KR20060126389A - 하나 이상의 램프에 대한 전자 안정기 - Google Patents

하나 이상의 램프에 대한 전자 안정기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 작동 단자(A1), 기준 단자(B1) 및 제어 입력 단자(St1)를 가진 적어도 하나의 제 1 스위치(S1), 및 적어도 하나의 보조 유니트(10)를 구비한 적어도 하나의 램프(La)용 전자 안정기에 관한 것이고, 상기 보조 유니트(10)는 공급 단자(V1)를 가지며, 상기 보조 유니트의 공급 단자(V1)는 적어도 하나의 인덕턴스를 포함하는 공급 유니트(12)를 통하여 제 1 스위치(S1)의 작동 단자(A1)에 결합된다.

Description

하나 이상의 램프에 대한 전자 안정기{ELECTRONIC BALLAST FOR AT LEAST ONE LAMP}
도 1은 본 발명에 따른 전자 안정기의 제 1 실시예의 개략도를 도시하고, 본 발명에 관련된 구성요소만이 도시된다.
도 2는 본 발명에 따른 전자 안정기의 제 2 실시예의 개략도이고, 본 발명에 관련한 구성요소들만이 도시된다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
La : 램프 S1 : 제 1 스위치
A1 : 작동 단자 B1 : 기준 단자
St1 : 제어 입력 단자 10 : 보조 유니트
V1 : 공급 단자 12 : 공급 유니트
L2 : 인덕턴스
본 발명은 적어도 하나의 작동 단자, 기준 단자 및 제어 입력 단자를 가진 적어도 하나의 제 1 스위치, 및 적어도 하나의 보조 유니트를 구비하는 적어도 하 나의 램프용 전자 안정기에 관한 것이고, 상기 적어도 하나의 보조 유니트는 공급 단자를 가진다.
전자 안정기들은 관련 종래 기술에서 공지되었고, 보조 유니트가 적어도 하나의 제 1 스위치를 구동하고, 수명 종료 모니터링 수행, 과전압, 과도한 온도에 대한 모니터링 또는 다양한 제어 임무들, 등등을 수행하는 여러가지 기능들을 나타내는 것은 가능하다.
종래 기술에서 공지된 다수의 전자 안정기들의 경우, 제 1 스위치외에 제 2 스위치가 제공되고, 이 제 2 스위치는 하프 브리지(half-bridge) 배열로 제 1 스위치와 함께 배열된다. 이 경우, 하프 브리지 중심점은 램프 부하 회로에 접속된다. 게다가, 소위 완충 캐패시터(사다리꼴 캐패시터)는 가능한한 두개의 스위치들의 제로 전압 스위칭을 달성하기 위하여 하프 브리지 배열의 중심점에 접속된다. 보조 유니트에 공급하기 위하여 완충 캐패시터에 저장된 에너지를 사용하는 것은 공지되었다. 그러나, 이런 실예는 만약 램프 부하 회로가 이용할 수 있는 충분한 리액티브 에너지를 가질때만 성공할 수 있다. 특히 저전력 정격을 가진 안정기들의 경우 및 단일 불꽃(flame) 전자 안정기들의 경우, 완충 캐패시터는 너무 큰 하프 브리지 배열상에 하나의 용량성 부하를 수반하기 때문에, 종종 충분히 큰 크기들을 가질 수 있다. 이것은 바람직하지 않게 램프 인덕터에서 높은 손실을 유발하여 스위치들이 보다 큰 크기들을 가져야 하는 것을 발생시킨다.
보조 유니트들에 충분히 공급이 있는 것을 보장하기 위하여, 종래 기술은 램프 부하 회로내에 배열되고 보조 유니트들에 공급을 위해, 램프를 시작하기 위하여 요구되는 공진 캐패시터로부터의 전압을 사용하는 것이 공지되었다. 그러나, 이런 해결책은 다중와트 장치들의 경우 매우 비경제적이고 종종 열적 문제점들을 유발한다. 게다가, 램프의 시작 동안, 매우 높은 부하들이 각각의 보조 유니트의 공급 전압을 안정화하기 위하여 사용된 구성요소들에 발생한다.
그러므로, 본 발명의 목적은 적어도 하나의 보조 유니트를 위한 신뢰적인 전력 공급이 가능하게 되고, 동시에 회로 구조의 나머지를 가능한한 작게 구성하는 시작 단계에서 언급된 전자 안정기를 개발하는 것이다.
이 목적은 청구항 제 1 항의 특징부들을 가진 전자 안정기에 의해 달성된다.
