상태에서 가변 저항기의 저항을 제어하는 방법을 도시하는 측면도이다;
도 27a는 본 발명의 제 9 실시예의 제 1 보조회로기판의 부품면측을 도시한 정면도이다;
도 27b는 제 1 보조회로기판의 배선패턴을 도시한 배면도이다;
도 27c는 제 2 보조회로기판의 부품면을 도시한 정면도이다;
도 27d는 제 2 보조회로기판의 배선패턴을 도시한 배면도이다; 그리고
도 28은 종래의 고압방전램프 점등장치의 기본구성을 도시한 회로도이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 고압방전램프 점등장치는 DC 전원; 상기 DC 전원의 고압측에 일단이 연결된 제 1 스위칭 소자; 상기 DC 전원의 저압측에 일단이 연결된 제 2 스위칭 소자; 상기 DC 전원의 고압측에 일단이 연결된 제 3 스위칭 소자; 상기 DC 전원의 저압측에 일단이 연결된 제 4 스위칭 소자; 일단이 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자의 타단에 연결되고, 타단이 고압방전램프의 일단에 연결되는 제 1 인덕터; 상기 제 1 인덕터의 권선의 중간부분과 상기 DC 전원의 저압측 사이에 연결되고, 상기 제 1 인덕터와 함께 제 1 직렬 공진회로를 구성하는 제 1 커패시터; 일단이 상기 제 1 인덕터의 일단에 연결되고, 타단이 상기 고압방전램프의 타단에 연결되는 제 2 커패시터; 일단이 상기 제 3 및 제 4 스위칭 소자의 타단에 연결되고, 타단이 상기 제 2 커패시터의 타단에 연결되는 제 2 인덕터; 및 상기 제 1 내지 제 4 스위칭 소자의 턴온/턴오프를 제어하는 제어회로를 구비한다. 이 구성에서, 상기 제어회로는, 고압방전램프가 시동되기 전에, 상기 제 1 및 제 4 스위칭 소자가 온이고 상기 제 2 및 제 3 스위칭 소자가 오프인 상태와 상기 제 1 및 제 4 스위칭 소자가 오프이고 상기 제 2 및 제 3 스위칭 소자가 온인 상태 사이에서, 소정의 스위칭 주파수로, 교대로 전환되는 제 1 제어모드의 제어를 수행한다. 상기 제 1 제어모드에서, 상기 제 1 직렬 공진회로는 상기 스위칭 주파수의 정수배 주파수에서 공진되어 고압방전램프를 구동시키기 위한 고전압을 발생시킨다.
상기 제어회로는, 상기 고압방전램프가 시동된 후에, 상기 제 1 및 제 4 스위칭 소자가 동시에 온인 상태와, 상기 제 1 및 제 4 스위칭 소자 중 적어도 하나가 오프인 상태 사이에서 고주파수로 교대로 스위칭하는 동작과, 상기 제 2 및 제 3 스위칭 소자가 동시에 온인 상태와, 상기 제 2 및 제 3 스위칭 소자 중 적어도 하나가 오프인 상태 사이에서 고주파수로 교대로 스위칭하는 동작 사이에서, 저주파수로, 교대로 전환하는 제 2 제어모드의 제어를 수행한다.
대안으로, 본 발명에 따른 고압방전램프 점등장치는 DC 전원; 상기 DC 전원의 고압측에 일단이 연결된 제 1 스위칭 소자; 상기 DC 전원의 저압측에 일단이 연결된 제 2 스위칭 소자; 일단이 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자의 타단에 연결되고, 타단이 고압방전램프의 일단에 연결되는 제 1 인덕터; 상기 제 1 인덕터의 권선의 중간부분과 상기 DC 전원의 저압측 사이에 연결되고, 상기 제 1 인덕터와 함께 제 1 직렬 공진회로를 구성하는 제 1 커패시터; 일단이 상기 제 1 인덕터의 일단에 연결되고, 타단이 상기 고압방전램프의 타단에 연결되는 제 2 커패시터; 일단이 상기 제 2 커패시터의 타단에 연결되는 제 2 인덕터; 상기 DC 전원의 고압측과 상기 제 2 인덕터의 타단 사이에 연결되는 제 3 커패시터; 상기 DC 전원의 저압측과 상기 제 2 인덕터의 타단 사이에 연결되는 제 4 커패시터; 및 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자의 턴온/턴오프를 제어하는 제어회로를 구비한다. 상기 제어회로는, 고압방전램프가 시동되기 전에, 상기 제 1 소자가 온이고 상기 제 2 스위칭 소자가 오프인 상태 및 상기 제 1 스위칭 소자가 오프이고 상기 제 2 스위칭 소자가 온인 상태 사이에서, 소정의 스위칭 주파수로, 교대로 전환되는 제 1 제어모드의 제어를 수행한다. 상기 제 1 제어모드에서, 상기 제 1 직렬 공진회로는 상기 스위칭 주파수의 정수배 주파수에서 공진되어 고압방전램프를 구동시키기 위한 고전압을 발생시킨다.
상기 제어회로는, 상기 고압방전램프가 시동된 후에, 상기 제 1 스위칭 소자의 턴온/턴오프를 고주파수로 제어하는 동작과, 상기 제 2 스위칭 소자의 턴온/턴오프를 고주파수로 제어하는 동작 사이에서, 제 1 저주파수로, 교대로 전환하는 제 2 제어모드의 제어를 수행한다.
상기 스위칭 주파수는 상기 제 1 직렬 공진회로의 공진주파수보다는 낮고 상기 제 2 인덕터와 상기 제 2 커패시터를 포함하는 제 2 직렬 공진회로의 공진주파수보다는 높다.
상기 제 1 제어모드에서, 상기 제 1 직렬 공진회로에 의해 발생된 고전압의 주파수는 상기 스위칭 주파수의 (2n+1)(n은 자연수)배일 수 있다.
상기 스위칭 주파수는 상기 제 2 인덕터와 상기 제 2 커패시터를 포함하는 제 2 직렬 공진회로의 주파수의 2배보다 높을 수 있다.
상술한 고압방전램프 점등장치에 따르면, 공진전압의 승압(stepping up)은 스위칭 소자의 스위칭 주파수의 정수배에 해당하는 주파수에서 수행되기 때문에, 공진 인덕터는 크기가 상당히 줄어들 수 있고, 고압방전램프 점등장치의 크기 및 비용이 종래 고압방전램프 점등장치보다 더 감소될 수 있다. 또한, 스위칭 소자의 스위칭 주파수가 종래 스위칭 주파수와 다르지 않으므로, 스위칭 로스(switching loss)가 증가하는 것도 방지될 수 있다.
상기 제어회로는 상기 제 1 제어모드의 시간에 따라 스위칭 주파수를 가변시킬 수 있다. 따라서, 상기 제 1 직렬 공진회로의 임피던스의 주파수 특성이 부품들의 변동으로 인해 변하더라도 안정적인 고압펄스를 발생할 수 있는 이점이 얻어질 수 있다.
상기 스위칭 주파수의 가변범위는 상기 제 1 직렬 공진회로의 공진주파수가 상기 가변범위의 하한의 정수배로부터 상기 가변범위의 상한의 정수배까지의 범위에 포함되도록 설정될 수 있다. 따라서, 상기 직렬 공진회로의 임피던스의 주파수 특성이 부품들의 변동으로 인해 변하더라도 고전압을 갖는 안정적인 고압펄스를 용이하게 발생할 수 있는 이점이 얻어질 수 있다.
또한, 상기 스위칭 주파수의 정수배에 해당하는 주파수는 상기 스위칭 주파수의 (2n+1)배(n은 자연수)일 수 있다. 따라서, (2n+1)배(n은 자연수)의 주파수의 가변 범위는 제 1 직렬 공진회로의 공진주파수를 포함하고, 상기 스위칭 주파수는 (2n+1)배의 주파수를 발생시킬 수 있도록 비교적 용이하게 가변될 수 있다. 고압펄스를 안정적으로 발생시킬 수 있는 이점이 얻어질 수 있다.
상기 스위칭 주파수의 정수배에 해당하는 주파수는 상기 스위칭 주파수의 3배일 수 있다. 따라서, 종래 고압펄스의 전압과 거의 동일한 전압을 갖는 고압펄스가 상기 스위칭 주파수의 정수배(3배 이상)인 주파수에서 발생되는 고압펄스보다 더 용이하게 발생될 수 있다. 이로 인해, 종래 시동성(activation capability) 레벨과 동일한 레벨의 시동성이 유지될 수 있다.
또한, 상기 제어회로는 디지털 산술연산처리회로를 가지며, 상기 스위칭 주파수는 상기 디지털 산술연산처리회로에 의해 불연속적으로 변할 수 있다. 따라서, 주파수의 일방적인 하강변화 뿐만 아니라 일정한 주파수의 반복 회수도 용이하게 설정될 수 있다.
상기 제어회로는 아날로그 산술연산처리회로를 가지며, 상기 스위칭 주파수는 상기 아날로그 산술연산처리회로에 의해 연속적으로 변할 수 있다. 따라서, 주파수는 연속적으로 변할 수 있고, 상기 제 1 직렬 공진회로의 임피던스 특성으로부터 얻은 고압펄스를 용이하게 발생시킬 수 있는 이점이 얻어질 수 있다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자는 약 50%의 듀티비로 PWM 제어되며, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자는 동일한 시간간격으로 온오프 동작을 교대로 반복한다. 따라서, 상기 스위칭 소자의 제어신호는 간단한 제어회로에 의해 발생될 수 있으며, 상기 고압방전램프 점등장치의 크기 및 비용절감을 구현할 수 있는 이점이 얻어질 수 있다.
상기 제 1 인덕터는 1차권선과 2차권선이 형성되는 변압기 구조를 가지며, 상기 1차권선의 일단이 상기 2차권선의 일단에 연결되고, 상기 제 1 커패시터가 상기 1차권선과 상기 2차권선 사이의 연결점에 연결된다. 이런 식으로, 램프를 점등하는데 필요한 고압펄스가 소형 인덕터에 의해 발생될 수 있으며, 상기 고압방전램프 점등장치의 크기 및 비용절감을 구현할 수 있는 이점이 얻어질 수 있다.
상기 제 1 인덕터는 1차권선과 2차권선이 형성되는 변압기 구조를 가지며, 상기 1차권선과 2차권선의 권선비가 1:N(N>1)으로 주어진다. 따라서, 고압펄스를 발생하기 위한 제 1 직렬 공진전압이 낮아질 수 있고, 공진전류가 감소될 수 있다. 이런 이유로, 상기 제 1 인덕터와 상기 제 1 직렬 공진회로를 구성하는 제 1 커패시터의 크기를 감소시킬 수 있는 이점이 얻어질 수 있다.
또한, 상기 제 1 인덕터는 1차권선과 2차권선이 형성되는 변압기 구조를 가지며, 상기 1차권선은 리츠선(litz wire)으로 구성되고, 상기 2차권선은 단선(single wire)으로 구성된다. 따라서, 고주파수 영역에서의 1차권선의 저항이 줄어들 수 있고, 2차권선의 DC 저항이 줄어들 수 있다. 방전램프를 점등하는데 필요한 고압펄스가 소형 변압기를 사용함으로써 발생될 수 있으며, 고압방전램프의 온상태에서 변압기에 의해 열이 발생되는 것을 억제할 수 있는 이점이 얻어질 수 있다.
점등장치는 상기 고압방전램프의 시동을 검출할 수 있는 시동검출기를 더 구비할 수 있다. 상기 시동검출기가 고압방전램프의 시동을 검출하면, 제어회로는 제 3 제어모드의 제어를 수행한다. 상기 제 3 제어모드는, 상기 제 1 및 제 4 스위칭 소자가 동시에 온인 상태, 상기 제 1 및 제 4 스위칭 소자 중 적어도 하나가 오프인 상태, 및 상기 제 1 및 제 4 스위칭 소자가 모두 오프인 상태 사이에서, 연이어 차례대로, 고주파수로 스위칭하는 동작과; 상기 제 2 및 제 3 스위칭 소자가 동시에 온인 상태, 상기 제 2 및 제 3 스위칭 소자 중 하나가 오프인 상태, 및 상기 제 2 및 제 3 스위칭 소자가 모두 오프인 상태 사이에서, 연이어 차례대로, 고주파수로 스위칭하는 동작 사이에서, 저주파수로, 교대로 전환한다. 따라서, 점등상태를 안정적이게 하도록 고압방전램프가 점등된 후에 바로 발생된 램프전류가 정지되는 불안정한 상태를 방지할 수 있는 이점이 얻어질 수 있다.
상기 고압방전램프의 시동이 검출된 후에 소정의 주기시간이 경과하면, 상기 제 1 제어모드에서 상기 제 3 제어모드로의 스위칭 동작이 수행된다. 따라서, 고압방전램프의 점등상태가 검출된 후에 소정의 주기시간이 경과할 때까지 고압방전램프가 오프되면, 고압펄스를 다시 발생시킬 수 있는 이점이 얻어질 수 있다.
상기 고압방전램프의 시동이 검출된 후에 소정의 주기시간이 경과하면, 상기 제 1 제어모드에서 상기 제 3 제어모드로의 스위칭 동작이 수행된다. 따라서, 고압방전램프가 점등된 후에 즉시 브리지 사이의 임피던스 특성이 감소될 수 있고, 더 높은 전류가 상기 고압방전램프에 공급될 수 있으며, 상기 고압방전램프에 흐르는 전류가 정지되는 불안정한 상태를 방지할 수 있는 이점이 얻어질 수 있다.
