KR20090018851A - 램프 구동 회로 및 가스 방전 램프의 동작 방법 - Google Patents

램프 구동 회로 및 가스 방전 램프의 동작 방법 Download PDF

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KR20090018851A
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엔버트 비. 지. 니조프
조제프 피. 이. 데 크리저
마르첼 제이. 엠. 벅스
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

방전 램프를 동작시키기 위한 램프 구동 회로(10)는, 공급 전압 입력 단자들에 접속된 제1 및 제2 스위칭 장치(Q1, Q2)들의 직렬 장치를 구비한다. 인버터 공진 회로(20, 30)는 이러한 스위칭 장치들 중 하나를 분로하고, 인버터 인덕턴스(L1), 인버터 커패시턴스(C1), 램프 접속 단자(O1, O2)를 갖는다. 제어 회로(40)는 커뮤테이팅 주파수에서 커뮤테이팅되는 램프 전류(IL)를 생성하도록 스위칭 장치들을 제어한다. 제어 회로는, 커뮤테이팅 주기의 제1 간격 동안, 커뮤테이팅 주파수보다 높은 주파수에서 제1 스위칭 장치를 제1 시간 주기 동안 도통 상태로 제2 시간 주기 동안 비도통 상태로 교대로 되게 하고, 커뮤테이팅 주기의 제2 간격 동안, 커뮤테이팅 주파수보다 높은 주파수에서 제2 스위칭 장치를 제3 시간 주기 동안 도통 상태로 제4 시간 주기 동안 비도통 상태로 교대로 되게 한다. 커뮤테이팅 주기의 제1 및 제2 간격의 시작시, 제1 시간 주기와 제3 시간 주기는 램프 전류의 커뮤테이팅 속도를 증가시키도록 각각 연장된다. 다른 방안으로, 커뮤테이팅 주기의 제1 및 제2 간격의 종료시, 제2 시간 주기와 제4 시간 주기는 램프 전류의 커뮤테이팅 속도를 증가시키도록 각각 연장된다.
가스 방전 램프, 램프 구동 회로, 인버터 인덕턴스 전류, 인버터 공진 회로

