KR20070101247A - 다등식 방전등 점등 장치 - Google Patents

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KR20070101247A
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lamp lighting
balanced
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히로시 신멘
로베르토 베거
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미네베아 가부시키가이샤
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Abstract

인버터 트랜스의 2차측에 안정 소자를 설치하지 않고, 복수의 방전등의 각각의 관전류의 안정화 및 균일화를 저비용으로 실시할 수 있는 다등식 방전등 점등 장치를 제공한다.
본 발명에 의한 방전등 점등 장치(10)는, 인버터 수단(12)과 복수의 인버터 트랜스(TR1∼TRn)를 포함하고, 그 2차 권선(Ns1∼Nsn)에는 방전등(La1∼Lan)이 각각 접속되고, 인접하는 인버터 트랜스(TRi, TRi +1)의 1차측의 배선 사이에, 평형 인덕턴스 소자(BIi)가 설치되어 있다. 각각의 평형 인덕턴스 소자(BIi)는, 밀결합부와 소결합부를 구비하여, 밀결합부가 평형 코일로서, 또한, 소결합부가 안정 임피던스 소자로서 기능을 함으로써, 고내압성의 소자를 사용하지 않고, 각각의 관전류의 안정화 및 균일화를 실시할 수 있다.

Description

다등식 방전등 점등 장치{MULTIPLE-LIGHT DISCHARGE LAMP LIGHTING DEVICE}
본 발명은, 복수의 방전등을 점등(点燈)하기 위한 다등식(多燈式) 방전등 점등 장치에 관한 것이고, 상세하게는, 액정 표시 장치의 다등식 백라이트용의 광원으로서 사용되는 냉음극관 등을 점등하는 방전등 점등 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치의 백라이트(backlight)용의 광원으로서, 예로서 냉음극관 등의 방전등이 광범하게 사용되고 있으며, 일반적으로, 이러한 방전등은, 인버터를 구비한 방전등 점등 장치에 의해서 교류(交流)로 점등된다. 최근, 액정 표시 장치의 고휘도화 및 대형화에 따라서, 이러한 액정 표시 장치의 조명용 광원으로서, 복수의 방전등을 사용한 다등식 백라이트가 많이 사용되고 있다.
일반적으로, 방전등의 점등에는 고전압을 필요로 하므로, 방전등 점등 장치는, 통상, 2차측에 고전압을 발생시키기 위한 인버터 트랜스를 구비하고, 인버터 트랜스의 1차측에는 고주파 전압을 발생시키는 인버터 수단이 접속되고, 2차측에는, 방전등, 및 부성(負性) 저항 특성을 갖는 방전등의 관전류(管電流)를 안정화하기 위한 소위 안정(ballast) 소자, 예로서 안정 콘덴서가 접속되어 있다. 종래에는, 복수의 방전등을 점등시키는 경우에도, 각각의 방전등에 대하여 각각 안정 콘덴서를 접속함으로써, 다등식 방전등 점등 장치가 실시되었다(예로서, 특허문헌 1 참조).
한편, 복수의 방전등을 점등시키는 경우에는, 각각의 방전등의 휘도를 균일화하기 위하여 각각의 방전등의 관전류를 균일하게 할 필요가 있고, 복수의 방전등에 대하여 각각 개별적인 안정 콘덴서를 접속한 방전등 점등 장치에서는, 안정 콘덴서의 특성의 변동이 관전류의 변동의 요인이 될 가능성이 있다. 그 때문에, 예로서, 인버터 트랜스의 2차측에 평형(平衡; balance) 코일을 설치하여 각각의 방전등의 관전류를 균일화하는 회로 구성이 제안되었다(예로서, 특허문헌 2 참조). 또한, 인버터 트랜스의 1차측에 저압 정전류원을 설치하고, 이 저압 정전류원으로부터 전력을 공급함으로써, 안정 콘덴서를 필요로 하지 않는 회로 구성도 제안되었고(예로서, 특허문헌 3 참조), 이 회로 구성을 이용하여 방전등 점등 장치를 다등화(多燈化)하면, 관전류의 균일화에 대하여 일정한 효과를 발휘할 것으로 예상된다.