점등장치는 고압방전램프 점등장치에 포함된 전자부품이 장착될 수 있는 주회로기판과 보조회로기판을 더 포함할 수 있다. 상기 주회로기판에 솔더링 연결을 위한 단자 패드가 상기 보조회로기판의 하부의 상부면과 하부면 양면상에 형성될 수 있다. 상기 보조회로기판이 삽입되고 상기 보조회로기판을 지지하는 슬릿(slit)이 상기 주회로기판에 형성될 수 있다. 상기 슬릿은 제 1 폭을 가지고 상기 보조회로기판에 전기 연결되는 부분과 상기 보조회로기판의 두께와 거의 동일하거나 더 작은 제 2 폭을 가지는 부분을 갖는다. 상기 제 1 폭이 상기 제 2 폭보다 더 클 수 있다. 이런 식으로, 상기 보조회로기판의 단자 패드는, 상기 주회로기판의 부품이 장착되는 표면이 아니라, 솔더링이 수행되는 표면상에 배열되며, 상기 주회로기판의 솔더링면측으로 돌출한 상기 주회로기판의 부품 리드의 공간은 상기 주회로기판의 상부면으로부터 상기 보조회로기판의 돌출 높이를 줄일 수 있도록 효과적으로 사용되고, 낮은 프로파일(profile)의 고압방전램프 점등장치가 구현될 수 있다. 주회로기판에 보조회로기판을 삽입하고 연결시키는 단계에서, 상기 보조회로기판은 상기 보조회로기판이 솔더되기 전에 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 제조비용과 부품비용이 더 절감될 수 있다.
또한, 상기 보조회로기판이 상기 주회로기판에 삽입될 때 상기 주회로기판의 표면과 접촉될 수 있는 돌기부가 상기 보조회로기판의 하부에 형성된 단자 패드와 상기 보조회로기판상에 장착된 전자부품 사이 공간에, 그리고 상기 보조회로기판의 상기 상부면과 상기 하부면 양면에 형성된다. 이런 이유로, 상기 돌기부는 어떠한 지그(jig)없이 상기 보조회로기판을 제조할 수 있도록 상기 보조회로기판을 지지하여, 제조비용과 부품비용을 더 절감할 수 있다.
상기 돌기부는 상기 보조회로기판의 상부면에서 하부면으로 이어지는 구멍을 거의 수직으로 관통하는 로드(rod)를 포함할 수 있다. 이런 이유로, 상기 돌기부는 간단한 구성으로 형성될 수 있어, 제조비용과 부품비용을 더 절감할 수 있다.
상기 돌기부는 상기 보조회로기판의 상부면과 하부면 양면에 장착된 다른 전자부품과 단자 패드 사이에 배열된 전자부품을 포함할 수 있다. 따라서, 전자부품도 또한 돌기부로서 역할을 하며, 상기 보조회로기판은 돌기부로서 특수한 부재를 사용하지 않고도 지지될 수 있다.
상기 돌기부는 상기 보조회로기판의 길이방향에 있는 적어도 한 단부에 고정된 U형 지그(jig)를 구비하여, 상기 지그가 상기 보조회로기판의 상부면과 하부면 양면에 걸터있게 할 수 있다. 따라서, 상기 보조회로기판은 큰 스케일의 지그없이도 제조될 수 있어, 제조비용과 부품비용을 더 절감할 수 있다. 그 결과, 장치의 크기와 비용의 절감이 구현될 수 있다.
상기 단자 패드는 상기 보조회로기판의 상부면과 하부면상의 대칭위치에 형성될 수 있다. 따라서, 솔더링에 의해 상기 보조회로기판에 발생된 스트레스가 바이어스되는 것을 억제할 수 있고, 상기 보조회로기판이 더 안정적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 보조회로기판 하부의 상부면과 하부면의 대칭위치에 형성된 상기 단자 패드는 전기적으로 동일한 전위를 가질 수 있다. 따라서, 와이어(wire)가 주회로기판상에 최소한으로 인출될 수 있고, 외부잡음에 강한 회로가 구현될 수 있다.
점등장치는 상기 고압방전램프에 직렬연결되고 상기 보조회로기판상에 장착되는 출력제어용 가변 저항기를 더 포함할 수 있다. 상기 보조회로기판이 상기 주회로기판에 삽입될 때, 상기 출력제어용 가변 저항기는 상기 주회로기판의 표면에 대해 상기 보조회로기판의 가장 큰 부품의 높이의 중간지점보다 상기 주회로기판의 표면에 더 가까운 곳에 위치될 수 있다. 따라서, 상기 출력제어용 가변 저항기의 저항이 제어될 때, 힘의 모멘트 반경이 감소되며, 상기 보조회로기판과 상기 주회로기판 사이의 솔더 연결부상에 작용하는 스트레스도 줄어들 수 있다.
상기 보조회로기판상에 형성된 전기 권선패턴은 저전압이 인가되는 부품과 고전압이 인가되는 부품을 포함할 수 있고, 상기 고전압이 인가되는 부품은 상기 보조회로기판의 주변부 상에 형성된다. 따라서, 소형 고압방전램프 점등장치에서 조차도, 자체잡음(self noise)에 의해 야기된 동작오류를 용이하게 수행하지 못하는 제어회로가 구현될 수 있다.
상기 보조회로기판은 상기 주회로기판의 주변부 부근에 배열될 수 있다. 따라서, 상기 보조회로기판상에 장착된 전자부품에서 발생한 열이 낮은 수준으로 억제될 수 있다.
본 발명에 따른 조명기구는 고압방전램프 점등장치와 상기 고압방전램프 점등장치에 의해 점등되는 고압방전램프를 포함한다. 이에 따라, 소형의 조명기구가 구현될 수 있고, 설치의 자유도를 상당히 증가시킬 수 있는 이점이 얻어질 수 있다. 따라서, 외관이 바람직하고 고압방전램프를 사용하는 조명기구가 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예는 아래의 첨부도면을 참조로 설명된다. 도면에서, 동일한 참조부호를 갖는 구성소자들은 동일한 기능을 갖는다.
제 1 실시예
도 1은 본 발명에 따른 고압방전램프 점등장치의 제 1 실시예의 회로도이다. 이 실시예에 따른 고압방전램프 점등장치는 AC 전원(1), 정류회로(2), 점등회로(3), 제어회로(4), 공진회로(5), 및 역률보정(power factor correction, PFC) 컨트롤러(6)를 포함한다.
정류회로(2)는 잡음필터회로를 통하여 AC 전원(1)에 연결된 브리지 정류기 (bridge rectifer)DB와 라인보호장치를 갖는다. 브리지 정류기 DB는 AC 전원으로부터 공급되는 AC 전압을 전파(full-wave) 정류하여, AC 전압을 DC 전압으로 변환시킨다. 브리지 정류기 DB의 출력단자의 고전위측에 인덕터 L3의 일단이 연결된다. 출력단자의 저전위측과 인덕터 L3의 타단 사이에 모스 전계효과 트랜지스터(Metal Oxide Silicon Feild Effect Transitor, MOSFET)와 같은 스위칭 소자 Q5가 연결된다. 상기 인덕터 L3와 스위칭 소자 Q5 사이의 연결점에 다이오드 D5의 양극측이 연결되고, 상기 다이오드 D5의 음극측과 접지면 사이에 커패시터 C5가 연결된다. 역률보정 제어회로(6)는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 브리지 정류기 DB로부터의 DC 전압출력파형에 따라 스위칭 소자 Q5로 전송하여 상기 스위칭 소자 Q5를 턴온/턴오프 제어하므로, 인덕터 L3에서 흐르는 삼각전류파형의 피크가 DC 전압파형을 뒤따르도록 하여, 즉, 인덕터 L3에 흐르는 전압과 전류사이의 위상차가 감소되어 역률이 향상된다.
AC 전원(1)과, 초퍼회로(chopper circuit) 방식을 사용하는 정류회로(2)가 점등회로(3)의 전원으로서 사용되는 경우를 상술하였다. 전원으로서, DC 전원을 점등회로(3)에 공급할 수 있는 임의의 전원이 사용될 수 있다. 예를 들어, 배터리나 상용의 DC 전원이 사용될 수 있다.
점등회로(3)는 풀브리지 회로(full-bridge circuit)에 배열된 4개의 스위칭 소자 Q1 내지 Q4를 가지고 있어 정류회로(2)로부터 공급된 DC 전원을 AC 전원으로 변환시켜 AC 전원을 고압방전램프(이하 "램프 DL"로 언급함)에 공급한다. 각각의 스위칭 소자로서, 재생 전류를 통전시키기 위한 바디 다이오드(body diode)를 포함하는 MOSFET가 사용된다. 각각의 스위칭 소자 Q1 내지 Q3의 일단이 DC 전원의 고전위측에 연결된다. 스위칭 소자 Q1의 타단과 스위칭 소자 Q2의 일단이 서로 직렬 연결되고, 스위칭 소자 Q3의 타단과 스위칭 소자 Q4의 일단이 서로 직렬 연결된다. 스위칭 소자 Q2 및 Q4의 타단은 접지면에 연결된다. 인덕터 L1은 스위칭 소자 Q3와 Q4 사이의 연결점 및 램프 DL 사이에 직렬 연결되어 램프 DL에 흐르는 부하전류(load current) IDL을 제어한다. 커패시터 C1은 램프 DL에 병렬 연결되어 램프 DL에 흐르는 부하전류 IDL의 맥동(ripple)성분을 제거한다.
제어회로(4)는 스위칭 소자 Q1 및 Q4가 소정의 스위칭 동작을 실행하도록 스위칭 소자 Q1 및 Q4를 제어하기 위한 것이다. 제어회로(4)는 제어IC(Integrated Circuit, 직접회로)(40) 및 2개의 구동회로(41 및 42)를 포함한다. 제어IC(40)는 디지털 산술연산처리를 실행하는 마이크로컴퓨터 등으로 구성된다. 구동회로(41 및 42)는 제어IC(40)로부터의 신호입력을 기초로 스위칭 소자 Q1 내지 Q4의 턴온/턴오프를 제어하는 드라이버 IC로 구성된다.
공진회로(5)는 램프 DL를 시동시키기 위한 고압펄스를 발생시키기 위해 스위칭 소자 Q1과 Q2 사이의 연결점 및 램프 DL 사이에 직렬 연결되는 인덕터 L2, 일단이 상기 인덕터 L2의 권선의 중간부분에 연결되는 커패시터 C2, 및 상기 커패시터 C2의 타단과 직렬 연결되는 저항기 R1을 포함한다. 인덕터 L2와 커패시터 C2는 직렬 공진회로를 구성한다. 직렬 공진회로에서, 공진이 고주파수 f2≒360KHz에서 발생하도록 인덕터 L2의 유도성 리액턴스와 커패시터 C2의 용량성 리액턴스가 설정된다. 다이오드 D1 및 D2는 공진회로(5)에 의해 발생된 공진 전류가 램프 DL에 흐르는 부하전류 IDL 검출용의 전류검출 저항기 R2에 흐르는 것을 방지하기 위해 우회동작(bypass operation)을 수행하도록 사용된다.
도 2 내지 도 4를 참조로, 본 실시예에 따른 고압방전램프 점등장치의 점등동작이 아래에 설명된다. 점등동작은 고압펄스가 전극들 사이에 절연파괴(dielectric breakdown)를 유발시키도록 램프 DL의 전극에 걸쳐 인가되는 시동모드, 상기 전극들 사이에 절연파괴가 발생하더라도 전극에 걸리는 전압이 낮은 저전압 점등모드, 및 안정적으로 램프를 점등하기 위해 전극에 걸리는 전압도 또한 증가되는 안정점등모드를 포함한다. 이들 모드에서의 동작이 아래에 설명된다.
시동모드
램프 DL을 시동시키기 위해, 전극 사이에 절연파괴를 유발시키도록 램프 DL의 전극에 걸쳐서 고압이 인가되야만 한다. 고압방전램프 점등장치에서, 인덕터 L2와 커패시터 C2로 구성된 직렬 공진회로는 주파수 f2≒360KHz에서 공진된다. 따라서, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자 Q1 및 Q2는 도 2c에 도시된 인덕터 L2의 2차권선 N2의 출력단자전압 VN2의 공진주파수 f2∼360KHz의 1/3인 120KHz 주파수에서 약 50%의 듀티비(duty rate)로 교대로 턴온/턴턴오프된다. 이 때, 도시되지는 않으나, 스위칭 소자 Q4도 또한 스위칭 소자 Q1의 타이밍과 같은 타이밍으로 턴온/턴오프되고, 스위칭 소자 Q3도 또한 스위칭 소자 Q2의 타이밍과 같은 타이밍으로 턴온/턴턴오프된다. 더 구체적으로, 스위칭 소자 Q1 및 Q4의 쌍과 스위칭 소자 Q2 및 Q3의 쌍이 교대로 스위칭 동작을 수행한다(이하 "동작 A"로 언급함).
동작 A에 의해, 인덕터 L2의 1차권선 N1과 커패시터 C2 사이의 연결점에서 접지면에 대해 수 KV의 공진전압이 발생된다. 또한, 인덕터 L2의 2차권선 N2는 1차 권선 N1과 2차권선 N2의 권선비(turn ratio) N1:N2에 의해 공진전압을 승압시킨다. 승압된 공진전압은 고압펄스로서 고압방전램프 DL에 인가된다. 램프 DL의 전극 사이의 절연파괴가 고압펄스로 인해 발생하면, 상기 시동모드는 저전압 점등모드로 이행된다.
