KR20060053889A - Ｈｉｄ 램프용 구동 회로 및 ｈｉｄ 램프 동작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 램프 시동을 위한 무선주파수 신호를 인가하며 구동 이후 상기 램프를 동작시키기 위한 저주파수 신호를 인가는 회로장치를 가진 HID 램프용 구동 회로에 관한 것으로, 상기 구동 회로는 시간 주기 동안 무선주파수 신호를 사용하여 구동 이후 즉시 상기 HID 램프를 구동하도록 설계되며, 상기 시간 주기는 가변하며 구동 이후 설정되는 상기 램프의 적어도 하나의 구동 파라미터에 의존한다. 또한 HID 램프를 동작시키는 상응하는 방법에 관한 것이다.

Description

ＨＩＤ 램프용 구동 회로 및 ＨＩＤ 램프 동작 방법 {DRIVER CIRCUIT FOR AN HID LAMP AND METHOD FOR OPERATING AN HID LAMP}

도 1a은 종래 기술의 구동 회로의 경우 무선주파수 동작 램프의 저주파수 동작까지 시동 이전 시간에 시작하는 대칭 동작 전압을 가진 특정 HID 램프에 대한 전류 및 전압 파형의 예시를 도시한다.

도 1b는 종래 기술의 구동 회로의 경우 무선주파수 동작 이후 램프의 저주파수 동작까지 시동 이전 시간에 시작하는 비대칭 동작 전압을 가진 특정 HID 램프의 전류 및 전압 파형의 예시를 도시한다.

도 2는 본 발명에 따른 구동 회로의 경우 도 1a의 파형에 해당하는 파형의 예시를 도시한다.

도 3은 램프의 무선주파수 동작 동안 측정이 발생하는 본 발명에 따른 방법의 신호 흐름의 개략도를 도시한다.

도 4는 램프의 저주파수 동작 동안 적어도 하나의 동작 파라미터의 특정이 발생하는 본 발명에 따른 방법의 신호 흐름의 개략도를 도시한다.

본 발명은 램프 구동 목적의 무선주파수 신호를 인가하며 구동 이후 램프 동작 목적의 저주파수 신호를 인가하기 위한 회로 장치를 구비하는 HID 램프용 구동 회로에 관한 것이고, 이러한 구동 회로는 구동 이후 시간 주기동안 무선주파수 신호를 사용하여 HID 램프를 구동하도록 설계된다. 또한 본 발명은 HID 램프를 구동하기 위한 해당 목적에 관한 것이다.

일반적으로, HID 램프는 바람직하게는 100Hz 내지 500Hz 사이의 주파수에서 저주파수 대략 사인파 신호를 사용하여 동작된다. 구동을 위해, 고전압 펄스가 저주파수 신호에 중첩된다.

특정 HID 램프는 무선주파수 고전압 신호를 사용하여 구동되고, 다음으로 대략 직각파이며 50 내지 500Hz 사이의 저주파수를 사용하여 동작된다. 여기서의 문제점중 하나는 램프가 구동 이후 정류 효과를 가진다는 것이고, 이는 전극 /또는 얇은 전극 사이에 짧은 거리를 가지는 램프의 경우 특히 자주 발견된다. 이러한 정류 효과는 램프 수면에 매우 손상을 주는 것으로 판명되었다. 추가의 문제점은 정류 효과가 저주파수 동작 동안 전체적은 아니더라도 매우 느리게 사라지거나 또는 심지어 전혀 사라지지 않는다는 것이다.

일반적인 구동 회로 및 일반적인 방법을 개시하고 있는 미국특허 6,518,712에는 특히, 도 4 및 도 8은 구동 이후에도 짧은 시간 주기동안 무선주파수 동작을 개시하고 있다. 이는 소위 RF 지연이 영구적으로 설정되며, 이러한 지연은 두 가지 바람직하지 않은 결과를 야기한다: 만일 RF 지연이 너무 짧게 설정된다면 정류 효과가 계속 발생한다는 것이다. 만일 RF 지연이 너무 길게 설정된다면 램프가 이 미 관련된 알려진 문제점들을 가진 음향 공진을 야기하는 압력을 가했다는 것이다.

그러므로, 본 발명은 종래 기술로부터의 문제점 즉, 음향 공지의 발생과 같이 특히 정류 효과와 저주파수 동작이 동시에 발생하는 것을 방지하기 위한 일반적인 구동 회로 및 일반적인 방법을 개발하는 목적에 기초한다.

이러한 목적은 청구항 1항의 특징에 따른 구동 회로 및 청구항 8항의 특징에 따른 방법에 의해 달성된다.