특허문헌 1: 특개2002-175891호 공보
특허문헌 2: 특개평7-45393호 공보
특허문헌 3: 특허 제3256992호 명세서
(발명이 해결하려고 하는 과제)
그러나, 예로서 특허문헌 1에 기재된 방전등 점등 장치에서는, 상기한 관전류의 변동의 문제 이외에, 방전등의 점등에 필요한 관전압을 취득하기 위하여, 방전등에 직렬로 접속된 안정 콘덴서의 전압 강하를 포함한 출력 전압을 2차측에 발생시킬 필요가 있어서, 인버터 트랜스의 형상이 커지는 결과, 기기의 소형화에 방해가 되는 문제가 있다. 특허문헌 2에 기재된 방전등 점등 장치에서도, 2차측에 설치한 평형 코일에는 큰 인덕턴스가 요구되므로, 평형 코일로서 대형의 소자가 필요하게 되어서, 코스트가 증대하는 동시에 기기의 소형화에 방해가 되는 문제가 있다.
또한, 특허문헌 3에 기재된 방전등 점등 장치를 다등화한 경우에는, 상기한 바와 같은 문제는 회피할 수 있지만, 이 회로 구성에는 다음과 같은 문제가 있다. 즉, 일반적으로, 액정 디스플레이의 백라이트로서 사용되는 방전등 점등 장치의 전원에는, 액정 드라이브 회로 등과 공통인 정전압 전원이 사용되므로, 방전등 점등 장치에 정전류원을 사용하는 것은, 액정 디스플레이 장치에 새로운 구성 요소를 추가하는 것을 의미하고, 장치 전체적으로의 코스트가 증대한다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여, 인버터 트랜스의 2차측에 안정 소자를 설치하지 않고, 복수의 방전등의 각각의 관전류의 안정화 및 균일화를 저코스트로 실시할 수 있는 다등식 방전등 점등 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 고주파 전압을 출력하는 인버터 수단과 복수의 인버터 트랜스를 포함하고, 이 복수의 인버터 트랜스의 2차 권선에 각각 접속된 복수의 방전등을 점등하는 다등식 방전등 점등 장치에 있어서, 인접하는 상기 인버터 트랜스의 1차측의 배선 사이에, 밀결합부(密結合部)와 소결합부(疎結合部)를 갖는 평형 인덕턴스 소자가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 다등식 방전등 점등 장치에 있어서, 상기 평형 인덕턴스 소자의 밀결합부 및 소결합부는, 개자로(開磁路; open magnetic path)를 형성하는 자기 코어에 감긴 1쌍의 권선(卷線)의 밀결합 부분 및 소결합 부분으로 각각 형성되고, 상기 1쌍의 권선은, 인접하는 상기 인버터 트랜스의 1차 권선에 각각 직렬로 접속되는 것을 특징으로 한다.
(발명의 효과)
본 발명에 의한 다등식 방전등 점등 장치에 의하면, 인접하는 인버터 트랜스의 1차측의 배선 사이에, 밀결합부와 소결합부를 갖는 평형 인덕턴스 소자를 설치함으로써, 2차측에 안정 소자를 접속하지 않고 관전류를 안정화하고, 또한 각각의 방전등의 관전류를 균일화할 수 있는 방전등 점등 장치를, 종래의 구성에 부품 점수(点數)를 증대시키지 않고 실현할 수 있다.
특히, 본 발명에 의한 다등식 방전등 점등 장치에서는, 평형 인덕턴스 소자의 소결합부가 안정 임피던스 소자로서 동작하고, 이 안정 임피던스 소자가 인버터 트랜스의 1차 권선에 접속되어 있으므로, 2차측에 인덕턴스 소자를 접속하여 안정 임피던스 소자로 하는 경우보다도 그 인덕턴스를 작게 할 수 있으므로, 안정 임피던스 소자를 소형화하는 것이 가능하게 된다. 또한, 1차측의 인덕터에 의해서 고차 고조파(高調波) 성분이 억제되므로, 인버터 트랜스에 인가되는 입력 파형으로부터 노이즈를 제거할 수 있고, 고조파 성분에 의한 트랜스의 발열이 억제되므로, 전체적으로 트랜스의 발열이 감소한다.