한편, 동작 A가 제어IC(40)에 의해 설정된 회수(예를 들어, 50회)로 반복되더라도 램프 DL의 전극 사이에 절연파괴가 발생하지 않으면, 고압펄스의 인가로 인해 고온으로 된 램프 DL를 냉각시키기 위해 800㎲동안 고압펄스의 인가가 정지된다. 800㎲동안 정지후에, 동작 A가 50회 반복된다. 상기 동작 A의 반복과 상기 정지동작을 조합함으로써 얻은 동작(이하 "동작 B"로 언급함)이 20초 동안 반복되더라도 램프 DL의 전극 사이에 절연파괴가 발생하지 않으면, 고온의 램프 DL을 냉각시키기 위해 고압펄스의 인가가 2분간 정지된다. 2분간 정지후에, 동작 B가 다시 반복된다. 20초 동안 동작 B를 반복하는 동작과 2분간 정지동작의 조합(이하 "동작 C"로 언급함)이 30분간 반복되더라도 램프 DL의 전극 사이에 절연파괴가 발생하지 않으면, 제어 IC(40)가 램프의 점등동작을 정지시킨다.
시동모드에서 램프 DL의 전극 사이에 절연파괴가 발생하는 경우가 아래에 설명된다. 램프 DL의 전극 사이에 절연파괴가 발생하면, 공진회로(5)에 의해 발생된 고압펄스도 또한 램프 DL을 통해 인덕터 L1으로 흐른다. 인덕터 L1으로 흐르는 고압펄스는 인덕터 L1의 2차권선 N2 상의 고압펄스에 의존하는 크기를 갖는 전류를 유도한다. 다이오드 D3 및 D4를 통한 유도전류의 전파정류는 검출전류 IDET를 제공하고, 상기 검출전류 IDET는 제어IC(40)에 입력되며, 이에 의해 제어IC(40)가 램프 DL의 절연파괴를 검출하도록 한다. 제어IC(40)가 램프 DL의 절연파괴를 검출하면, 상기 시동모드는 아래에 설명되는 저전압 점등모드로 이행된다.
저전압 점등모드
절연파괴 후에, 제어회로(4)는 램프 DL를 점등하기 위해, 도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자 Q1 내지 Q2의 턴온/턴오프를 제어한다.
a) 도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같이, 제어회로(4)는 스위칭 소자 Q2 및 Q3의 쌍을 턴오프시키고, 동시에, 도 3a 및 도 3d에 도시된 바와 같이 스위칭 소자 Q1 및 Q4의 쌍을 턴온시킨다. 램프 DL에 흐르는 부하전류 IDL이 도 3e에 도시된 바와 같이 소정의 전류값에 도달한 것을 전류검출 저항기 R2에 의해 검출되면, 제어회로(4)는 스위칭 소자 Q4를 턴오프시킨다. 제어회로(4)가 스위칭 소자 Q4를 턴오프시킨 후 소정의 시간에서 스위칭 소자 Q1을 턴오프시키며, 이로써 부하전류 IDL은 스위칭 소자 Q2의 바디 다이오드(미도시)→ 램프 DL→ 인덕터 L1→ 스위칭 소자 Q3의 바디 다이오드(미도시)의 경로를 통해 커패시터 C5로 되돌아간다. 따라서, 인덕터 L1에 축적된 에너지는 부하전류 IDL이 0이 되도록 방전된다. 부하전류 IDL이 0인 영교차점(zero corss point)이 전류검출 저항기 R2에 의해 검출되면, 제어회로(4)는 다시 스위칭 소자 Q1 및 Q4 쌍을 턴온시키고 전술한 바와 같은 동일한 동작을 반복한다. 이 동작은 약 수십 KHz의 고주파수에서 수행된다. 동작이 소정의 주기시간동안 반복된 후에, 다음 동작 b)가 수행된다.
b) 도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같이, 제어회로(4)는 스위칭 소자 Q1 및 Q4의 쌍을 턴오프시키고 스위칭 소자 Q2 및 Q3의 쌍을 턴온시키며, 이로써 동작 a)에서 램프 DL에 흐르는 부하전류 IDL의 방향을 역행시킨다. 도 3c 및 도 3e에 도시된 바와 같이, 제어회로(4)는 부하전류 IDL이 소정의 전류값에 도달한 것을 전류로부터 변환된 전압을 사용하여 전류검출 저항기 R2에 의해 검출되면, 스위칭 소자 Q3를 턴오프시킨다. 제어회로(4)는 또한 스위칭 소자 Q3가 턴오프된 후에 소정의 시간이 경과하면 도 3b에 도시된 바와 같이 스위칭 소자 Q2를 턴오프시키며, 이로써 부하전류 IDL은 스위칭 소자 Q4의 바디 다이오드(미도시)→ 인덕터 L1→ 램프 DL→ 스위칭 소자 Q1의 바디 다이오드(미도시)의 경로를 통해 커패시터 C5로 되돌아간다. 따라서, 부하전류 IDL는 0이 된다. 부하전류 IDL이 0인 영교차점이 전류검출 저항기 R2에 의해 검출되면, 제어회로(4)는 스위칭 소자 Q2 및 Q3의 쌍을 다시 턴온시키고 전술한 동일한 동작을 반복한다. 이 동작은 약 수십 KHz의 고주파수에서 수행된다. 동작이 소정의 주기시간동안 반복된 후에, 다음 동작 a)가 다시 수행된다.
동작 a) 및 b)는 저주파수, 예를 들어 100Hz 내지 200Hz로 교대로 전환될 수 있다. 이런 식으로, 0V 내지 60V의 저램프 전압범위에서, 즉, 램프 DL의 전극간 전압이 정격점등전압에 도달할 때까지, 램프 DL에 흐르는 부하전류 IDL을 증가시키기 도록 상기 제어가 수행되며, 이에 의해 램프 DL이 소등되는 것을 방지하면서 램프 DL를 빠르게 가열시킨다.
안정점등모드
램프 DL가 가열되고 상기 램프 DL의 전극에 걸리는 전압이 거의 정격점등전압에 도달하면, 제어회로(4)는 도 4a 내지 도 4d에 도시된 바와 같이 스위칭 소자 Q1 내지 Q4의 온 및 오프 상태 사이에서 전환된다. 이 동작이 아래에 설명된다.
A) 도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같이, 제어회로(4)는 스위칭 소자 Q2 및 Q3의 쌍을 턴오프시키고, 도 4a 및 도 4d에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자 Q1 및 Q4의 쌍을 턴온시킨다. 도 4e에 도시된 바와 같이, 부하전류 IDL이 소정의 전류값에 도달한 것을 전류검출 저항기 R2에 의해 검출되면, 제어회로(4)는 스위칭 소자 Q4를 턴오프시킨다. 부하전류 IDL가 0인 영교차점이 전류검출 저항기 R2에 의해 검출되면, 제어회로(4)는 다시 스위칭 소자 Q4를 턴온시키고 전술한 바와 같은 동일한 동작을 반복한다. 따라서, 도 4e에 도시된 바와 같이, 초핑파형을 갖는 부하전류 IDL가 램프 DL로 흐른다. 이 동작은 약 수십 KHz의 고주파수에서 수행된다. 상기 동작이 기설정된 시간주기동안 반복된 후에, 다음 동작 B)가 수행된다.
B) 도 4a 내지 도 4d에 도시된 바와 같이, 제어회로(4)는 동작 A)에서 램프 DL에 흐르는 부하전류 IDL의 방향을 역행시키도록 스위칭 소자 Q1 및 Q4의 쌍을 턴오프시키고 스위칭 소자 Q2 및 Q3의 쌍을 턴온시킨다. 도 4e에 도시된 바와 같이, 부하전류 IDL이 소정의 전류값에 도달한 것을 전류검출 저항기 R2에 의해 검출되면, 제어회로(4)는 스위칭 소자 Q3를 턴오프시킨다. 부하전류 IDL이 0인 영교차점이 전류검출 저항기 R2에 의해 검출되면, 제어회로(4)는 다시 스위칭 소자 Q3를 턴온시키고 전술한 바와 같은 동일한 동작을 반복한다. 따라서, 도 4e에 도시된 바와 같이, 동작A)에서 얻은 극성에 반대되는 극성을 갖는 초핑파형의 부하전류 IDL이 램프 DL로 흐른다. 이 동작은 약 수십 KHz의 고주파수에서 수행된다. 동작이 소정의 주기시간동안 반복된 후에, 다음 동작 A)가 다시 수행된다.
제어회로(4)는 램프 DL에 안정적인 전력을 공급하기 위해, 저주파수, 예를 들어, 100Hz 내지 200Hz로 동작 A) 와 동작 B) 사이에서 교대로 전환되며, 이에 의해 램프 DL을 안정적으로 밝힌다. 저전압 점등모드와 안정점등모드의 동작에 있어서, 제어회로(4)는 램프 DL이 도 5에 도시된 바와 같이 램프전력 Wla 및 램프전압 Vla 사이의 관계를 만족시키도록 램프 DL에 공급되는 전원을 제어한다. 이 제어는 램프 DL이 소등되는 것을 방지하면서 저전압 점등모드를 안정점등모드로 전환하게 한다.
전술한 점등동작의 실행은 램프 DL이 시동되게 하여 점등을 안정적으로 이끌도록 한다.
실시예에서, 공진회로(5)의 공진주파수 f2는 360KHz로 설정된다. 그러나, 공진주파수 f2는 상기 값에 제한되지 않는다. 공진회로(5)는 유도성 리액턴스 및 용량성 리액턴스를 적절히 변경함으로써 또 다른 주파수에서 공진될 수 있다.
상술한 고압방전램프 점등장치에 따르면, 공진회로(5)는 스위칭 소자 Q1 내지 Q4의 스위칭 주파수의 3배의 주파수에서 공진하므로, 인덕터 L2는 공진이 고주파수에서 수행되더라도 감소될 수 있다. 따라서, 고압방전램프 점등장치는 축소될 수 있다. 스위칭 소자 Q1 내지 Q4의 스위칭 주파수가 공진회로(5)의 공진주파수에 대해 높아질 필요는 없으므로, 램프 DL의 절연파괴에 필요로 하는 고전압이 종래 램프의 전압과 동일한 수준으로 유지될 수 있다.
조명기구에 고압방전 점등장치와, 금속 할로겐화물 램프, 고압 수은증기램프, 또는 고압 나트륨 증기 램프와 같이 상기 고압방전 점등장치에 의해 밝혀지는 고압방전램프가 제공되면, 천장에 배열되는 파워트랙 등의 작은 공간내부에 설치될 수 있는 컴팩트한 조명기구가 제공될 수 있다.
제 2 실시예
도 6은 본 발명에 따른 고압방전램프 점등장치의 제 2 실시예의 회로도이다. 이 실시예에 따른 고압방전램프 점등장치는 점등회로의 구성에서 제 1 실시예의 고압방전램프 점등장치와는 다르다. 더 구체적으로, 제 2 실시예에서, 제 1 실시예에서의 점등회로(3)의 스위칭 소자 Q3 및 Q4가 커패시터 C3 및 C4로 대체되고, 구동회로(42)와 제어회로(4)의 전류검출 저항기 R2가 제거된다.
제 2 실시예에 따른 점등회로(7)에서, AC 전원을 램프 DL에 공급하기 위해 정류회로(2)로부터 공급되는 DC 전원을 AC 전원으로 변환시키기 위한 스위칭 소자 Q1과 Q2 및 커패시터 C3와 C4로 구성되는 하프 브리지(half-bridge) 회로가 구성된다. 각각의 스위칭 소자 Q1와 커패시터 C3의 일단은 DC 전원의 고전위 측에 연결된다. 스위칭 소자 Q1의 타단과 스위칭 소자 Q2의 타단은 서로 직렬 연결된다. 커패시터 C3의 타단과 커패시터 C4의 타단은 서로 직렬 연결된다. 스위칭 소자 Q2의 일단과 커패시터 C4의 타단은 접지면에 연결된다. 램프 DL에 흐르는 부하전류 IDL을 제어하기 위해, 인덕터 L1이 커패시터 C3와 C4 사이의 연결점 및 부하 DL 사이의 램프 DL에 직렬 연결된다. 램프 DL에 흐르는 부하전류 IDL의 맥동성분을 제거하기 위해, 커패시터 C1이 램프 DL에 병렬 연결된다.
공진회로(5)의 구성은 제 1 실시예의 구성과 동일하다. 공진회로(5)는 인덕터 L2, 커패시터 C2, 및 저항기 R1을 포함한다. 제 2 실시예에서, 인덕터 L2의 유도성 리액턴스와 커패시터 C2의 용량성 리액턴스는 공진주파수 f2가 약 240KHz이도록 설정된다.
제어회로(8)는 소정의 동작을 달성하도록 점등회로에 포함된 스위칭 소자 Q1 및 Q2를 제어하고, 제어IC(40)와 구동회로(41)를 포함한다. 제어IC(40)는 디지털 산술연산처리를 수행하는 마이크로컴퓨터 등으로 구성된다. 구동회로(41)는 제어IC(40)로부터의 제어신호출력을 기초로 하여 스위칭 소자 Q1 내지 Q4를 제어하는 드라이버 IC로 구성된다.