무엇보다 우선, 본 발명은 완충 캐패시터를 사용하는 종래 기술로부터 공지된 과정과 함께, 에너지 측면에서 완충 캐패시터 충전에 의해 곱셈된 보조 유니트의 공급 전압, 예를들어 16 볼트가 사용된다는 지식을 바탕으로 한다. 그러나, 에너지 측면에서, 완충 캐패시터상 충전에 의해 제곱되고 곱셈된 하프 브리지 전압의 절반은 하프 브리지 배열에 의해 제공된다. 하프 브리지 중심점에서의 전압이 200 볼트 이상의 크기이기 때문에, 이용할 수 있는 에너지의 활용도는 작다. 특히, 용량성 부하에 대한 절대값에 의해 나뉘어져서 얻어진 에너지의 비율은 작다. 본 발명은 특히 램프 부하 회로를 추가의 용량성 부하에 영향을 받게 하는 것이 아니라 공급 에너지를 출력하기 위한 적어도 하나의 인덕턴스를 적어도 하나의 보조 유니트로 사용하는 개념을 바탕으로 한다. 이 경우, 에너지는 인덕턴스에 저장되고 인 덕턴스의 자성이 없어질때 다시 서서히 출력된다. 에너지 전체가 현재 형성되는 양을 위하여 중요하기 때문에, 이 경우(에너지의 제공, 즉 캐패시터 방전이 빠르게 발생하는 처리인 캐패시터의 경우와 대조하여), 유도성 부하는 비교적 긴 시간 기간에 걸쳐 연장되고 결과적으로 악영향이 상당히 감소한다.
이전 문장에서, 문제 및 기본적인 해결책은 보다 우수한 이해를 위하여 램프 부하 회로를 가진 전자 안정기의 예를 사용하여 도시되었고, 상기 경우 적어도 하나의 스위치의 작동 단자는 램프 부하 회로에 결합된다. 그러나, 하나의 스위치만이 램프 부하 회로를 동작시키는 전자 안정기들 또한 존재한다. 이들 안정기들은 등급 E 컨커버들의 설계로 공지되었다. 당업자에게 명백한 바와같이, 본 발명은 이 분야에 사용될 수 있고, 게다가 예를들어 제 1 스위치가 액티브 회로 유니트의 일부이면, 특히 전력 인자 수정을 위한 액티브 회로 유니트의 일부이면 다른 분야들에 사용될 수 있다.
두개의 스위치들을 가진 상기된 실시예에서, 제 2 스위치는 특히 적어도 하나의 작동 단자, 기준 단자 및 제어 입력 단자를 포함하고, 상기 제 2 스위치의 작동 단자는 브리지 회로를 형성하기 위하여 제 1 스위치의 작동 단자에 결합되고, 브리지 회로의 중심적은 제 1 스위치의 작동 단자와, 제 2 스위치의 작동 단자 사이의 결합에 의해 형성된다.
공급 유니트는 바람직하게 LC 공진 회로를 포함하고, 인덕턴스는 이 LC 공진 회로의 일부이다. 특히 직렬 공진 회로 형태의 설계의 경우, 캐패시터는 극성 반전 과정, 즉 제 1 스위치가 폐쇄되고 제 2 스위치가 개방된 상태로부터 제 1 스위 치가 개방되고 제 2 스위치가 폐쇄되는 상태로의 전이가 이 캐패시터에 대한 극성 반전 충전을 제공할뿐 아니라, 인덕턴스에 에너지를 저장할 수 있기 때문에 작은 크기들을 가질 수 있고, 상기 에너지는 극성 반전 과정후 보조 유니트로 전달될 수 있다. 일반적으로, 상기 공급 유니트는 완충 캐패시터의 임의의 부가적인 사용없이 보조 유니트에 모든 전력을 공급할 수 있다.
공급 유니트는 특히 바람직하게 제 1 캐패시터, 인덕턴스 및 제 1 다이오드를 포함하는 직렬 회로를 포함하고, 인덕턴스와 제 1 캐패시터 사이의 접속 포인트는 전압 제한 장치, 특히 제 2 다이오드, 제너 다이오드 및/또는 배리스터를 통하여 기준 전위에 결합된다. 이 경우, 제 1 다이오드는 전류 흐름이 급송 방향으로만 가능한 것을 보장한다. 전압 제한 장치는 인덕터의 충전을 제한한다. 이 경우, 전압 제한 장치는 바람직하게 제 1 캐패시터 및 인덕턴스 사이의 접속점에서 전압 단계를 미리 결정할 수 있는 제한 값으로 제한하도록 설계된다.