본 발명은 RF 지연을 위한 시간 주기가 가변적으로, 정확하게는 HID 램프의 구동 이후 설정되는 램프에 대한 적어도 하나의 동작 파라미터의 함수로서 설계된다면 상기한 목적이 달성될 수 있다는 생각에 기초한다.

램프에 대해 선택될 동작 파라미터는 가능한 한 신뢰성 있게 검출될 수 있도록 하며 램프를 통해 대칭형 교류가 흐르는지의 여부에 따라 회로에 대해 가능한 한 적은 복잡성을 가지도록 선택되어야 한다. 만일 이 경우라면, 시스템이 저주파수 동작으로 스위칭되거나 또는 저주파수 동작이 측정을 목적으로 사용되었다면 저주파수 동작이 유지된다. 이 경우가 아니라면, 무선주파수 교번 전류에 의한 가열 동작이 유지되거나 또는 특정이 저주파수 동작동안 수행되었다면 시스템은 이러한 상태로 스위칭 백한다.

본 발명에 따른 구동 회로의 바람직한 실시예는 동작 파라미터가 램프를 통과하는 전류 및/또는 램프에 인가되는 전류의 적어도 하나의 특성이라는 사실에 의 해 특성지어지며, 구동 회로 또한 이러한 적어도 하나의 특징을 결정하기 위한 장치를 포함한다. 이러한 특성은 바람직하게는 제로 값에 대해 램프를 통과하는 전류 또는 램프에 인가된 전압의 진폭의 대칭이다. 이를 위해, 전류의 진폭은 한 방향에서 결정되고 다음으로 전류의 진폭은 다른 방향에서 셜정된다. 만일 두 값 모두(미리결정된 불일치 제외) 서로 상응한다면, 대칭 특성이 제공된다.

추가로, 이러한 특성은 램프를 통과하는 전류 또는 램프에 인가된 전압의 DC 성분일 것이다. DC 성분이(미리결정된 불일치 제외)가 0과 같다면, 대칭이 존재한다.

본 발명에 따른 구동 회로의 간략한 실시예는 특성 정확히 말하면 램프에 인가된 압의 진폭의 절대값을 평가한다. 대칭은 램프에 인가된 전압이 미리결정된 임계치 이하일 때 높은 확률을 가지는 것으로 가정될 수 있다. 이러한 변형을 통해, 측정은 한 방향에서만 가능하며, 그 결과 측정의 복잡도가 감소되지만 이는 전압의 진폭에 관한 조건들이 충족된다는 사실에도 불구하고 램프를 통과하는 어떠한 대칭 교류 흐름도 없다는 증가된 위험성을 가지게 된다. 이에 대한 대안 또는 부가하여, 램프를 통과하는 전류의 절대값이 미리결정된 임계치 이하인지를 확인하기 위한 테스트가 수행된다.

구동 회로는 바람직하게는 램프가 무선주파수 신호를 사용하여 동작하는 동안 적어도 하나의 동작 파라미터의 결정이 가능하도록 설계된다. 이러한 변형은 특히 무선주파수 및 저주파수 신호의 조합을 사용하는 램프의 동작을 포함한다.

선택적으로, 램프가 특히 무선주파수 신호내 인터벌 동안 저주파수 신호를 사용하여 동작될 때 적어도 하나의 동작 파라미터를 결정하기 위한 구동 회로가 제공된다. 이는 렘프의 무선주파수 동작만의 경우에 적어도 하나의 동작 파라미터의 측정이 더욱 간략해질 수 있다는 장점을 가진다. 평가 전자회로 특히, 처리 속도에 대한 요구들이 상당히 감소될 수 있다는 점이 특히 주목된다. 추가의 장점으로 무선주파수 신호를 사용으로부터 저주파수 신호를 사용하는 동작으로의 변화로 인해 발생하는 음향 공진이 방지된다는 것이 있다.

HID 램프를 동작시키기 위한 본 발명에 따른 방법은 이하의 단계에 의해 특성을 가진다: 초기에 램프를 구동하기 위해 무선주파수 신호가 인가되며, 다음으로 램프의 적어도 하나의 동작 파라미터가 특히, 구동 동안 또는 구동이후 즉시 램프에 대한 적어도 하나의 측정된 동작 파라미터의 함수로서 측정되며, 본 발명의 방법은 이하의 단계들을 계속 진행한다: 램프가 저주파수 신호를 사용하고 동작하거나 또는 램프가 무선주파수 신호를 사용하여 동작되고, 동작 파라미터를 측정하기 위한 단계들 및 적어도 하나의 측정된 동작 파라미터의 함수로서 램프를 동작시키기 위해 어떠한 신호들이 계속 사용되어야 하는지에 관한 결정이 램프가 저주파수 신호를 사용하여 동작되거나 불연속 조건이 충족될 때까지 반복된다.