제 2 실시예에 따른 고압방전램프 점등장치의 점등동작은 도 7a 내지 도 7c 및 도 8a 내지 도 8c를 참조로 설명된다. 제 1 실시예에서와 같이 제 2 실시예에서는, 램프 DL을 점등하기 위해 시동모드, 저전압 점등모드 및 안정점등모드가 연이어 실행된다.
시동모드
램프 DL을 구동시키기 위해, 전극 사이의 절연파괴를 유발하도록 고압펄스가 램프 DL의 전극에 걸쳐서 인가되어야만 한다. 도 7c에 도시된 바와 같이, 고압방전램프 점등장치에서, 공진회로(5)의 인덕터 L2와 커패시터 C2에 대한 공진주파수 f2는 240KHz이다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자 Q1 및 Q2는 각각 공진주파수 f2의 1/2인 fsw1=120KHz 주파수에서 약 40% 및 약 60%의 듀티비로 교대로 턴온/턴오프한다. 동작은 램프 DL의 전극들 사이에서 절연파괴를 유발하도록 제 1 실시예에서와 같이 제어IC(40)에 의해 설정된 회수(50회)로 반복된다. 제 1 실시예에서와 같이 램프 DL의 절연파괴가 발생하면, 시동모드에서 저전압 점등모드로 이행된다. 제 2 실시예에서 저전압 점등모드에서의 동작은 기본적으로 제 1 실시예에서의 동작과 동일하나, 스위칭 소자 Q3 및 Q4의 스위칭 동작이 수행되지 않는 것이 제 1 실시예와 다르다. 그러므로, 저전압 점등모드의 설명은 여기서 생략한다.
안정점등모드
안정점등모드에서, 제어회로(8)는 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이 스위칭 소자 Q1 및 Q2의 스위칭 제어를 수행한다. 상기 동작이 아래에 설명된다.
A) 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 제어회로(8)는 스위칭 소자 Q2를 턴오프시키고 스위칭 소자 Q1을 턴온시킨다. 제어회로(8)가 스위칭 소자 Q1을 턴온시킨 후에, 부하전류 IDL이 소정의 전류값에 도달한 것을 전압으로 변환되는 검출전류 IDET에 의해 검출되면, 제어회로(8)는 스위칭 소자 Q1을 턴오프시킨다. 또한, 부하전류 IDL이 0으로 감소되는 것이 검출되면, 제어회로(8)는 스위칭 소자 Q1을 다시 턴온시킨다. 따라서, 도 8c에 도시된 바와 같이, 초핑파형의 부하전류 IDL이 램프 DL로 흐른다. 상기 동작은 기설정된 시간주기동안 반복되며, 다음 동작 B)가 수행된다.
B) 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 제어회로(8)는 스위칭 소자 Q1을 턴오프시키고, 스위칭 소자 Q2를 턴온시킨다. 스위칭 소자 Q2가 턴온된 후, 그리고 부하전류 IDL이 소정의 전류값에 도달한 것을 검출전류 IDET에 의해 검출된 후에, 제어회로(8)는 스위칭 소자 Q2를 턴오프시킨다. 부하전류 IDL이 0이 되는 것을 감지하면, 제어회로(8)는 스위칭 소자 Q2를 다시 턴온시킨다. 따라서, 동작 A)에서의 극성에 반대되는 극성을 갖는 초핑파형의 램프전류 IDL이 도 8c에 도시된 바와 같이 램프 DL로 흐른다. 상기 동작은 소정의 시간주기동안 반복된 후에, 동작 A)가 다시 수행된다.
제어회로(8)는 램프 DL에 안정적인 전원을 공급하기 위해, 저주파수, 예를 들어, 100Hz 내지 200Hz로 동작 A) 및 동작 B) 사이에서 교대로 수행한다. 이러한 점등동작은 램프 DL을 신뢰할 수 있게 점등하도록 한다.
도 6의 회로도에 도시된 바와 같이, 이 실시예에는 인덕터 L2와 커패시터 C2로 구성된 직렬 공진회로와 인덕터 L1과 커패시터 C1으로 구성된 직렬 공진회로가 제공된다. 인덕터 L1은 램프의 점등동안 과도한 전류가 램프 DL에 흐르는 것을 방지하도록 수백 μH 내지 수 mH 내에 있는 인덕턴스를 갖는다. 커패시터 C1은 램프 DL의 점등동안 램프 DL에 흐르는 부하전류 IDL의 맥동성분을 제거하기 위해 수백 ㎋ 내지 수 ㎌ 내에 있는 커패시턴스를 갖는다. 이런 이유로, 인덕터 L1과 커패시터 C1으로 구성된 직렬 공진회로의 공진주파수는 약 수 KHz이다. 공진주파수는 스위칭 소자 Q1 및 Q2의 시동모드에서 스위칭 주파수 fsw1보다 상당히 더 낮기 때문에, 공진주파수는 스위칭 주파수에 의해 영향받지 않는다. 예를 들어, L1이 700μH이고 C1이 220㎋로 설정되면, 과도전류가 램프 DL에 흐르는 것이 방지될 수 있고, 맥동성분도 또한 제거될 수 있다. 또한, 인덕터 L1과 커패시터 C1으로 구성된 직렬 공진회로의 공진주파수 f1은 12KHz이며, 따라서 공진주파수 f1은 시동모드에서의 스위칭 주파수 fsw1=120KHz 보다 상당히 더 작아질 수 있다. 어떠한 부하도 없는 동작에서의 인덕터 L1과 커패시터 C1으로 구성된 직렬 공진회로의 영향을 제거하기 위해, 상기 직렬 공진회로의 공진주파수 f1은 바람직하기로는 시동모드에서의 스위칭 주파수 fsw1의 1/2 이하이다.
상술한 고압방전램프 점등장치에 따르면, 종래 기술에서 상당히 축소되기 어려웠던 공진회로(5)의 인덕터 L2의 크기가 줄어들 수 있다. 또한, 스위칭 소자 Q1 내지 Q4의 스위칭 주파수는 높아질 필요가 없기 때문에, 램프 DL의 절연파괴에 필요로 하는 고전압이 종래 램프의 전압과 동일한 수준으로 유지될 수 있다.
제 3 실시예
도 9는 본 발명에 따른 고압방전램프 점등장치의 제 3 실시예의 회로도이다. 제 3 실시예의 회로구성은 기본적으로 제 1 실시예의 구성과 동일하다. 차이점은 전압을 검출할 수 있도록 인덕터 L1과 램프 DL 사이의 연결점에서의 전압이 제어회로(4)의 제어IC에 입력된다는 것이다.
제 3 실시예의 동작은 도 10a 내지 도 10e 및 도 11을 참조로 아래에 설명된다.
도 10a 및 도 10d는 스위칭 소자 Q1 및 Q4의 쌍이 스위칭 주파수 fsw1에서 40%의 온듀티비(on-duty ratio)로 턴온/턴오프될 때 구동회로(41 및 42)에서 스위칭 소자 Q1 및 Q4로의 구동신호 Q1 및 Q4의 출력을 도시한 것이다. 도 10b 및 도 10c는 스위칭 소자 Q2 및 Q3의 쌍이 스위칭 주파수 fsw1에서 60%의 온듀티비(on-duty ratio)로 교대로 턴온/턴오프될 때 구동회로(41 및 42)에서 스위칭 소자 Q2 및 Q3로의 구동신호 Q2 및 Q3의 출력을 도시한 것이다. 도 10e는 인덕터 L2의 2차권선으로부터의 단자전압 VN2 출력을 도시한 것이다. 제 3 실시예에서 조차도, 출력단자전압 VN2의 주파수는 구동신호 Q1, Q2, Q3, 및 Q4의 스위칭 주파수 fsw1의 정수배이다.
도 11은 스위칭 주파수 fsw1이 변하는 가변범위(fsw11 내지 fsw12), 상기 스위칭 주파수 fsw1의 4배의 주파수가 상기 스위칭 주파수 fsw1의 변경에 따라 변할 수 있는 가변범위(4×fsw11 내지 4×fsw12), 및 공진회로(5)에 흐르는 전류가 변하는 주파수에 따라 좌표화되는 도면이다.
스위칭 소자 Q1 및 Q4의 쌍이 스위칭 주파수 fsw1에서 40%의 온듀티비로 교대로 턴온/턴오프될 때, 그리고 스위칭 소자 Q2 및 Q3의 쌍이 스위칭 주파수 fsw1에서 60%의 온듀티비로 교대로 턴온/턴오프될 때, 40%의 온듀티비와 DC 전원 전압의 진폭과 동일한 진폭을 갖는 방형파 전압(즉, 정류회로(2)의 커패시터 C5의 전압)이 스위칭 소자 Q1 및 Q2 사이의 연결점에서 발생된다. 방형파는 스위칭 주파수 fsw1보다 2배, 3배, 4배, 6배,…인 주파수 성분들을 포함한다. 도 11은 스위칭 주파수 fsw1의 4배의 주파수를 갖는 방형파를 도시한 것이다.
스위칭 주파수 fsw1의 가변범위의 하한 fsw11은 공진회로(5)의 공진주파수 f2의 1/4 이상으로 설정되고, 스위칭 주파수 fsw1은 가변범위에서 상한 fsw12에서 하한 fsw11까지 변경된다. 이 경우, 인덕터 L2에서 램프 DL로 공급되는 고압펄스의 주파수는 4×fsw12에서 4×fsw11까지 변한다. 스위칭 주파수 fsw1은 공진회로(5)의 임피던스의 주파수 특성에 의해 감소되므로, 공진전류는 스위칭 주파수 fsw1의 감소에 따라 증가한다. 공진전류의 증가함에 따라 점차적으로 높아지는 전압을 갖는 고압펄스가 얻어질 수 있다. 이 실시예에서, 스위칭 주파수는 고주파수에서 저주파수로 변하더라도, 스위칭 주파수는 역으로 변할 수 있다.
제 4 실시예
본 발명에 따른 고압방전램프 점등장치의 제 4 실시예의 동작은 아래의 도 12 및 도 13을 참조로 설명된다. 도 12a 내지 도 12e는, 도 1 또는 도 9에 도시된 회로의 시동모드에서, 상기 스위칭 소자 Q1 및 Q4의 쌍과 스위칭 소자 Q2 및 Q3의 쌍이 스위칭 주파수 fsw1에서 그리고 50%의 듀티비로 교대로 턴온/턴오프할 때의 스위칭 소자 Q1 내지 Q4의 구동신호와 인덕터 L2의 2차권선 N2의 출력단자전압 VN2을 도시한 것이다.
도 13은 스위칭 주파수 fsw1이 변경되는 가변범위(fsw11 내지 fsw12), 상기 스위칭 주파수의 3배의 주파수가 상기 스위칭 주파수 fsw1의 변경에 따라 변할 수 있는 가변범위(3×fsw11 내지 3×fsw12), 및 공진회로(5)에 흐르는 전류가 주파수 변경에 따라 좌표화되는 그래프이다.
스위칭 소자 Q1 및 Q4의 쌍과 스위칭 소자 Q2 및 Q3의 쌍이 50%의 듀티비로 교대로 턴온/턴오프할 때, 50%의 듀티비와 DC 전원전압(즉, 정류회로(2)의 커패시터 C5의 전압)의 진폭과 동일한 진폭을 갖는 방형파 전압이 스위칭 소자 Q1 및 Q2 사이의 연결점에 의해 발생된다. 방형파는 주파수 fsw1의 홀수배의 주파수 성분을 포함한다. 제 4 실시예는 스위칭 주파수 fsw1의 3배의 주파수를 갖는 방형파를 도시한 것이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 스위칭 주파수 fsw1이 공진회로(5)의 공진주파수 f2의 1/3을 포함하도록 상기 스위칭 주파수 fsw1이 상한 fsw12에서 하한 fsw11까지 변하면, 공진회로(5)에 흐르는 공진전류의 전류값은 스위칭 주파수의 3배의 주파수(3×fsw11)가 주파수(3×fsw12)로부터 공진주파수 f2로 접근함에 따라 증가한다. 따라서, 고압펄스의 전압이 증가한다. 스위칭 주파수의 3배의 주파수가 공진주파수 f2를 지나 3×fsw11에 근접하면, 공진회로(5)에 흐르는 공진전류의 전압이 감소된다. 공진전류의 전압감소로서 전압이 감소되는 고압펄스가 얻어질 수 있다. 스위칭 주파수 fsw1의 가변범위의 양단인 하한 fsw11 및 상한 fsw12는 공진회로(5)의 공진주파수가 공진회로(5)를 구성하는 부품의 특성으로 인한 변동으로 인해 또는 고압방전램프 점등장치에서 램프까지 뻗어있는 출력라인의 표유용량(stray capacity)으로 인해 변하더라도 안정적인 고압펄스가 달성될 수 있는 값으로 바람직하게 설정된다. 제 4 실시예에서, 고압펄스가 스위칭 주파수 fsw1의 3배의 주파수에서 발생되는 경우를 상술하였다. 그러나, 전압펄스는 스위칭 주파수의 홀수배(5배 이상)의 주파수에서 발생될 수 있다.