바로 위에 언급된 실시예의 하나의 바람직한 개발 사항에서, 인덕턴스 및 제 1 다이오드 사이의 접속 포인트는 제 3 다이오드를 통하여 기준 전위에 결합된다. 이런 제 3 다이오드는 제공될 수 있는 기생 발진을 강제하기 위하여 사용된다.
다른 하나의 바람직한 실시예에서, 보조 유니트의 공급 단자는 제 2 캐패시터 및 제 4 다이오드를 포함하는 직렬 회로를 통하여 제 1 스위치의 작동 단자에 결합되고, 제 2 캐패시터 및 제 4 다이오드 사이의 접속점은 제 5 다이오드를 통하여 기준 전위에 결합된다. 이것은 공급을 위한 부가적인 완충 캐패시터를 보조 유니트로 사용하는 것을 가능하게 한다.
다른 바람직한 실시예들은 종속항에 나타난다.
본 발명의 두개의 예시적인 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 하기에 보다 상세히 기술될 것이다.
도 1은 본 발명에 관련되고, 본 발명에 따른 전자 안정기의 세목을 개략적으로 도시한다. 이 경우, 램프(La)는 인덕턴스(L1)를 통하여 하프 브리지 회로의 중심점(M)에 접속되고, 상기 하프 브리지 회로는 스위치들(S1 및 S2)을 포함한다. 각각의 스위치(S1, S2)는 작동 단자, 기준 단자 및 제어 입력 단자를 가지며, 스위치(S1)에 대한 단자들만이 도 1에서 확대 도면으로 도시되고, 상기 단자들은 즉 작동 단자(A1), 기준 단자(B1) 및 제어 입력 단자(St1)이다. 스위치(S2)의 경우, 작동 단자 및 기준 단자는 스위치(S1)와 비교하여 자리가 바뀌어져 있고, 즉 기준 단자는 최상부에 있고, 작동 단자는 바닥에 있고, 양쪽 작동 단자들은 하프 브리지 중심점(M)에 접속된다. 램프(La)의 양쪽 전극들(E1, E2)은 결합 캐패시터들(CK1 및 CK2)을 통하여 기준 전위 같은 접지 전위에 접속된다. 두개의 화살표들로 표현된 두개의 스위치들(S1 및 S2)을 구동하는 기능을 가진 보조 유니트(10)는 공급 단자(V1)를 가진다. 공급 유니트(12)는 하프 브리지 중심점(M) 및 보조 유니트(10)의 공급 단자(V1) 사이에 접속된다. 공급 유니트는 캐패시터(C1), 인덕턴스(L2) 및 제 1 다이오드(D1)를 포함하는 직렬 회로를 포함한다. 이 경우, 캐패시터(C1) 및 인덕턴스(L2)는 LC 공진 회로를 형성한다. 인덕턴스(L2) 및 캐패시터(C1) 사이의 접속점은 다이오드(D2)인 전압 제한 장치를 통하여 접지 전위인 기준 전위에 결합 된다. 이 다이오드(D2)는 캐패시터(C1) 및 인덕턴스(L2) 사이의 접속점에서의 전압 단계를 미리 결정할 수 있는 제한 값으로 제한하기 위하여 사용된다. 인덕턴스(L2) 및 다이오드(D1) 사이의 접속점은 이와 같이 다이오드(D3)를 통하여 기준 전위에 결합되고, 그 결과 공급 신호에서 기생 발진들을 제거하는 것이 가능하다.