여기서, 본 발명에 따른 구동 회로와 관련하여 언급된 장점은 본 발명에 따른 방법과 관련된다.

추가의 바람직한 실시예가 종속항에 기술되어 있다.

본 발명의 예시적인 실시예가 첨부된 도면과 관련하여 이하에서 상세히 설명된다.

도 1a는 램프의 시동 이전에 시작하며 램프의 저주파수 동작 동안 종료하는 시간 범위 동안 HID 램프를 통한 전류 I(굵은 선) 및 HID 램프에 인가된 전압 U(얇은 선)의 파형을 도시한다. 램프는 초기에는 부하없이 동작하며 시간 t1에서 시작한다. 시간 주기 T2 및 T3 동안, 램프는 바람직하게는 20 내지 100kHz인 무선주파수 신호를 사용하여 동작한다. 무선주파수 동작 동안 파형의 엔벨로프는 도면에 도시된다. 램프 충진물을 가열할 때 구동되는 램프내 동작과 전극은 시간 주기 T2 및 T3에 의해 구별된다. 가장 먼저, 램프 충진물에서 코로나 방전으로부터 아크 방전으로의 전이가 발생하며, 다음으로 전극에서 대형 방전으로부터 포인트 방전으로의 전이가 발생한다. 앞서 언급된 바와 같이, 시간 주기 T2 및 T3 전체는 종래 기술에서는 일단 이들이 경과된 이후 시간 t4에서 램프가 50 내지 500Hz의 교번 주파수의 신호를 사용하여 동작하는 저주파수 동작으로의 전이가 생성되도록 고정된다. 도 1a에 도시된 바에서, 파형은 전류 및 전압에 대한 대칭 파형을 가진 램프의 표본에 대한 예로서 도시된다.

도 1b에 도시된 예에서, 파형은 전류 및 전압에 대한 대칭 파형을 가진 램프의 표본에 대한 예시로서 도시된다. 명확히 도시된 바와 같이, 전류의 DC 성분은 시스템이 무선주파수 동작으로부터 저주파수 동작으로 스위칭되는 시간 t4 이후 존재한다. 전류 및 전압은 중심선(t로 표시)에 대해 대칭적으로 진행하지 않으며, 이러한 중심선은 시간 축이기도 하다.

도 2는 본 발명에 따른 구동 회로에 대한 도 1a에 도시된 전압 및 전류에 대한 파형에 해당하는 도면을 도시한다. 시간 t1에서, 다시 램프의 시동이 발생된 다. 다음으로 제 1 및 제 2 무선주파수 위상 RF1-2가 각각의 경우 제 1 저주파수 위상 LF1에 의해 중단되는 경우가 발생한다. 시간 t4로부터, 렘프는 계속해서 저주파수로 동작한다.

무선주파수 신호를 사용한 램프의 동작의 제 1 무선주파수 위상 RF1이후, 램프는 저주파수 신호를 사용한 LF1 동안 시간의 짧은 주기동안 동작하고, 이 경우 정확하게 램프를 통과한 전류가 대칭인지 아닌지를 설정하기에 충분한 저주파수 신호 동안 하나의 사이클 길이를 가진다. 명확히 알 수 있듯이, 전류는 여전히 DC 성분이며, 그 결과 램프는 무선주파수 신호를 사용하여 계속 동작한다. 측정 및 평가가 실질적으로 어떠한 DC 성분도 존재하지 않을 때까지 반복된다. 이는 적응성 사전가열로 불린다. 무선주파수 및 저주파수 위상은 필요할 때 마다 추가로 사용된다. 시간 t4이후, 램프는 저주파수 동작 모드로 동작하는데, 그 이유는 시간 t4에서 즉, 특히 저주파수 신호의 제 1 주기에서 대칭 동작이 존재하는 즉, 램프를 통과해 흐르는 전류가 더이상 DC 성분을 가지지 않거나 또는 DC 성분이 여전히 미리결정된 한계 값 이하인 것으로 설정되었기 때문이다.

도 2에 도시된 저주파수 위상 1은 일반적으로 5밀리초의 크기 정도 지속되지만, 평가는 밀리초 이내에서 수행된다. 저주파수 위상 1 및 2의 지속시간은 고정 값 예를 들면 초의 1/2 크기 정도로 미리결정되지만, 수가 증가함에 따라 자신들의 지속시간에 대해 감소된다.