또한, 본 발명에 의한 다등식 방전등 점등 장치에서는, 평형 인덕턴스 소자의 밀결합부가 평형 코일로서 동작하므로, 각각의 인버터 트랜스의 1차 권선에 접속된 안정 임피던스 소자의 변동에 따르지 않고, 각각의 1차 권선에 흐르는 전류를 균일화할 수 있다. 또한, 각각의 방전등은, 각각의 인버터 트랜스의 2차 권선에 안정 소자를 통하지 않고 접속되므로, 인버터 트랜스의 출력 전력을 낮게 억제할 수 있는 동시에, 각각의 방전등의 관전류로부터 안정 소자의 특성의 변동의 영향을 배제할 수 있어서, 각각의 방전등의 관전류를 균일화할 수 있다. 또한, 인버터 트랜스의 1차측에 설치되는 평형 코일은, 2차측에 평형 코일을 접속하여 관전류를 균일화하는 경우와 비교하여, 그 인덕턴스를 작게 할 수 있으므로, 소자를 소형화할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의한 다등식 방전등 점등 장치는, 각각의 인버터 트랜스의 1차측에 설치되는 안정 임피던스 소자와 평형 코일이, 밀결합부와 소결합부를 갖는 평형 인덕턴스 소자로서 일체로 구성되므로, 평형 코일과 안정 임피던스 소자를 각각 개별로 설치하는 경우와 비교하여, 부품 점수를 삭감할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 방전등 점등 장치에 있어서, 평형 인덕턴스 소자는, 고전압이 인가되는 인버터 트랜스의 2차측이 아니고 1차측에 설치되므로, 고내압성의 소자를 사용할 필요가 없어서, 부품 코스트가 감소하는 동시에, 소자의 절연 파괴에 의한 고장이나 발화의 위험성이 없어져서, 장치의 안전성이 증대된다. 또한, 인버터 트랜스의 2차측에 권선간 단락(短絡)(소위 레이어 쇼트)이 발생한 경우에도, 1차측의 안정 임피던스 소자에 의해서 권선에 흐르는 과전류를 억제하여, 인버터 트랜스의 발연(發煙)이나 발화를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 방전등 점등 장치의 하나의 실시형태를 나타내는 회로 구성도.
도 2는 도 1에 나타내는 방전등 점등 장치의 인버터 수단을 나타내는 회로 구성도.
도 3은 본 발명에 의한 안정 임피던스 소자를 나타내는 도면으로서, (a)는 그 구성을 모식적으로 나타내는 평면도, (b)는 등가 회로도.
도 4는 도 1에 나타내는 방전등 점등 장치에 있어서, 1개의 평형 인덕턴스 소자의 동작에 관련되는 주요 부분을 나타내는 회로 구성도.
도 5는 본 발명에 의한 방전등 점등 장치의 다른 실시형태의 주요부를 나타내는 회로 구성도.
도 6은 인버터 수단에 의한 비대칭 전압 파형을 모식적으로 나타내는 그래프.
(부호의 설명)
10: 방전등 점등 장치 12: 인버터 수단
13: 자기(磁氣) 코어(core) 35: 밀결합부(密結合部)
36: 소결합부(疎結合部)
BI1∼BIn -1, BI'1∼BI'n -1: 평형 인덕턴스 소자
TR1∼TRn: 인버터 트랜스
La1∼Lan: 방전등
이하, 본 발명에 의한 다등식 방전등 점등 장치의 하나의 실시형태를, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1은, 본 발명의 하나의 실시형태로서, 복수(n개로 한다)의 방전등을 점등 제어하는 방전등 점등 장치(10)의 회로 구성을 나타내는 도면이다. 방전등 점등 장치(10)는, 인버터 수단(12)과 n개의 인버터 트랜스(TR1∼TRn)를 포함하고, 각각의 인버터 트랜스(TR1∼TRn)의 2차 권선(Ns1∼Nsn)에는, 예로서 냉음극관 등의 방전등(La1∼Lan)이 안정 소자를 통하지 않고 직접 접속되어 있다. 또한, 인버터 트랜스(TR1∼TRn)는, 인버터 수단(12)에 포함되는 스위칭 수단(13)에 병렬로 접속되고, 각각의 인버터 트랜스(TR1∼TRn)의, 인접하는 인버터 트랜스(TRi, TRi+1)(단, i=1, 2, ..., n-1)의 1차측의 배선 사이에는, 평형 인덕턴스 소자(BIi)가 설치되어 있다.