스위칭 주파수 fsw1를 변경시키기 위한 수단으로서, 아날로그 산술연산처리를 수행하도록 동작될 수 있는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)와 같은 디지털 산술연산처리 또는 아날로그 IC를 수행할 수 있는 마이크로컴퓨터가 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 14에 도시된 바와 같이, 마이크로컴퓨터가 사용되면, 스위칭 주파수 fsw1은 불연속적으로 그리고 계단식으로 변경될 수 있다. 스위칭 주파수 fsw1은 고주파수에서 저주파수로의 일방향으로 변경될 수 있을 뿐만 아니라 중간지점에서 다시 증가될 수 있고, 주파수변경 시간도 자유롭게 제어될 수 있다. 한편, 스위칭 주파수 fsw1이 아날로그 IC를 사용하여 변경되면, 상기 주파수는 계단식이 아니라 연속적으로 변경될 수 있으며, 이에 의해 더 정확한 주파수 제어를 제공한다.
제 5 실시예
본 발명에 따른 고압방전램프 점등장치의 제 5 실시예의 동작이 아래에 설명된다. 제 5 실시예에서는, 도 15에 도시된 바와 같이, 제어IC(40)가 인덕터 L1에 제공된 2차권선으로부터의 검출전류 IDET에 따라 시동모드에서 저전압 점등모드로 스위칭 시간을 변경할 수 있도록 설계된다.
인덕터 L1의 2차권선으로부터의 검출전류 IDET가 소정의 값을 초과하면, 비교기(comparator)(43)는 램프 DL가 밝혀진 것을 나타내는 신호를 출력한다. 상기 출력신호는 소정의 주기시간이 경과하면 비교기(43)의 출력부에 연결된 저전압 점등모드 스위칭 회로(44)에 의해 제어IC(40)로 전송된다. 제어IC(40)가 비교기(43)로부터 신호출력을 수신하면, 제어IC(40)는 시동모드에서 저전압 점등모드로 동작을 전환한다. 스위칭 시간은 저전압 점등모드 스위칭 회로(44)에서 저항기의 저항 및/또는 커패시터의 정전용량을 변경함으로써 제어될 수 있다. 이런 식으로, 램프 DL이 시동된 후에 소정의 주기시간이 경과하면 상기 시동모드는 저전압 점등모드로 전환될 수 있다.
안정적인 조명모드 스위칭 회로(45)는 램프 DL의 전극에 걸쳐있는 전압이 정격점등전압과 거의 동일한 값까지 승압되면 상기 저전압 점등모드가 상기 안정적인 조명모드로 전환되도록 비교기(43)의 출력부에 연결된다. 안정점등모드로의 전환시간도 또한 안정점등모드 스위칭 회로(45)에서 저항기의 저항 및/또는 커패시터의 정전용량을 변경함으로써 제어될 수 있다. 램프 DL의 점등상태를 검출하기 위한 수단은 인덕터 L1의 2차권선의 검출전류 IDET에 한정되지 않으며 램프 DL의 점등상태를 검출할 수 있는 임의의 수단들도 사용될 수 있다.
제 6 실시예
도 16은 제 5 실시예에 따른 고압방전램프 점등장치에 사용된 공진회로(5)의 변형을 도시한 것이다. 도 17 및 도 18은 각각 공진회로(5)의 구조도 및 설계도이다. 공진회로(5)에서, 인덕터 L2는 도 17에 도시된 바와 같은 변압기 구조를 사용하고, 커패시터 C2는 N1회 감은 1차권선 N1과 N2회 감은 2차권선 N2 사이의 중간지점에 연결된다. 공진회로(5)의 사용으로, 램프 DL을 시동시키기 위한 고압펄스는 변압기 L2에서 1차권선 N1과 2차권선 N2 사이의 중간지점에 의해 발생된 전압의 (N1+N2)/N2 배의 전압이 될 수 있고, 고전압을 갖는 고압펄스가 발생될 수 있다.
변압기 L2에서 1차권선과 2차권선의 권선비가 1:N(N>1)으로 주어지는 경우가 본 명세서에서 고려된다. 전압 Vo을 갖는 고압펄스를 램프 DL에 공급하기 위해, 공진회로(5)의 공진전압으로서, 권선비가 1:1이면 전압 Vo/2가 발생되어야만 하거나, 권선비가 1:N이면 전압 Vo/(N+1)이 발생되어야만 한다. 이 경우, N>1이 만족되므로, 권선비가 1:N(N>1)으로 주어지면, 발생되는 공진전압은 낮아질 수 있고, 공진전류는 공진전압과 같이 감소될 수 있다. 따라서, 공진회로(5)에 흐르는 전류의 값이 작아질 수 있고 적은 정전용량을갖는 컴팩트한 커패시터가 사용될 수 있다.
변압기 L2의 구조가 도 17에 도시되어 있으며, 1차권선 N1으로서 사용되는 동선(113), 2차권선으로서 사용되는 동선(114), 상기 동선(113 및 114)이 감겨있는 코어(111), 상기 코어(111)를 지지하는 보빈(bobbin)(112), 보호테이프(110), 감겨진 동선의 층들을 서로 절연시키는 코일 중간층 테이프(115), 코일 테이프(116), 코어 테이프(117), 크리페이지 표면 테이프(Creepage surface tape)(118) 및 보호 테이프(119)를 포함한다.
도 19는 공진회로(5)의 또 다른 변형을 도시한 것이다. 이 공진회로(5)는 변압기 L2에서 1차권선 N1과 2차권선 N2 사이의 연결점이 스위칭 소자 Q1 및 Q2 사이의 연결점에 연결될 수 있도록 설계된다. 이 구성으로, 예를 들어, 전압 Vo를 갖는 고압펄스가 변압기 L2의 2차권선 N2의 출력단자에 공급되면, 공진회로(5)는 고압펄스의 전압 Vo의 1/N배의 공진전압만을 발생시키는 것으로도 충분하다.
공진회로(5)의 공진주파수는 변압기 L2에 1차권선 N1, 커패시터 C2, 및 저항기 R1으로 구성된 직렬 공진회로에 의해 결정된다. 실제로 표유용량은 변압기 L2와 램프 DL을 연결시키기 위한 연결선상에 발생되므로, 공진주파수는 표유용량의 영향으로 인해 변경될 수 있다. 또한, 공진회로(5)에서, 커패시터 C2의 일단은 변압기 L2에서 1차권선 N1과 2차권선 N2 사이의 연결점에 연결되고, 저항기 R1은 커패시터 C2의 타단에 연결된다. 그러나, 커패시터 C2 및 저항기 R1이 반대로 연결되더라도, 전기적 특성은 변하지 않는다. 따라서, 커패시터 C2와 저항기 R1이 반대로 연결될 수 있다.
제 7 실시예
본 발명에 따른 고압방전램프 점등장치의 제 7 실시예가 아래에 설명된다. 도 1에 도시된 회로로 구성된 고압방전램프 점등장치에서, 공진회로(5)의 공진주파수는 400KHz로 설정되고, 이 때 변압기 L2의 1차측 인덕턱스는 430μH로 설정된다. 변압기 L2의 1차권선 N1은 리츠선(litz wire)으로 구성되고, 2차권선 N2는 단선(single wire)으로 구성된다. 변압기의 코어가 EE-19.4로 주어지고, 1차권선 N1이 단선으로 구성될 때의 특성과 1차권선 N1이 리츠선으로 구성될 때의 특성이 서로 비교되는 경우에, 표 1 내지 표 3에 도시된 바와 같은 비교결과를 얻는다.
변압기의 인덕턴스
권선 L1(μH) L1+L2(μH)
N1 N2 100kHz 400kHz 100kHz 400kHz
단선 단선 386.2 434.7 1950 2240
리츠선 단선 375.7 426.0 1890 2200
1차권선의 저항
권선 저항(Ω)
N1 N2 DC 100kHz 400kHz
단선 단선 0.87 1.91 21.4
리츠선 단선 1.48 1.75 10.3
1차권선과 2차권선의 저항
권선 저항(Ω)
N1 N2 DC 100kHz 400kHz
단선 단선 2.14 10.1 155.4
리츠선 단선 2.81 4.98 66.1
DC 바이어스의 인가에서, 단선을 사용한 1차권선의 저항은 리츠선을 사용한 저항보다 작다. 그러나, 공진주파수에서, 리츠선을 사용한 1차권선 N1의 저항은 단선을 사용한 저항보다 더 작다. 램프 DL을 점등하기 위한 고압펄스는 1KV 이상의 고압을 가져야만 하며, 따라서 공진주파수에서의 저항성분은 가능한 한 낮게 설정되어야만 한다. 이와는 대조적으로, 램프 DL이 밝혀지는 동안 변압기 L2에 흐르는 전류는 수백 Hz 이하의 주파수를 갖는 방형파상의 고주파수 맥동을 중첩시킴으로써 형성된 파형을 갖는다. 따라서, DC 바이어스의 인가에서 공진성분이 작아지지 않으면, 변압기 L2에 의해 발생된 열이 증가된다.
일반적으로, 직경이 서로 동일한 단선과 리츠선을 비교할 때, 단선의 도전성 단면적이 리츠선의 도전성 단면적보다 더 크고, 리츠선의 표면적이 단선의 표면적보다 더 크다. 공진회로는 변압기 L2의 1차권선 N1을 포함하므로, 공진동안 저항은 단지 1차권선 N1에서 감소되는 것이 필수적이다. 램프 DL이 밝혀진 후에, 전류가 흐르는 2차권선 N2는 저주파수에서 작은 저항값을 가지는 것이 필수적이다. 따라서, 이 구성으로, 고전압을 갖는 고압펄스의 안정적인 발생과 고압방전 램프의 점등에서의 열발생의 억제가 동시에 구현될 수 있다.
제 8 실시예
본 발명에 따른 고압방전램프 점등장치의 제 8 실시예가 도 20을 참조로 아래에 설명된다.
제 8 실시예와 이하의 실시예에서는, 제 7 실시예에서 설명된 고압방전램프 점등장치를 구성하는 전자부품을 인쇄회로기판상에 장착할 시에 소형화를 구현하기 위한 기술을 설명한다. 제 1 내지 제 7 실시예에서 설명된 기술들과 제 8 실시예 및 이하의 실시예에서의 기술들의 조합으로 점등장치의 한층 더한 소형화를 구현할 수 있다.
도 20은 도 1, 도 6 등에 도시된 회로를 구성하는 전자부품 장착의 일실시예를 도시한 것이다. 전자부품은 주회로기판(10), 제 1 보조회로기판(11), 및 제 2 보조회로기판(12) 상에 분산 장착된다. 도 20에 도시된 바와 같이, 제 1 보조회로기판(11)과 제 2 보조회로기판(12)은 소정의 간격으로 주회로기판(10)에 수직하게 수직배열된다. 도 1 등에 도시된 회로의 전자부품들 중에, 인덕터 L1, 커패시터 C1, 인덕터 L2, 인덕터 L3, 커패시터 C5, 및 커패시터 C2(미도시)가 주회로기판(10)상에 장착되고, 제어IC(40), 역률보정 제어회로(6) 및 브리지 정류기 DB가 제 1 보조회로기판(11)상에 장착되며, 스위칭 소자 Q1 내지 Q4 및 구동회로(41 및 42)가 제 2 보조회로기판(12)상에 장착된다.
이 배열은 열 영향을 피해야 하는 스위칭 소자 Q1 내지 Q4와 같은 반도체 부품이 제 1 및 제 2 보조회로기판(11,12)상에 분산 장착되고, 비교적 큰 열 값을 갖는 저항, 쵸크 코일 등이 주회로기판(10)상에 장착되는 전자부품에 의해 발생된 열 사이의 상호영향을 고려하여 이루어진다. 또한, 잡음이 고려되어야만 하는 경우, 전자부품은 상기 전자부품들의 배열을 적절히 변경함으로써 장착될 수 있다.
점등장치는 바람직하게는 약 20 내지 40V의 소비전력을 갖는 램프 DL를 점등시킬수 있으며, 상기 램프 DL에는 고압방전 램프방전장치의 모든 전자부품들이 폭 W=70㎜ 및 길이 L=77㎜를 갖는 주회로기판(10)상에 장착된다.
특히, 제 8 실시예는 소형장착에 있어 높이와 악영향을 제어하기 위한 소자들인 보조회로기판(11,12)이 주회로기판(10)의 부품면내에 직접 삽입되고 연결될 수 있는 구조를 갖는다. 따라서, 점등장치는 높이가 줄어들 수 있다. 이러한 장착구조에서, 부품은 주회로기판(10)의 하부 솔더면으로부터 돌출한 부품 리드는 기판의 하부면으로부터 D=3㎜로 확장되어 있는 공간에서 처리된다. 가장 높은 부품에서 기판의 하부면으로부터 거리(D=3㎜)를 갖는 레벨까지의 높이 H는 26㎜ 이하로 된다.
이런 식으로, 열 영향을 피해야 하는 반도체 부품이 보조회로기판(11 및 12)상에 장착된다. 보조회로기판(11 및 12)은 저항 및 쵸크 코일과 같이 큰 열을 발생하는 열방출 부품을 피하도록 주회로기판(10)의 외주변에 배열되어, 반도체 부품이 열적 영향을 받지 않을 수 있다.