구성요소들(C1, D2, LS, D3 및 D1)을 포함하는 공급 가지외에, 추가의 공급 가지는 하프 브리지 중심점(M) 및 보조 유니트(10)의 공급 단자(V1) 사이에 제공되고: 이런 목적을 위하여 이 접속점에서 소위 완충 캐패시터라 불리는 캐패시터(C2)는 다이오드(D4)를 통하여 공급 단자(V1)에 접속된다. 다이오드(D5)는 캐패시터(C2)를 재충전 가능하게 하고, 제너 다이오드(Z1)는 전압을 미리 결정된 값으로 제한하기 위하여 사용된다. 게다가, 캐패시터(C3)는 보조 유니트(10)에 대해 가능한한 일정한 공급 전압의 공급을 보장하기 위하여 제공될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 전자 안정기의 다른 실시예를 도시한다. 이 경우, 도 1의 구성요소들과 대응하는 구성요소들이 대응하는 참조 부호로 식별되고 다시 기술되지 않을 것이다. 이 회로는 액티브 시스템 입력 부분을 가지며 입력측에서 AC 전압 소스(14)에 접속된다. AC 전압 신호는 다이오드들(D6 내지 D9)을 포함하는 정류기(16)에서 정류되고, 인덕턴스(L3) 및 다이오드(D10)를 포함하는 직렬 회로를 통과하고 궁극적으로 스위치들(S1 및 S2)을 가진 하프 브리지 배열의 중간 회로 전압(UZW)으로서 캐패시터(C4)에 제공되고, 이것과 관련된 것은 도 1을 참조한다. 보조 유니트(10)에 대한 공급을 위하여, 이 경우 캐패시터(C1), 다이오드들 (D1 및 D2) 및 인덕턴스(L2)를 포함하는 공급 유니트(12)는 스위치(S3)의 작동 단자에 접속된다. 도 2의 회로 배열에서, 스위치(S3), 다이오드(D10) 및 인덕턴스(L3)는 부스트 컨버터를 형성한다. 이 경우, 에너지는 스위치(S3)가 폐쇄되는한 인덕턴스(L3)에 저장된다. 일단 스위치(S3)가 개방되면, 이 에너지는 출력 회로에 유도적으로 저장된다.
본 발명은 적어도 하나의 보조 유니트를 위한 신뢰적인 전력 공급이 가능하게 되고, 동시에 회로 구조의 나머지를 가능한한 작게 구성할 수 있는 효과를 가집니다.

Claims (9)

  1. 적어도 하나의 작동 단자(A1), 기준 단자(B1) 및 제어 입력 단자(St1)를 가진 적어도 하나의 제 1 스위치가(S1); 및
    공급 단자(V1)를 가진 적어도 하나의 보조 유니트(10)를 구비하는 적어도 하나의 램프(La)에 대한 전자 안정기로서,
    상기 보조 유니트(10)의 공급 단자(V1)는 적어도 하나의 인덕턴스(L2)를 포함하는 공급 유니트(12)를 통하여 제 1 스위치(S1)의 작동 단자(A1)에 결합되는,
    전자 안정기.
  2. 제 1 항에 있어서, 램프 부하 회로는 작동 단자(A1)에 결합되는,
    전자 안정기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 스위치(S1)는 액티브 회로 유니트, 특히 전력 인자 수정용 액티브 회로 유니트의 일부인,
    전자 안정기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 안정기는 적어도 하나의 제 2 스위치(S2)를 포함하고, 상기 제 2 스위치(S2)는 적어도 하나의 작동 단자(A2), 기준 단자(B2) 및 제어 입력 단자 (St2)를 가지며, 상기 제 2 스위치(S2)의 작동 단자(A2)는 브리지 회로를 형성하기 위하여 제 1 스위치(S1)의 작동 단자(A1)에 결합되고, 상기 브리지 회로의 중심점은 제 1 스위치(S1)의 작동 단자(A1)와, 제 2 스위치(S2)의 작동 단자(A2) 사이에 결합함으로써 형성되는,
    전자 안정기.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 공급 유니트(12)는 LC 공진 회로를 포함하고, 상기 인덕턴스(L2)는 LC 공진 회로의 일부인,
    전자 안정기.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 공급 유니트(12)는 제 1 캐패시터(C1), 인덕턴스(L2) 및 제 1 다이오드(D1)을 포함하는 직렬 회로를 포함하고, 상기 인덕턴스(L2) 및 제 1 캐패시터(C1) 사이의 접속점은 전압 제한 장치, 특히 제 2 다이오드(D2), 제너 다이오드(Z1) 및/또는 배리스터를 통하여 기준 전위에 접속되는,
    전자 안정기.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 전압 제한 장치는 제 1 캐패시터(C1) 및 인덕턴스(L2) 사이의 접속점에서의 전압 단계를 미리 결정할 수 있는 제한 값으로 제한하도록 설계된,
    전자 안정기.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 인덕턴스(L2) 및 제 1 다이오드(D1) 사이의 접속점은 제 3 다이오드(D3)를 통하여 기준 전위에 접속되는,
    전자 안정기.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 보조 유니트(10)의 공급 단자(V1)는 제 2 캐패시터(C2) 및 제 4 다이오드(D4)를 포함하는 직렬 회로를 통하여 제 1 스위치(S1)의 작동 단자(A1)에 결합되고, 상기 제 2 캐패시터(C2) 및 제 4 다이오드(D4) 사이의 접속점은 제 5 다이오드(D5)를 통하여 기준 전위에 결합되는,
    전자 안정기.
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