인버터 수단(12)에는, 스위칭 수단(13)인 풀 브리지(full bridge) 회로와, 이 풀 브리지 회로(13)를 구동하는 제어 회로(21)가 포함된다. 풀 브리지 회로(13)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 직렬로 접속된 1조의 스위칭 소자(Q1, Q3)와, 마찬가지로 직렬로 접속된 1조의 스위칭 소자(Q2, Q4)를 병렬로 접속하여 이루어지고, 예로서, 스위칭 소자(Q1, Q2)는 PMOSFET, 스위칭 소자(Q3, Q4)는 NMOSFET로 구성된다. 인버터 수단(12)은, 제어 회로(21)로부터 출력되는 게이트 전압에 따라서, 스위칭 소자의 조((Q1, Q4)와 (Q2, Q3))의 온·오프를 소정의 주파수(예로서 60 kHz 정도)로 번갈아서 반복하고, 직류 전압 Vin을 고주파 전압으로 변환하여 출력 단자 A, B에 출력하는 것이다.
평형 인덕턴스 소자(BIi)는, 1차 권선(Wpi) 및 2차 권선(Wsi)으로 이루어지는 1쌍의 권선과 이들 권선이 감기는 자기(磁氣) 코어로 구성되는 것이고, 그 구성 및 작용의 상세에 대해서는 이후에 설명한다.
스위칭 수단(13)에 대하여 병렬로 접속되는 각각의 인버터 트랜스(TR1∼TRn)의 접속 형태를, 인버터 트랜스(TR2)를 예로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 즉, 인버터 트랜스(TR2)의 1차 권선(Np2)의 일단(一端)은, 평형 인덕턴스 소자(BI1)의 2차 권선(Ws1)의 일단에 직렬로 접속되고, 2차 권선(Ws1)의 타단(他端)은 인버터 수단(12)의 출력 단자 A에 접속되어 있다. 또한, 인버터 트랜스(TR2)의 1차 권선(Np2)의 타단은, 평형 인덕턴스 소자(BI2)의 1차 권선(Wp2)의 일단에 접속되고, 1차 권선(Wp2)의 타단이 인버터 수단의 출력 단자 B에 접속되어 있다. 도면에는 나타내지 않지만, 인버터 트랜스(TR1, TRn)를 제외한 기타의 인버터 트랜스(TR3∼TRn -1)도 마찬가지로 접속되어 있다. 또한, 인버터 트랜스(TR1, TRn)의 1차측 배선에 대해서는, 각각 TR2, TRn -1의 1차측 배선과만 결합하므로, 인버터 트랜스(TR1)의 1차 권선(Np1)의 일단은 인버터 수단(12)의 출력 단자 A에 직접 접속되고, 또한 인버터 트랜스(TRn)의 1차 권선(Npn)의 일단은, 인버터 수단(12)의 출력 단자 B에 직접 접 속되어 있다.
또한, 방전등 점등 장치(10)는, 상기한 구성 요소 이외에, 조광(調光) 회로(22), 전류 검출 회로(23), 보호 회로(24)를 포함하고 있다. 본 발명에 의한 방전등 점등 장치는, 이러한 회로(22∼24)의 유무에 한정되지는 않지만, 각 회로(22∼24)의 기능을 간단히 설명하면, 다음과 같다. 우선, 전류 검출 회로(23)는, 변류기(current transformer)(25)에 의해서 검출된 전류치에 따른 적절한 신호를 생성하여 제어 회로(21)에 출력하고, 그것에 따라서, 제어 회로(21)는, 예로서 인버터 수단(12)에 포함되는 스위칭 소자(Q1∼Q4)의 온 듀티(on-duty)를 변동시켜서, 인버터 트랜스(TR1∼TRn)에 투입되는 전력을 조정한다. 보호 회로(24)는, 인버터 트랜스(TR1∼TRn)의 각각의 3차 권선(Nt1∼Ntn)에 의해서 검출된 전압에 따른 적절한 신호를 생성하여 제어 회로(21)에 출력하고, 그것에 따라서, 제어 회로(21)는, 예로서 방전등(La1∼Lan)의 오픈이나 쇼트 등의 이상(異常)이 검출된 경우에 인버터 수단(12)의 동작을 정지시켜서, 장치를 보호한다. 또한, 조광 회로(22)는, 예로서 버스트(burst) 조광에 의해서 방전등(La)의 휘도를 조정하기 위한 신호를 제어 회로(21)에 출력하고, 이에 따라서, 제어 회로(21)는, 예로서 150∼300 Hz 정도의 주파수로 인버터 수단(12)을 간헐적으로 동작시킴으로써, 방전등(La1∼Lan)의 평균적인 휘도를 조정한다. 도면에 나타낸 예에서는, 전류 검출 회로(23)는 변류기(25)로써 전류를 검출하지만, 방전등(La)의 관전류를 검출해도 좋다.