도 21a 내지 도 21c는 보조회로기판(11) 및 주회로기판(10) 사이의 연결부를 도시한 도면이다. 도 21a에 도시된 바와 같이, 두께방향으로 주회로기판(10)을 완전히 관통하고, 보조회로기판이 삽입되는 슬릿 S가 주회로기판(10)에 형성된다. 슬릿 S에서, 도 21에 도시된 보조회로기판(11)의 두께 d와 거의 동일한 제 2 슬릿폭 B를 갖는 부분 및 상기 제 2 슬릿폭 B보다 더 큰 제 1 슬릿폭 A를 갖는 부분이 형성된다. 각각 제 2 슬릿폭 B를 갖는 2개 부분은 제 1 슬릿폭 A를 가지고 슬릿 S내의 중앙에 위치한 부분을 사이에 끼우도록 형성되고 된다. 보조회로기판(11)이 슬릿 S에 삽입되면, 보조회로기판(11)은 주회로기판(10)에 수직하게 보유될 수 있다. 보조회로기판(11)상에 형성된 단자 패드 P와 함께 솔더되는 복수의 단자 패드 P가 주회로기판(10)의 (부품이 배열되는 면이 아닌) 솔더면에 있는 제 1 슬릿폭 A를 갖는 부분 부근에 형성된다. 이런 식으로, 복수의 단자 패드 P가 제 2 슬릿폭 B를 갖는 부분 부근이 아니라 제 1 슬릿폭 A를 갖는 부분 부근에 형성되고, 따라서 보조회로기판(11) 측상의 단자 패드 P는 보조회로기판(11)이 주회로기판(10)에 삽입될 때 주회로기판(10)에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 21c는 보조회로기판(11)의 일면상에 형성된 단자 패드 P를 도시한 것이다. 그러나, 복수의 단자 패드가 대향면상에 배열된다. 단자 패드 P는 주회로기판(10)에 삽입되도록 하단측에 배열된다.
보조회로기판(11)을 주회로기판(10)에 연결시키는 단계에서, 상기 보조회로기판(11)이 슬릿 S에 삽입되어 상기 보조회로기판(11)의 하부에 있는 단자 패드 P가 상기 주회로기판(10)의 솔더면을 향해 돌출된다. 이런 식으로, 제 2 슬릿폭 B를 각각 갖는 부분은 사이에 삽입된 보조회로기판(11)을 단단히 보유하여 상기 보조회로기판(11)을 고정시킨다. 주회로기판(10)이 솔더조에 침지되는 한편, 보조회로기판(11)이 제 2 슬릿폭 B를 각각 갖는 부분 사이에 보유되면, 보조회로기판(11)과 주회로기판(10)을 서로 연결시키기 위해 보조회로기판(11)이 주회로기판(10)상에 납땜된다.
도 21a에 도시된 형태를 갖는 슬릿 S가 주회로기판(10)에 형성된다. 이러한 배열은 주회로기판(10)과 보조회로기판(11)을 서로 연결시키기 위해 보조회로기판(110이 직접 주회로기판(10)에 삽입되게 한다. 또한, 보조회로기판(11)과 주회로기판(10) 사이의 솔더링이 주회로기판(10)의 솔더면에 형성되기 때문에, 솔더가 주회로기판(10)의 부품면에까지 빨아들여지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 보조회로기판(11)상에 장착된 전자부품이 주회로기판(10)의 부품면에 거의 근접한 위치에 배열될 수 있어, 고압방전램프 점등장치는 크기가 더 줄어들 수 있다. 또한 솔더링 단계에서, 보조회로기판(11)을 주회로기판(10)에 수직하게 보유하기 위한 큰 스케일의 지그(jig) 등이 없이도 보조회로기판(11)을 주회로기판(10)에 고정시킴으로써 얻은 구조물을 솔더조에 그대로 흘릴 수 있다. 따라서, 제조공정을 단순화하고 비용절감에 도움이 되는 이점이 달성될 수 있다. 또한, 상기 솔더조에 구조물을 흘리는 단계에서 주회로기판(10)과 보조회로기판(11) 사이의 솔더링과 상기 주회로기판(10)상에 장착된 전자부품의 리드 단자의 솔더링이 동시에 수행될 수 있다. 따라서, 솔더링 단계가 더 간단해질 수 있다.
제 8 실시예에서, 제 2 슬릿폭 B를 갖는 부분은 보조회로기판(11)의 두께 d와 거의 동일한 두께를 갖는다. 그러나, 상기 부분은 보조회로기판(11)의 두께 d보다 폭이 더 작을 수 있다. 제 2 슬릿폭 B를 각각 갖는 2개 부분이 슬릿 S에 형성되더라도, 제 2 슬릿폭 B를 갖는 한 부분만이나 제 2 슬릿폭 B를 각각 갖는 3 이상의 부분이 형성될 수 있다. 상기 복수의 부분이 형성되면, 보조회로기판(11)이 주회로기판(10)의 복수개의 부분들 사이에 보유된다. 따라서, 보조회로기판(11)이 안정적으로 보유될 수 있으며 보조회로기판(11)과 주회로기판(10) 사이의 솔더부상의 스트레스가 분산될 수 있다. 또한, 각각 제 2 슬릿폭 B를 갖는 부분은 슬릿 S의 중앙에 한정되지 않으며 상기 부분은 슬릿 S의 양단 또는 일단에만 형성될 수 있다. 그러나, 바람직하기로 각각 제 2 슬릿폭 B를 갖는 부분은 보조회로기판의 중간부분에서 길이방향으로 상기 보조회로기판을 지지하기 위한 위치에 형성된다. 상기 부분이 이러한 위치에 형성되면, 진동과 같은 스트레스에 대항하여 보조회로기판을 지지하는 부분은 보조회로기판의 길이방향으로 보유력(스트레스 분포)을 균일하게 할 수 있고 이러한 진동과 같은 스트레스가 균일하게 흡수될 수 있다. 따라서, 솔더 조인트부가 주회로기판의 하부면(일면)에만 형성될 수 있다.
제 9 실시예
본 발명에 따른 고압방전램프 점등장치의 제 9 실시예가 도 22a 내지 도 24b를 참조로 아래에 설명된다.
제 9 실시예에서, 보조회로기판의 하부에 형성된 단자 패드 P와 보조회로기판(11)상에 장착된 전자부품(미도시) 사이에 돌기부가 형성된다. 보조회로기판(11)의 상부면과 하부면 양면에 상기 돌기부가 형성된다. 상기 돌기부는 상기 보조회로기판(11)이 주회로기판(10)에 삽입될 때 상기 주회로기판(10)의 장착면과 접촉하게 되어, 상기 보조회로기판(11)을 상기 주회로기판(10)에 삽입할 때 상기 보조회로기판(11)은 소정의 높이로 고정된다. 상기 돌기부는 상부면과 하부면 모두에 형성되므로, 상부면과 하부면 양면의 돌기부가 상기 주회로기판(10)과 접촉하도록 상기 보조회로기판(11)이 상기 주회로기판(10)에 삽입되면, 상기 보조회로기판(11)이 상기 주회로기판(10)에 거의 수직하게 상기 주회로기판(10)에 고정될 수 있다.
도 22a에 도시된 구조에서, 보조회로기판(11)의 상부면과 하부면 양면을 관통하는 구멍(13)이 보조회로기판(11)의 하부상에 형성된 단자 패드 P와 상기 보조회로기판상에 장착된 전자부품 사이 공간에 형성된다. 수직보유로드(perpendicular holding rod)(14)(상기 로드(14)는 주회로기판(10)상에서 보조회로기판(11)에 인접한 부품들과 접촉하지 않도록 소정의 길이를 가짐)를 구멍(13)에 삽입함으로써 돌기부를 형성한다. 수직보유로드(14)의 형태는 특정 형태로 한정되지 않는다. 그러나, 수직보유로드(14)가 구멍(13)에 느슨하게 끼워지면, 상기 수직보유로드(14)는 상기 구멍(13)에서 빠질 수 있다. 이런 이유로, 구멍(13)과 수직보유로드(14)는 바람직하게는 단면형태가 동일하고 단면적이 거의 동일하다. 도 22a에 도시된 구조에서, 구멍(13)의 단면은 정사각형이고, 수직보유로드(14)는 구멍(13)과 동일한 단면적을 갖는 직사각형 고체이다. 그러나, 상기 수직보유로드(14)는 구멍(13)의 일측의 길이와 동일한 직경을 갖는 원통형 물체일 수 있다. 구멍(13)과 수직보유로드(14)가 서로 조합될 때는, 보조회로기판(11)에 구멍(13)을 형성하고 상기 구멍(13)에 맞는 수직보유로드(14)를 마련하는 간단한 구성만이 요구되어야 한다. 이런 이유로, 보조회로기판(11)은 도 22b에 도시된 바와 같이 성가신 노고없이 주회로기판(10)에 수직하게 보유될 수 있다.
도 23a에 도시된 바와 같이, 돌기부의 또 다른 변형으로서, 주회로기판(10)의 상부면과 접촉하는 돌기부(15)가 보조회로기판(11)의 하부에 형성된다. 돌기부(15)는 작은 두께를 갖는 부재로 제조되며, 보조회로기판(11)의 상부면에 끼워진다. 돌기부(15)는 보조회로기판(11)의 양면상에 장착된 임의의 전자부품 아래에 그리고 단자 패드 P위에 배열된다. 도 23b에 도시된 바와 같이, 돌기부(15)는 솔더링 공정이 완료될 때까지 보조회로기판(11)을 주회로기판(10)에 수직하게 상기 주회로기판(10)에 고정시킬 수 있다. 돌기부(15)는 상기 보조회로기판(11)의 상부면상에 작은 두께를 갖는 부재를 끼워넣음으로써 이루어진 구조에 제한되지 않는다. 예를 들어, 돌기부(15)는 보조회로기판(11)의 상부면상에 있는 돌기부(15)외의 부분이 파여있도록 형성될 수 있다. 요컨대, 돌기부(15)는 타 부분에 대해 상기 보조회로기판(11)의 상부면으로부터 돌기되도록 형성될 수 있다.
도 24a 및 도 24b에 도시된 바와 같이, 돌기부의 또 다른 변형으로서, 전자부품(16)이 보조회로기판(11)상에 장착된 다른 전자부품 아래에 장착되는 구조가 사용된다. 이런 식으로, 보조회로기판(11)은 상기 보조회로기판(11)을 수직하게 보유하기 위한 추가 부재를 마련함이 없이 상기 보조회로기판(11)상에 장착된 전자부품(16)에 의해 주회로기판(10)에 수직하게 상기 주회로기판(10)에 고정될 수 있어, 비용이 더 절감될 수 있다.
도 25a 내지 도 25c에 도시된 바와 같이, 돌기부의 다른 변형으로서, 거의 U형단면을 가지며 보조회로기판(11)의 상부면과 하부면 양면를 둘러싸는 지그(17)가 보조회로기판(11)의 적어도 한 단부에 길이방향으로 부착되는 구조가 사용된다. 이런 식으로, 보조회로기판(11)은 주회로기판(10)에 대한 특별한 공정을 수행하지 않고도 주회로기판(10)에 수직하게 상기 보조회로기판(11)에 고정될 수 있다. 이 구조에 따르면, 단지 하나의 지그(17)만이 주회로기판(10)에 수직하게 상기 보조회로기판(11)을 보유하도록 사용되어야 한다. 2개의 지그(17)가 보조회로기판(11)의 양단부상에 사용될 때, 보조회로기판(11)이 더 안정적으로 보유될 수 있다. 지그(17)에서, 보조회로기판(11)을 사이에 끼우는 부분은 바람직하기로는 보조회로기판(11)의 폭과 거의 동일한 폭을 갖는다. 이런 식으로, 보조회로기판(11)은 지그(17)에 의해 신뢰할 수 있게 보유될 수 있고, 상기 보조회로기판(11)은 상기 주회로기판(10)에 대해 더 안정적으로 고정될 수 있다.
제 10 실시예
본 발명에 따른 고압방전램프 점등장치의 제 10 실시예가 도 26a 내지 도 26b를 참조로 아래에 설명된다.
제 10 실시예는 램프 DL에 공급되는 전원을 제어하기 위한 안정기(stabilizer)로서 사용되는 가변 저항기(18)의 배열에 관한 것이다. 가변 저항기(18)는 주회로기판(10)의 상부면에 대하여, 주회로기판(10)에 삽입되고 고정되는 보조회로기판(11)의 높이의 거의 절반보다 주회로기판(10)의 상부면에 더 가까운 위치에 배열된다.
전자부품이 장착된 후에, 램프 DL에 공급되는 전원을 제어하기 위해 또 다른 출력제어로드(19)를 사용하여 보조회로기판(11)에 장착되는 가변 저항기(18)를 조절하는 경우, 도 26b에 도시된 바와 같은 힘 F[N]이 상기 주회로기판(10)과 보조회로기판(11) 사이의 솔더 조인트부에 작용하는데, 왜냐햐면 가변 저항기(18)는 조절되는 한편 출력제어로드(19)에 의해 밀려지기 때문이다. 따라서, 실시예에서, 가변 저항기(18)는 흑색원으로 표시된 부분에 솔더되고, 가변 저항기(18)의 중앙이 주회로기판(10)으로부터 R=7㎜ 만큼 이격된 곳, 즉, 예를 들어 높이가 21㎜인 주회로기판(10)의 상부면(부품면)상에 위치되는 보조회로기판(11) 높이의 절반 이하를 갖는 곳에 위치되도록 가변 저항기(18)가 장착된다. 이런 식으로, 상기 보조회로기판(11)에 작용하는 힘의 모멘트(moment)에 의해 얻어지는 토크 T[N·m]=F[N]×R[m]가 감소될 수 있으며, 상기 보조회로기판(11)과 주회로기판(10) 사이의 솔더부상의 스트레스가 감소될 수 있다. 이 식에서, 참조부호 "R"은 솔더부에서 가변 저항기(18)까지의 거리(m)를 나타낸다.