만일 오로지 저주파수 동작의 초 1/2 사이클만이 저주파수 위상 1 동안 도 2에서 평가된다면, 저전압 및 상대적으로 높은 전류가 설정되고, 이는 어떠한 정류 효과가 더이상 존재하지 않는다는 가정을 유도한다. 오로지 저주파수 신호의 처음 1/2 사이클에 대한 평가가 대칭 동작이 존재하지 않는다는 것을 유도한다.

도 3은 본 발명에 따른 특히 간단한 실시예에 대한 신호 흐름도의 개략도를 도시한다. 단계(100)에서, 램프가 시동되고, 다음으로 단계(110)에서 무선주파수 동작을 사용하여 동작한다. 단계(120)에서, 정류 효과에 대한 측정이 수행되고, 정류 효과가 여전히 존재한다면 다시 단계(110)가 수행되며, 만일 전류 효과가 더이상 존재하지 않는다면 시스템은 단계(130)에서 저주파수 동작으로 스위칭한다.

본 발명에 따른 방법의 추가의 실시예는 특히 도 2의 도시와 관련된 실시예가 도 4에 도시된다. 단계(200)에서 시동 이후, 램프는 짧은 시간 주기 동안 무선주파수 신호를 사용하여 동작하고, 단계(210)에서는 지속 시간은 음향 공진이 신뢰성 있게 제거되도록 선택된다. 다음으로 단계(220)에서 램프는 가능한 한 짧은 시간 주기동안 저주파수 신호를 사용하여 동작하고, 시간 주기는 단계(230)에서 정류 효과의 측정이 가능하도록 짧다. 만일 정류 효과가 존재한다면 시스템은 단계(210)에서 무선주파수 동작으로 다시 스위칭된다. 만일 정류 효과가 더이상 존재하지 않는다면 시스템은 단계(240)에서 저주파수 연속 동작으로 스위칭된다.

본 발명에 따르면, 램프 구동 목적의 무선주파수 신호를 인가하며 구동 이후 램프 동작 목적의 저주파수 신호를 인가하기 위한 회로 장치를 구비하는 HID 램프용 구동 회로가 제공된다.

Claims (8)

1. 램프 시동을 위한 무선주파수 신호를 인가하며 구동 이후 상기 램프를 동작시키기 위한 저주파수 신호를 인가는 회로장치를 가진 HID 램프용 구동 회로 -상기 구동 회로는 시간 주기 동안 무선주파수 신호를 사용하여 구동 이후 즉시 상기 HID 램프를 구동하도록 설계됨 -로서,

   상기 시간 주기는 가변하며 구동 이후 설정되는 상기 램프의 적어도 하나의 구동 파라미터에 의존하는 구동 회로.
2. 제1항에 있어서,

   상기 동작 파라미터는 상기 램프를 통과하는 전류 및/또는 상기 램프에 인가되는 전압의 적어도 하나의 특성을 가지며, 상기 구동 회로는 상기 적어도 하나의 특성을 결정하는 장치를 포함하는 구동 회로.
3. 제2항에 있어서,

   상기 특성은 제로 값에 대한 상기 램프를 통과하는 전류 또는 상기 램프에 인가된 전압의 크기의 대칭인 구동 회로.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 특성은 상기 램프를 통과한 전류 또는 상기 램프에 인가된 전압의 DC 성분인 구동 회로.
5. 제2항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 특성은 상기 램프에 인가된 전압 진폭의 절대값 및/또는 상기 램프를 통과한 전류의 진폭의 절대값인 구동 회로.
6. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 구동 호로는 상기 램프가 무선주파수 신호를 사용하여 동작하는 동안 적어도 하나의 구동 파라미터를 결정하도록 설계된 구동 회로.
7. 제1항 내지 제6항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 구동 회로는 상기 램프가 특히 무선주파수 신호내 인터벌 동안 저주파수 신호를 사용하여 동작하는 동안 적어도 하나의 동작 파라미터를 결정하도록 설계된 구동 회로.
8. HID 램프를 동작하는 방법으로서,

   a) 상기 램프를 시동하기 위해 무선주파수 신호를 인가하는 단계;

   b) 특히 상기 구동 동안 또는 구동 이후 즉시 상기 램프에 대한 적어도 하나의 동작 파라미터를 측정하는 단계;

   c) 상기 램프에 대한 적어도 하나의 측정된 동작 파라미터의 함수로서:

   c1) 저주파수 신호를 사용하여 상기 램프를 동작하거나; 또는

   c2) 무선주파수 신호를 사용하여 상기 램프를 동작시키며, 상기 램프가 상기 단계 c1)에 따라 동작할 때까지 또는 불연속이 충족될 때까지 상기 단계 b) 및 c)를 반복하는 단계를 포함하는 방법.

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