여기서, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 실시형태에서의 평형 인덕턴스 소 자(BI1∼BIn -1)의 구성 및 작용을 설명한다. 또한, 이하의 설명을 통하여, 주로 인버터 트랜스(TR1)의 1차측 배선과 인버터 트랜스(TR2)의 1차측 배선과의 사이에 설치된 평형 인덕턴스 소자(BI1)를 이용하여 설명하지만, 기타의 평형 인덕턴스 소자(BI2∼BIn -1)에 대해서도, 그 구성 및 작용은 마찬가지이다.
도 3(a)는 평형 인덕턴스 소자(BI1)의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도, 도 3(b)는 그 등가 회로도이다.
평형 인덕턴스 소자(BI1)는, 2개의 측각부(31, 32)와, 양 측각부(31, 32)의 일단측을 연결하는 연결부(33)와, 양 측각부(31, 32)의 타단측에 형성된 갭(gap) G를 포함하여 개자로(開磁路)를 형성하는 자기 코어(30)를 포함하고, 측각부(31, 32)에는, 각각 1차 권선(Wp1) 및 2차 권선(Ws1)이 동일한 권선 회수로 감겨 있다. 이상과 같은 구성에 의해서, 평형 인덕턴스 소자(BI1)는, 그 작용상, 권선(Wp1)과 권선(Ws1)이 밀결합하는 연결부(33) 측의 밀결합부(35)와, 권선(Wp1)과 권선(Ws1)이 소결합하는 갭 G 측의 소결합부(36)로 분할된다. 따라서, 평형 인덕턴스 소자(BI1)는, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 그 밀결합부(35)에 의해서 형성되는 평형 코일(BC1)과, 소결합부(36)에 발생하는 누설 인덕턴스에 의해서 각 권선(Wp1, Ws1)에 각각 형성되는 인덕터(LB1, LB2)를 직렬로 접속하여 구성되는 소자로서 기능을 한다.
또한, 본 발명에 의한 평형 인덕턴스 소자(BI1)의 자기 코어는, 상기한 바와 같은 대략 ㄷ자 형상에 한정되는 것은 아니고, 1쌍의 권선을 밀결합 부분과 소결합 부분을 구비하도록 자기적(磁氣的)으로 결합시킬 수 있는 임의의 적절한 개자로를 구성하는 자기 코어를 사용할 수 있다.