제 11 실시예
본 발명에 따른 고압방전램프 점등장치의 제 11 실시예가 도 27a 내지 도 27d를 참조로 아래에 설명된다.
도 27a는 보조회로기판(11)의 부품면을 도시한 것이고, 도 27b는 보조회로기판(11)의 배선패턴을 도시한 것이며, 도 27c는 제 2 보조회로기판(12)의 부품면을 도시한 것이며, 그리고 도 27d는 제 2 보조회로기판(12)의 배선패턴을 도시한 것이다.
제 10 실시예는 회로 크기를 줄이기 위해 제어용 고압배선 및 소전력 배선이 하나의 보조회로기판상에 배열될 때의 배선형태에 관한 것이다. 인쇄회로기판상에, 특히, 소형 설계에서, 복수의 전자부품들이 인쇄회로기판상에 조밀하게 배열되므로, 상기 회로는 바람직하기로는 자체잡음(self-noise)에 강한 구조를 사용한다. 따라서, 도 27b에 도시된 바와 같이, 고압배선 W가 보조회로기판(11)상에 장착된 전자부품들을 둘러싸도록 제공된다. 고압배선 W는 잡음으로부터 전자부품 그룹을 보호하기 위해 가드 링(guard ring)으로서 기능을 하므로, 제어회로와 같은 상기 부품이 오동작되는 것을 방지한다.
제 8 내지 제 11 실시예에서, 보조회로기판(11) 하부의 상부면과 하부면 양면상에 형성된 단자 패드 P는 바람직하게는 보조회로기판(11)의 양면의 대칭위치에 배열된다. 이는 기판(10 및 11)을 솔더링하는 공정에서 주회로기판(10)과 보조회로기판(11) 사이의 솔더링에 의해 발생된 스트레스의 바이어스를 줄일 수 있다. 또한, 이 경우, 보조회로기판(11) 하부의 상부면과 하부면 양면의 대칭위치에 형성된 단자 패드 P는 바람직하게는 전기적으로 동일한 전위를 갖는다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고압방전램프 점등장치와 상기 고압방전램프 점등장치가 설치되는 조명기구는 작은 공간에서 고압방전 램프를 점등하도록 사용하는데 바람직하다.
본 발명은 특정 실시예에 대해 기술하였다. 그러나, 다른 많은 변형, 수정 및 용도도 유효할 수 있음이 당업자에게 명백하다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에서 언급된 특정한 개시에 제한되지 않으며 첨부도면에 의해서만 제한된다. 본 출원은 (2002년 10월 28일에 출원된) 일본특허출원 제2002-312484호 및 (2002년 10월 31일에 출원된) 제2002-318934호에 관련되어 있으며, 상기 내용은 본 명세서에서 참조문헌으로 합체된다.

Claims (31)

  1. DC 전원;
    상기 DC 전원의 고압측에 일단이 연결된 제 1 스위칭 소자;
    상기 DC 전원의 저압측에 일단이 연결된 제 2 스위칭 소자;
    상기 DC 전원의 고압측에 일단이 연결된 제 3 스위칭 소자;
    상기 DC 전원의 저압측에 일단이 연결된 제 4 스위칭 소자;
    일단이 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자의 타단에 연결되고, 타단이 고압방전램프의 일단에 연결되는 제 1 인덕터;
    상기 제 1 인덕터의 권선의 중간부분과 상기 DC 전원의 저압측 사이에 연결되고, 상기 제 1 인덕터와 함께 제 1 직렬 공진회로를 구성하는 제 1 커패시터;
    일단이 상기 제 1 인덕터의 일단에 연결되고, 타단이 상기 고압방전램프의 타단에 연결되는 제 2 커패시터;
    일단이 상기 제 3 및 제 4 스위칭 소자의 타단에 연결되고, 타단이 상기 제 2 커패시터의 타단에 연결되는 제 2 인덕터; 및
    상기 제 1 내지 제 4 스위칭 소자의 턴온/턴오프를 제어하는 제어회로를 구비하고,
    고압방전램프가 시동되기 전에, 상기 제어회로는 상기 제 1 및 제 4 스위칭 소자가 온이고 상기 제 2 및 제 3 스위칭 소자가 오프인 상태와 상기 제 1 및 제 4 스위칭 소자가 오프이고 상기 제 2 및 제 3 스위칭 소자가 온인 상태 사이에서, 소정의 스위칭 주파수로, 교대로 전환되는 제 1 제어모드의 제어를 수행하며,
    상기 제 1 제어모드에서, 상기 제 1 직렬 공진회로는 상기 스위칭 주파수의 정수배 주파수에서 공진되어 고압방전램프를 구동시키기 위한 고전압을 발생시키는 고압방전램프 점등장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고압방전램프가 시동된 후에, 상기 제어회로는
    상기 제 1 및 제 4 스위칭 소자가 동시에 온인 상태와, 상기 제 1 및 제 4 스위칭 소자 중 적어도 하나가 오프인 상태 사이에서 고주파수로 교대로 스위칭하는 동작; 및
    상기 제 2 및 제 3 스위칭 소자가 동시에 온인 상태와, 상기 제 2 및 제 3 스위칭 소자 중 적어도 하나가 오프인 상태 사이에서 고주파수로 교대로 스위칭하는 동작 사이에서, 저주파수로, 교대로 전환하는 제 2 제어모드의 제어를 수행하는 고압방전램프 점등장치.
  3. DC 전원;
    상기 DC 전원의 고압측에 일단이 연결된 제 1 스위칭 소자;
    상기 DC 전원의 저압측에 일단이 연결된 제 2 스위칭 소자;
    일단이 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자의 타단에 연결되고, 타단이 고압방전램프의 일단에 연결되는 제 1 인덕터;
    상기 제 1 인덕터의 권선의 중간부분과 상기 DC 전원의 저압측 사이에 연결되고, 상기 제 1 인덕터와 함께 제 1 직렬 공진회로를 구성하는 제 1 커패시터;
    일단이 상기 제 1 인덕터의 일단에 연결되고, 타단이 상기 고압방전램프의 타단에 연결되는 제 2 커패시터;
    일단이 상기 제 2 커패시터의 타단에 연결되는 제 2 인덕터;
    상기 DC 전원의 고압측과 상기 제 2 인덕터의 타단 사이에 연결되는 제 3 커패시터;
    상기 DC 전원의 저압측과 상기 제 2 인덕터의 타단 사이에 연결되는 제 4 커패시터; 및
    상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자의 턴온/턴오프를 제어하는 제어회로를 구비하고,
    고압방전램프가 시동되기 전에, 상기 제어회로는 상기 제 1 스위칭 소자가 온이고 상기 제 2 스위칭 소자가 오프인 상태 및 상기 제 1 스위칭 소자가 오프이고 상기 제 2 스위칭 소자가 온인 상태 사이에서, 소정의 스위칭 주파수로, 교대로 전환되는 제 1 제어모드의 제어를 수행하며,
    상기 제 1 제어모드에서, 상기 제 1 직렬 공진회로는 상기 스위칭 주파수의 정수배 주파수에서 공진되어 고압방전램프를 구동시키기 위한 고전압을 발생시키는 고압방전램프 점등장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 고압방전램프가 시동된 후에, 상기 제어회로는 상기 제 1 스위칭 소자의 턴온/턴오프를 고주파수로 제어하는 동작과, 상기 제 2 스위칭 소자의 턴온/턴오프를 고주파수로 제어하는 동작 사이에서, 제 1 저주파수로, 교대로 전환하는 제 2 제어모드의 제어를 수행하는 고압방전램프 점등장치.
  5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 스위칭 주파수는 상기 제 1 직렬 공진회로의 공진주파수보다는 낮고 상기 제 2 인덕터와 상기 제 2 커패시터를 포함하는 제 2 직렬 공진회로의 공진주파수보다는 높은 고압방전램프 점등장치.
  6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 제어모드에서, 상기 제 1 직렬 공진회로에 의해 발생된 고전압의 주파수는 상기 스위칭 주파수의 (2n+1)(n은 자연수)배인 고압방전램프 점등장치.
  7. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 스위칭 주파수는 상기 제 2 인덕터와 상기 제 2 커패시터를 포함하는 제 2 직렬 공진회로의 주파수의 2배보다 높은 고압방전램프 점등장치.
  8. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제어회로는 상기 제 1 제어모드에서의 시간에 따라 스위칭 주파수를 변하게 하는 고압방전램프 점등장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 스위칭 주파수의 가변범위는 상기 제 1 직렬 공진회로의 공진주파수가 상기 가변범위의 하한의 정수배로부터 상기 가변범위의 상한의 정수배까지의 범위에 포함되도록 설정되는 고압방전램프 점등장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 스위칭 주파수의 정수배에 해당하는 주파수는 상기 스위칭 주파수의 (2n+1)배(n은 자연수)인 고압방전램프 점등장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 스위칭 주파수의 정수배에 해당하는 주파수는 상기 스위칭 주파수의 3배인 고압방전램프 점등장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어회로는 디지털 산술연산처리회로를 가지며, 상기 스위칭 주파수는 상기 디지털 산술연산회로에 의해 불연속적으로 가변되는 고압방전램프 점등장치.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어회로는 아날로그 산술연산처리회로를 가지며, 상기 스위칭 주파수는 상기 아날로그 산술연산처리회로에 의해 연속적으로 가변되는 고압방전램프 점등장치.
  14. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자는 약 50%의 듀티비로 PWM 제어되며, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자는 동일한 시간간격으로 온오프 동작을 교대로 반복하는 고압방전램프 점등장치.
  15. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 인덕터는 1차권선과 2차권선이 형성되는 변압기 구조를 가지며, 상기 1차권선의 일단이 상기 2차권선의 일단에 연결되고, 상기 제 1 커패시터가 상기 1차권선과 상기 2차권선 사이의 연결점에 연결되는 고압방전램프 점등장치.
  16. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 인덕터는 1차권선과 2차권선이 형성되는 변압기 구조를 가지며, 상기 1차권선과 2차권선의 권선비가 1:N(N>1)으로 주어지는 고압방전램프 점등장치.
  17. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 인덕터는 1차권선과 2차권선이 형성되는 변압기 구조를 가지며, 상기 1차권선은 리츠선(litz wire)으로 구성되고, 상기 2차권선은 단선(single wire)으로 구성되는 고압방전램프 점등장치.
  18. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 고압방전램프의 시동을 검출할 수 있는 시동검출기를 더 구비하고,
    상기 시동검출기가 고압방전램프의 시동을 검출하면,
    상기 제 1 및 제 4 스위칭 소자가 동시에 온인 상태, 상기 제 1 및 제 4 스위칭 소자 중 적어도 하나가 오프인 상태, 및 상기 제 1 및 제 4 스위칭 소자가 모두 오프인 상태 사이에서, 연이어 차례대로, 고주파수로 스위칭하는 동작과,
    상기 제 2 및 제 3 스위칭 소자가 동시에 온인 상태, 상기 제 2 및 제 3 스위칭 소자 중 하나가 오프인 상태, 및 상기 제 2 및 제 3 스위칭 소자가 모두 오프인 상태 사이에서, 연이어 차례대로, 고주파수로 스위칭하는 동작 사이에서, 저주파수로, 교대로 전환하는 제 3 제어모드의 제어를 수행하는 고압방전램프 점등장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 고압방전램프의 시동이 검출된 후에 소정의 주기시간이 경과하면, 상기 제 1 제어모드에서 상기 제 3 제어모드로의 스위칭 동작이 수행되는 고압방전램프 점등장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 제어모드의 스위칭 주파수가 상기 스위칭 소자가 상기 제 3 제어모드에서 전환되는 고주파수보다 더 높은 고압방전램프 점등장치.
  21. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 고압방전램프 점등장치에 포함된 전자부품이 장착될 수 있는 주회로기판과 보조회로기판을 더 구비하고,
    상기 주회로기판에 솔더링 연결을 위한 단자 패드가 상기 보조회로기판 하부의 상부면과 하부면 양면에 형성되며,
    상기 보조회로기판이 삽입되고 상기 보조회로기판을 지지하는 슬릿(slit)이 상기 주회로기판에 형성되고,
    상기 슬릿은 제 1 폭을 가지고 상기 보조회로기판에 전기 연결되는 부분과 상기 보조회로기판의 두께와 거의 동일하거나 더 작은 제 2 폭을 가지는 부분을 구비하며, 상기 제 1 폭이 상기 제 2 폭보다 더 큰 고압방전램프 점등장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 보조회로기판이 상기 주회로기판에 삽입될 때 상기 주회로기판의 표면과 접촉될 수 있는 돌기부가 상기 보조회로기판의 하부에 형성된 단자 패드와 상기 보조회로기판상에 장착된 전자부품 사이 공간에, 그리고 상기 보조회로기판의 상기 상부면과 상기 하부면 양면에 형성되는 고압방전램프 점등장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 돌기부는 상기 보조회로기판의 상부면에서 하부면으로 이어지는 구멍을 거의 수직으로 관통하는 로드(rod)를 구비하는 고압방전램프 점등장치.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 돌기부는 상기 보조회로기판의 상부면과 하부면 양면에 장착된 다른 전자부품과 단자 패드 사이에 배열되는 전자부품을 포함하는 고압방전램프 점등장치.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 돌기부는 상기 보조회로기판의 길이방향에 있는 적어도 한 단부에 고정된 U형 지그(jig)를 구비하여, 상기 지그가 상기 보조회로기판의 상부면과 하부면 양면에 걸터있게 하는 고압방전램프 점등장치.