도 4는 도 1에 나타내는 방전등 점등 장치(10) 중에서, 인버터 트랜스(TR1)의 1차측 배선(P1)과 인버터 트랜스(TR2)의 1차측 배선(P2)의 주요부를 나타낸 회로 구성도이다. 도 4에 나타내는 Z1 및 Z2는, 각각의 1차측 배선(P1, P2)에 접속되거나 또는 접속되어 있는 것으로 간주되는 평형 인덕턴스 소자(BI1) 이외의 회로 요소의 임피던스를 나타내는 것으로서, 인버터 트랜스(TR1, TR2)의 1차측에서 본 방전등(La1, La2)의 등가 저항 등이 포함된다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 1차 권선(Wp1) 및 2차 권선(Ws1)에는, 각각 전류 I1, I2가, 각 권선(Wp1, Ws1)의 감긴 방향에 대하여 서로 역방향으로 흐른다. 이때, 본 실시형태에서의 평형 인덕턴스 소자(BI1)의 평형 코일 부분(BC1)은, Z1, Z2(및 LB1, LB2)의 편차나 변동에 따르지 않고, ΔI＝I1－I2가 대략 0이 되도록 전류 I1, I2를 평형화시킨다. 이 경우, 양쪽의 전류 I1, I2에 의해서 평형 코일(BC1)에 발생하는 대부분의 자속(磁束)이 서로 상쇄되므로, 동작시의 평형 코일(BC1) 자체의 임피던스는 거의 0인 것으로 간주할 수 있다. 마찬가지의 전류의 평형화가, 다른 평형 인덕턴스 소자(BI2∼BIn -1) 중의 평형 코일에서도 실시되어서, 각각의 인버터 트랜스(TR1∼TRn)의 1차측 배선에 흐르는 전류가 균일화된다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 평형 인덕턴스 소자(BI1)의 인덕터 부분(LB1∼LBn)은, 안정 임피던스 소자로서의 기능을 하여, 각각의 방전등(La1, La2)의 관전류의 안정화를 실현한다.
예로서, 어떠한 원인에 의해서 방전등(La1)의 관전류(이하, 2차측 전류라고도 한다)가 증대한 경우, 1차 권선(Np1)을 흐르는 전류(이하, 1차측 전류라고도 한다)도 증대하지만, 인버터 수단(12)에 의해서 인가되는 전압은 일정하고, 또한, 상기한 바와 같이 평형 코일(BC1)의 임피던스는 겉보기로 0이므로, 인덕터(LB1)의 인덕턴스에 의한 임피던스가, 1차측 전류를 감소시켜서 그 강하 전압을 저하시키도록 작용하고, 결과적으로 2차측의 관전류의 증대가 억제된다. 마찬가지로, 방전등(La1)의 관전류가 감소하면 1차측 전류도 감소하지만, 이때, 인덕터(LB1)의 인덕턴스에 의한 임피던스는, 1차측 전류를 증대시켜서 그 강하 전압을 상승시키도록 작용하고, 결과적으로 2차측의 관전류의 감소가 억제된다. 여기서, 인버터 트랜스(TR1)의 권선비(2차 권선의 권수/1차 권선의 권수)를 N이라고 하고, 방전등(La1)의 등가 부하 저항을 R이라고 하면, 인버터 트랜스(TR1)의 1차측에서 본 등가 부하 저항은 R/N2이 되므로, 안정 임피던스 소자에 필요한 임피던스는, R/N2에 대하여 적절한 값으로 할 필요가 있다.
안정 임피던스 소자를 인버터 트랜스의 1차측에 접속함으로써, 고내압(高耐壓)의 소자를 사용할 필요가 없고, 따라서, 저항에 비해서 전력 손실이 적은 인덕터를, 고내압성의 인덕터는 형상이 커진다고 하는 종래의 결점을 극복하면서, 안정 소자로서 유리하게 사용할 수 있다. 또한, 상기한 바와 같이, 인버터 트랜스의 1차측에서 본 부하 저항은 1/N2 정도로 작아지므로, 안정 소자로서 동등한 작용을 하는 인덕터를 2차측에 접속하는 경우에 비하여, 그 인덕턴스를 L/N2 정도로 작게 할 수 있어서, 소자를 더욱 소형화할 수 있게 된다. 예로서, 방전등 점등 장치(10)에 있어서, 인버터 트랜스(TR1)의 권선비 N을 100으로 하고, 인덕터(LB1)의 인덕턴스 L을 30 μH 정도로 하면, 인덕턴스 L이 300 mH 정도의 인덕터를 안정 소자로서 2차측에 접속한 경우와 동등한 기능을 발휘하게 된다.
마찬가지로, 평형 코일도 인버터 트랜스의 1차측에 접속함으로써, 평형 코일을 2차측에 접속하는 경우에 비하여, 고내압성의 소자를 사용할 필요가 없고, 또한, 실용적인 전류 평형화를 달성하는 데에 필요한 인덕턴스를 작게 할 수 있어서, 소자를 소형화할 수 있게 된다.
본 실시형태에서의 방전등 점등 장치(10)는, 안정 임피던스 소자 및 평형 코일을, 평형 인덕턴스 소자(BI1∼BIn -1)로 하여 일체로 형성함으로써, 상기한 작용· 효과를, 더욱 적은 부품 점수로써 실현할 수 있게 한다.
이어서, 1차측에 안정 임피던스 소자를 접속하는 것의 이점의 하나로서, 인버터 트랜스(TR1∼TRn)의 2차측에 권선 간 단락(短絡)(소위 레이어 쇼트)이 발생한 경우의 동작에 대하여 설명한다.
종래의 방전등 점등 장치에서는, 어느 하나의 인버터 트랜스의 2차 권선에 레이어 쇼트가 발생하면, 그 2차측 회로는, 방전등 및 안정 소자의 임피던스에 따르지 않고, 2차 권선의 쇼트 부분의 저항 rs가 2차측에 접속된 상태로 되므로, 인버터 트랜스에 과대한 전류가 흘러서, 발연이나 발화의 요인이 될 염려가 있다. 이때, 인버터 트랜스의 1차측의 전압을 Vp, 레이어 쇼트에 의한 부하 저항을 1차측에서 본 저항치를 rp라고 하면, 쇼트 부분에서의 전력 손실은,
P＝Vp2/rp
로 표시된다. 그러나, 본 실시형태의 방전등 점등 장치(10)에 있어서, 예로서 인버터 트랜스(TR1)의 2차 권선(Ns1)에서 레이어 쇼트가 발생했다고 하면, 쇼트 부분에서의 손실 P는,
P＝rp·Vp2/((ωL)2+rp2)
이 되고(단, L은 인덕터(LB1)의 인덕턴스), 인덕터(LB1)의 임피던스에 의해서, 전력 손실 즉 과전류에 의한 발열이 억제되는 것을 알 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 인덕터(LB1 ,LB2)는, 저역 통과 필터로서의 기 능을 하므로, 인버터 수단(12)의 출력 전압의 고조파 성분을 차단하여, 1차측 권선(Np1, Np2)에 인가되는 전압 파형을 거의 정현파상(正弦波狀)으로 할 수 있다. 이에 따라서, 인버터 트랜스(TR1, TR2)로부터 노이즈가 제거되는 동시에, 고조파 성분에 의한 인버터 트랜스(TR1, TR2)의 발열이 억제된다.
또한, 본 실시형태에 있어서의 방전등 점등 장치(10)는, 그 인버터 수단(12)이, 풀 브리지 회로(13)와 제어 회로(21)로 이루어지는 고효율의 타려형(他勵型) 회로로 구성되고, 풀 브리지 회로(13)는, 제어 회로(21)에 의해서 소정의 주파수로 구동된다. 따라서, 예로서, 인버터 트랜스의 1차측에 설치된 LC 공진 회로의 공진 주파수에 의해서 인버터 수단의 구동 주파수가 결정되는 로이어(Royer) 회로 등의 경우와는 상이하게, 공진 주파수에 대한 영향을 고려하지 않고, 안정(ballast)에 적절한 임의의 임피던스를 갖는 소자를 1차측에 접속할 수 있다.
도 5는 본 발명에 의한 다등식 방전등 점등 장치의 다른 실시형태에 대하여, 그 주요부를 나타내는 회로 구성도이다. 또한, 도 5에 나타내는 방전등 점등 장치(40)에 있어서, 상기한 방전등 점등 장치(10)와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 또한, 방전등 점등 장치(10)와 중복되는 부분에 대해서는 적절하게 그 도시 및 설명을 생략한다.