  26. 제 21 항에 있어서,
    상기 단자 패드는 상기 보조회로기판의 상부면과 하부면상의 대칭위치에 형성되는 고압방전램프 점등장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 보조회로기판 하부의 상부면과 하부면의 대칭위치에 형성된 상기 단자 패드는 전기적으로 동일한 전위를 갖는 고압방전램프 점등장치.
  28. 제 21 항에 있어서,
    상기 고압방전램프에 직렬연결되고 상기 보조회로기판상에 장착되는 출력제어용 가변 저항기를 더 구비하고,
    상기 보조회로기판은 상기 주회로기판에 삽입되며, 상기 출력제어용 가변 저항기는 상기 주회로기판의 표면에 대해 상기 보조회로기판의 가장 큰 부품의 높이의 중간지점보다 상기 주회로기판의 표면에 더 가까운 곳에 위치되는 고압방전램프 점등장치.
  29. 제 21 항에 있어서,
    상기 보조회로기판상에 형성된 전기 배선패턴은 저전압이 인가되는 부품과 고전압이 인가되는 부품을 포함하고, 상기 고전압이 인가되는 부품은 상기 보조회로기판의 주변부 상에 형성되는 고압방전램프 점등장치.
  30. 제 21 항에 있어서,
    상기 보조회로기판이 상기 주회로기판의 주변부 부근에 배열되는 고압방전램프 점등장치.
  31. 제 1 항 또는 제 3 항에 따른 고압방전램프 점등장치와 상기 고압방전램프 점등장치에 의해 점등되는 고압방전램프를 구비하는 조명기구.
KR1020057006759A 2002-10-28 2003-09-26 고압방전램프 점등장치 및 상기 고압방전램프 점등장치가 설치된 조명기구 KR100679216B1 (ko)

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KR1020057006759A KR100679216B1 (ko) 2002-10-28 2003-09-26 고압방전램프 점등장치 및 상기 고압방전램프 점등장치가 설치된 조명기구

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Families Citing this family (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1676357A1 (en) * 2003-10-13 2006-07-05 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Power converter
WO2005057990A1 (ja) * 2003-12-12 2005-06-23 Matsushita Electric Works, Ltd. 高圧放電灯を点灯するための装置及び該装置を備えた照明器具
EP1698214B1 (en) * 2003-12-19 2008-03-12 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Method and circuit arrangement for operating a discharge lamp
CN1922934B (zh) * 2004-02-24 2011-09-28 松下电工株式会社 放电灯镇流器以及投影机
EP1740022A4 (en) * 2004-04-23 2012-11-07 Panasonic Corp DISCHARGE LAMP OPERATING DEVICE, LIGHTING DEVICE AND LIGHTING SYSTEM
DK1851601T3 (da) * 2004-08-12 2012-11-19 Charles J Montante Ballastenergiforsyning
GB0427682D0 (en) * 2004-12-17 2005-01-19 Havard Engineering Plc Power control
CN1870846A (zh) * 2005-05-25 2006-11-29 光宝科技股份有限公司 输出驱动电压给冷阴极灯管电路的方法和装置及电子装置
JP4868332B2 (ja) * 2005-07-28 2012-02-01 ミネベア株式会社 放電灯点灯装置
CN2772180Y (zh) * 2005-09-29 2006-04-12 史俊生 电子镇流器
CN2907170Y (zh) * 2006-05-16 2007-05-30 彭俊忠 节电稳压镇流装置
US20070132402A1 (en) * 2005-12-08 2007-06-14 Sony Corporation Lighting-drive device, light source device, and display device
JP4735239B2 (ja) * 2005-12-22 2011-07-27 パナソニック電工株式会社 放電灯点灯装置及び画像表示装置
JP4697050B2 (ja) * 2006-05-26 2011-06-08 パナソニック電工株式会社 放電灯点灯装置及び照明器具
JP5193445B2 (ja) * 2006-08-23 2013-05-08 パナソニック株式会社 高圧放電灯点灯装置及び照明器具
AU2006350423B2 (en) * 2006-11-03 2014-03-13 Osram Gmbh A circuit for driving light sources and related method
US7982406B2 (en) * 2007-05-07 2011-07-19 Simon Richard Greenwood Active lamp current crest factor control
US7528558B2 (en) * 2007-05-11 2009-05-05 Osram Sylvania, Inc. Ballast with ignition voltage control
CN101516156A (zh) * 2008-02-20 2009-08-26 奥斯兰姆有限公司 无线调光型电子镇流器和包含该镇流器的紧凑型荧光灯
JP5349920B2 (ja) * 2008-03-05 2013-11-20 株式会社小糸製作所 放電灯点灯回路
US7944156B2 (en) * 2008-03-13 2011-05-17 Energy Conservation Technologies, Inc. Electronic ballast for high intensity discharge lamps
DE102008016757A1 (de) * 2008-03-31 2009-10-01 Tridonicatco Gmbh & Co. Kg Leistungsregelung von Gasentladungslampen in Halbbrückenschaltungen
DE102008017545A1 (de) * 2008-03-25 2009-10-01 Tridonicatco Schweiz Ag Schaltungsanordnung zum Betreiben von HID-Ladungslampen
DE102008031788A1 (de) * 2008-07-04 2010-01-07 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Betriebsgerät für eine Beleuchtungseinrichtung
US20100052553A1 (en) * 2008-08-29 2010-03-04 Greenwood Soar Ip Limited Control of Lamp Striking Voltage and Recovery of Energy From Resonant Lamp Strike Circuits Used for Electronic High Intensity Discharge Lamp Ballasting and Other Lamp Ballasts
JP5313932B2 (ja) * 2008-09-29 2013-10-09 パナソニック株式会社 高圧放電ランプ点灯装置、それを用いた高圧放電ランプ装置、その高圧放電ランプ装置を用いたプロジェクタ、および高圧放電ランプの点灯方法
JP5180770B2 (ja) * 2008-10-21 2013-04-10 パナソニック株式会社 放電灯点灯装置及びそれを用いた照明器具並びにプロジェクタ
JP5460065B2 (ja) * 2008-10-30 2014-04-02 株式会社小糸製作所 放電灯点灯回路
KR101618634B1 (ko) * 2009-01-07 2016-05-09 삼성전자주식회사 비휘발성 메모리와, 이의 페이지 동적할당장치 및 페이지 매핑장치와, 이의 페이지 동적할당방법 및 페이지 매핑방법
DE102009009892A1 (de) * 2009-02-20 2010-09-16 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Elektronisches Betriebsgerät für eine Gasentladungslampe
WO2010100726A1 (ja) 2009-03-04 2010-09-10 富士通株式会社 プリント基板モジュール
US7944149B2 (en) * 2009-05-12 2011-05-17 Osram Sylvania Inc. Starting an electronic ballast
JP5353528B2 (ja) * 2009-07-27 2013-11-27 ウシオ電機株式会社 放電ランプ点灯装置
JP5381457B2 (ja) * 2009-07-27 2014-01-08 ウシオ電機株式会社 放電ランプ点灯装置
JP5573130B2 (ja) * 2009-12-01 2014-08-20 ウシオ電機株式会社 放電ランプ点灯装置
EP2510756A4 (en) * 2009-12-08 2013-12-11 Osram Sylvania Inc TRANSITION MODE CHANGE FOR ONE INVERTER
JP5053395B2 (ja) * 2010-01-29 2012-10-17 Ｔｄｋラムダ株式会社 放電灯点灯装置
TWI437926B (zh) * 2011-03-28 2014-05-11 Delta Electronics Inc 多輸出之電子安定器
CN102238793B (zh) * 2011-07-18 2014-04-16 台达电子企业管理（上海）有限公司 高强度气体放电灯控制电路及控制方法
JP5924494B2 (ja) * 2012-08-01 2016-05-25 ウシオ電機株式会社 放電ランプ点灯装置およびプロジェクタ
US10757807B2 (en) 2017-03-02 2020-08-25 Mitsubishi Electric Corporation Printed wiring board and method for manufacturing printed wiring board
JP6925447B2 (ja) 2017-12-08 2021-08-25 三菱電機株式会社 プリント配線板およびその製造方法
US11122687B2 (en) 2017-12-11 2021-09-14 Mitsubishi Electric Corporation Printed wiring board
CN112425273B (zh) 2018-07-26 2023-11-14 三菱电机株式会社 印刷电路板
WO2020021743A1 (ja) 2018-07-26 2020-01-30 三菱電機株式会社 プリント回路板
KR20210089964A (ko) * 2020-01-09 2021-07-19 엘지이노텍 주식회사 변압기용 기판 모듈 및 파워모듈
TWI823088B (zh) * 2021-05-07 2023-11-21 國立虎尾科技大學 可維持保持電流之單線式控制裝置與單線控制方法

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5918460A (ja) 1982-07-23 1984-01-30 Jeco Co Ltd 駆動輪回転数計
JPS5918460U (ja) * 1982-07-28 1984-02-04 アルプス電気株式会社 主絶縁基板への副絶縁基板の取付構造
JPS63149566U (ko) * 1987-03-20 1988-10-03
DE3887441T2 (de) * 1987-10-27 1994-05-11 Matsushita Electric Works Ltd Entladungslampenbetriebsschaltung.
US5289083A (en) * 1989-04-03 1994-02-22 Etta Industries, Inc. Resonant inverter circuitry for effecting fundamental or harmonic resonance mode starting of a gas discharge lamp
JPH05198911A (ja) 1992-01-20 1993-08-06 Sharp Corp 立体形プリント配線板
JPH05327161A (ja) 1992-05-22 1993-12-10 Fujitsu Ltd 電子回路モジュール
JPH065191A (ja) 1992-06-23 1994-01-14 Fuji Electric Co Ltd 回路遮断器の外部操作ハンドル装置
JP2604296Y2 (ja) * 1992-06-23 2000-04-24 サンケン電気株式会社 放電灯用点灯回路
US5569984A (en) 1994-12-28 1996-10-29 Philips Electronics North America Corporation Method and controller for detecting arc instabilities in gas discharge lamps
JP3174505B2 (ja) 1996-04-18 2001-06-11 株式会社小糸製作所 放電灯の点灯装置
WO1997042650A2 (en) 1996-05-09 1997-11-13 Philips Electronics N.V. High-pressure discharge lamp
US6124682A (en) * 1996-11-19 2000-09-26 Micro Tech Limited Lamp driver circuit using resonant circuit for starting lamp
US5932976A (en) * 1997-01-14 1999-08-03 Matsushita Electric Works R&D Laboratory, Inc. Discharge lamp driving
AU735261B2 (en) * 1997-07-24 2001-07-05 Noontek Limited An electronic ballast for a gas discharge lamp
JP4155611B2 (ja) 1997-09-30 2008-09-24 松下電工株式会社 ダクト取付用照明器具
JP3829507B2 (ja) * 1997-12-12 2006-10-04 松下電工株式会社 電子バラストおよびｈｉｄランプ制御回路
JP2000058284A (ja) 1998-08-04 2000-02-25 Ushio Inc 放電ランプ用安定器
EP1114571B1 (de) * 1998-09-18 2002-07-31 Knobel Ag Lichttechnische Komponenten Schaltungsanordnung zum betreiben von gasentladungslampen
US6144172A (en) * 1999-05-14 2000-11-07 Matsushita Electric Works R&D Laboratory, Inc. Method and driving circuit for HID lamp electronic ballast
JP2000357617A (ja) 1999-06-15 2000-12-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd マグネトロン駆動用電源のトランス
DE60004311T2 (de) 1999-06-15 2004-01-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Steuermittel eines erhöhungstransformators bei einem magnetron und versorgungsstromsteuermittel von einem transformator bei einem magnetron
JP2001297922A (ja) 2000-04-14 2001-10-26 Cosel Co Ltd 巻線構造
US6380694B1 (en) * 2000-09-22 2002-04-30 Matsushita Electric Works R & D Laboratory Variable structure circuit topology for HID lamp electronic ballasts
JP3968987B2 (ja) 2000-10-31 2007-08-29 松下電工株式会社 放電灯点灯装置及び照明装置
JP2002170425A (ja) 2000-11-30 2002-06-14 Matsushita Electric Works Ltd 放電灯点灯装置
US6861812B2 (en) * 2001-01-12 2005-03-01 Matsushita Electric Works, Ltd. Discharge lamp ballast with DC-DC converter
US6448720B1 (en) * 2001-03-30 2002-09-10 Matsushita Electric Works R&D Laboratory, Inc. Circuit for driving an HID lamp
US6593703B2 (en) * 2001-06-15 2003-07-15 Matsushita Electric Works, Ltd. Apparatus and method for driving a high intensity discharge lamp

Also Published As

Publication number Publication date
EP1558064A4 (en) 2007-05-30
US7141937B2 (en) 2006-11-28
KR100679216B1 (ko) 2007-02-05
US20060049777A1 (en) 2006-03-09
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EP1558064B1 (en) 2014-07-09
AU2003266642A1 (en) 2004-05-13

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