방전등 점등 장치(40)는, 그 평형 인덕턴스 소자(BI'i)(단, i=1, 2, ..., n-1)의 평형 코일 부분(BC'i)이, 인접하는 인버터 트랜스(TRi, TRi +1)의 1차측 배선 중에서, 인버터 수단(12)의 동일한 출력 단자(A 또는 B)에 접속되는 라인끼리 결합되 어 있는 점에서, 방전등 점등 장치(10)와 상이하다. 예로서, 평형 코일(BC'1)은, 인버터 트랜스(TR1, TR2)의 1차측 배선 중에서, 인버터 수단(12)의 출력 단자 B에 접속되는 라인끼리 결합되고, 평형 코일(BC'2)은, 인버터 트랜스(TR2, TR3)의 1차측 배선 중에서, 인버터 수단(12)의 출력 단자 A에 접속되는 라인끼리 결합되어 있다. 이 경우, 각각의 평형 인덕턴스 소자(BI'i)의 1차 권선(Wp'i)과 2차 권선(Ws'i)에는 동일한 위상의 전류 I가 흐르므로, 평형 코일(BI'i)은, 그 평형 코일 부분(BC'i)이, 도 3에 나타내는 평형 코일(BC1)과는 반대의 극성을 갖도록 구성되어 있다. 이러한 구성에 의해서, 방전등 점등 장치(40)는, 상기한 방전등 점등 장치(10)와 마찬가지의 작용·효과를 얻는다. 또한, 본 실시형태의 평형 코일(BI'i)에 있어서, 그 1차 권선(Wp'i) 및 2차 권선(Ws'i)은, 개자로형의 자기 코어에 감긴 1개의 권선을 중간 탭으로써 분할하여 형성하는 것이라도 좋다.
본 발명에 의한 다등식 방전등 점등 장치는, 상기한 방전등 점등 장치(10, 40)의 구성에 한정되는 것은 아니고, 예로서, 다등식 방전등 점등 장치(10, 40)에 다음과 같은 구성 요소를 추가할 수 있다.
예로서, 방전등 점등 장치(10, 40)에 있어서, 인버터 트랜스(TR1∼TRn)의 각각의 1차 권선(Np1∼Npn)과 인버터 수단(12)과의 사이에 직렬로 콘덴서를 접속해도 좋다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 인버터 수단(12)의 출력 파형에, 한 방향의 전 압이 V, 다른 방향의 전압이 V＋ΔV인 비대칭성이 존재하는 경우, 그 출력 전압에는, 평균하여 ΔV'(단, ΔV'는 ΔV의 시간 평균)의 직류 전압이 중첩되게 된다. 이 때문에, 안정 임피던스 소자가 인덕터(31)뿐이면, 인버터 트랜스(TR1∼TRn)에 큰 직류 전류가 중첩되어서, 자기 포화(飽和)나 효율의 저하의 원인이 된다. 이때, 그 안정 임피던스 소자에 대하여, 인버터 수단(12)에 직렬로 접속된 콘덴서를 부가함으로써, 비대칭 전압 파형의 직류 성분을 차단하여, 인버터 트랜스(TR)의 1차측 권선에 인가되는 전압의 대칭성을 개선할 수 있다.
또한, 방전등 점등 장치(10, 40)에 있어서, 2차측 공진 회로의 공진 주파수를 조정하여 관전류를 안정화시키는 동시에, 인버터 수단(12)의 출력 전압의 고조파 성분을 더욱 효과적으로 차단하여, 인버터 트랜스(TR1∼TRn)의 1차측 권선(Np1∼Npn)에 인가되는 전압 파형을 거의 정현파상으로 하기 위하여, 인버터 트랜스(TR1∼TRn)의 1차 권선(Np1∼Npn)에 병렬로 콘덴서를 접속해도 좋다.

Claims (2)

  1. 고주파 전압을 출력하는 인버터 수단과 복수의 인버터 트랜스를 포함하고, 이 복수의 인버터 트랜스의 2차 권선에 각각 접속된 복수의 방전등을 점등하는 다등식(多燈式) 방전등 점등 장치에 있어서,
    인접하는 상기 인버터 트랜스의 1차측의 배선 사이에, 밀결합부(密結合部)와 소결합부(疎結合部)를 갖는 평형 인덕턴스 소자가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 다등식 방전등 점등 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 평형 인덕턴스 소자의 밀결합부 및 소결합부는, 개자로(開磁路; open magnetic path)를 형성하는 자기 코어에 감긴 1쌍의 권선(卷線)의 밀결합 부분 및 소결합 부분으로 각각 형성되고, 상기 1쌍의 권선은, 인접하는 상기 인버터 트랜스의 1차 권선에 각각 직렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 다등식 방전등 점등 장치.
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