Description

램프 구동 회로 및 가스 방전 램프의 동작 방법{LAMP DRIVING CIRCUIT}
본 발명은 램프 구동 회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 커뮤테이팅 순방향 램프 구동 회로(commutating forward lamp driving circuit)에 관한 것이다.
가스 방전 램프(예를 들어, 고휘도 방전(HID) 램프가 있으나, 이러한 예로 한정되지는 않음)를 위한 램프 구동 회로는, 가스 방전 램프에 필요로 하는 전류량을 공급하고, AC 전압원과 같은 본관(mains) 전압원으로부터 전력 자체를 수신한다. 종래 기술에서는, 이러한 램프 구동 회로가 3가지 단계를 포함하고 있다. 즉, AC 입력 전압을 보다 높은 DC 출력 전압을 변환하기 위한 정류기(rectifier)와 업컨버터, 상기 DC 전압을 전류는 보다 높게 전압은 보다 낮게 변환하기 위한 다운컨버터(순방향 컨버터), 마지막으로 비교적 낮은 주파수에서 램프용 DC 전류를 스위칭하는 커뮤테이터(commutator)이다. 보다 최근의 설계에서는, 마지막 2개의 단계(즉, 다운컨버터 및 커뮤테이터)는 순방향 커뮤테이팅 단계라 칭하는 하나의 단계 내로 집적되었다.
순방향 커뮤테이팅 램프 구동 회로는 해프 브리지 커뮤테이팅 순방향(HBCF) 토폴로지 또는 풀 브리지 커뮤테이팅 순방향(FBCF) 토폴로지로 구현될 수 있다. 따라서, 이러한 순방향 커뮤테이팅 단계는, MOSFET 스위치들과 같이, 2개의 직렬 접속된 전력 스위칭 요소들의 적어도 하나의 체인을 항상 갖고, 여기서 구동될 가스 방전 램프는 상기 두 개의 스위칭 요소들 사이의 노드에 연결된다.
가스 방전 램프에서, 특히 저 전력 금속 할로겐화물 가스 방전 램프에서, 램프 전류의 커뮤테이팅 속도는 빨라야 한다. 커뮤테이팅이 느리면, 램프의 전극들의 온도가 그 전극들의 낮은 열적 시상수 때문에 커뮤테이팅 동안 크게 떨어질 수 있으며, 캐소드 위상에서의 순간 열이온 방출(instantaneous thermionic emission)이 금지된다. 이것은 커뮤테이팅 후 높은 램프 전압 피크, 전극들의 열화, 램프 소멸로 이어질 수 있다.
미국 2005/0062432 A1은, 고압 방전 램프에 공급되는 전력 또는 전류를 제어하기 위해 적어도 하나의 전력 스위칭 요소를 스위칭 온 상태 및 스위칭 오프 상태로 제어하는 제어 수단을 포함하는 고압 방전 램프를 위한 장치를 개시하고 있다. 이 제어 수단은, 그 적어도 하나의 전력 스위칭 요소의 스위칭 온 상태의 온-타임(Ton)을 제어함으로써 램프에 의해 소비되는 전력을 제어하도록 구성되어 있다.
미국 2005/0269969 A1은, 램프 회로 전류가 제로를 교차(cross)할 때 램프 회로 전류를 감지하여 드라이버의 전력 스위칭 요소들을 스위칭하는 가스 방전 램프를 위한 드라이버를 개시하고 있다. 제로 교차(zero-crossing) 센서는 주 권선이 램프 전류에 대하여 직렬로 된 소형 변압기로 구성된다. 소형 변압기는 비교적 작은 주 전류에서 미리 포화 상태에 있으며, 제로 교차하는 전류 근처에서 포화 상태로부터 벗어나, 전력 스위칭 요소들을 제어하도록 변압기의 이차 권선에 신호를 제공한다.
램프 전류 커뮤테이팅이 매우 빠르게 행해질 수 있는, 순방향 커뮤테이팅 램프 구동 회로 및 가스 방전 램프를 동작시키기 위한 대응 방법을 갖는 것이 바람직할 수 있다.
일 양태에 의하면, 본 발명은 제1항 또는 제3항에 따른 램프 구동 회로를 제공한다. 다른 일 양태에 의하면, 본 발명은 제6항 또는 제8항에 따른 가스 방전 램프를 동작시키는 방법을 제공한다.
본 발명에 따른, 램프 구동 회로, 및 가스 방전 램프를 동작시키는 방법은, 램프 전류의 매우 빠른 커뮤테이팅을 가능하게 한다. 이러한 빠른 커뮤테이팅은, 작은 열적 시상수를 갖는 램프의 전극들의 온도가 급격히 떨어져 캐소드 위상에서 그 전극들의 순간 열이온 방출이 중단되는 것을 방지한다.
커뮤테이팅 주기의 제1 및 제2 간격(예를 들어, 해프(half))의 시작시, 제1 스위칭 장치가 도통 상태로 될 때의 시간 주기와 제2 스위칭 장치가 도통 상태로 될 때의 시간 주기가 각각 연장되도록, MOSFET과 같은 스위칭 장치를 제어함으로써, 램프 전류의 커뮤테이팅 속도를 증가시킨다. 다른 방안으로, 스위칭 장치들은, 램프 전류의 커뮤테이팅 속도를 증가시키기 위해, 커뮤테이팅 주기의 제1 및 제2 간격(예를 들어, 해프)의 종료시, 제1 스위칭 장치가 비도통 상태로 될 때의 시간 주기와 제2 스위칭 장치가 비도통 상태로 될 때의 시간 주기가 각각 연장되도록 제어될 수 있다.
제어 회로는, 스위칭 장치를 도통 상태로 만드는 시간을 결정하기 위해, 인버터 인덕턴스를 통해 흐르는 인버터 인덕턴스 전류가 제로를 교차하는 때를 감지하는 전류 감지 회로로부터 출력 신호를 수신할 수 있다. 그러나, 하드웨어나 소프트웨어로 구현된 또는 하드웨어와 소프트웨어 둘 다로 구현된 다른 제어 기술을 가스 방전 램프의 제어에 이용하여 본 발명을 구현할 수도 있다.
이하, 본 발명을 제한적이지 않은 실시예들을 도시하고 있는 첨부 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 램프 드라이버 회로의 예시적인 일 실시예의 회로도이다.
도 2는 전류 제로 교차 감지 회로의 예시적인 일 실시예의 회로도이다.
도 3은 인버터 인덕턴스 전류, 전류 제로 교차 감지 신호, 램프 전류의 타이밍도이다.
도면에서, 유사한 참조 번호들은 유사한 컴포넌트들을 참조한다.
도 1은 본 발명에 따른 램프 구동 회로(10)의 일 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 커뮤테이팅 순방향 단계는 해프 브리지 유형이다. 그러나, 당업자라면 필요한 변경을 가하여 본 발명이 풀 브리지 유형의 커뮤테이팅 순방향 장치에 적용될 수도 있음을 인식할 것이다. 램프 구동 회로(10)는 인버터 회로(20) 및 출력 회로(30)를 포함한다.
인버터 회로(20)는 제1 스위칭 장치(Q1) 및 제2 스위칭 장치(Q2)를 포함한다. 제1 스위칭 장치(Q1) 및 제2 스위칭 장치(Q2)의 각각은 도면에 도시되어 있는 본체 다이오드를 갖는 MOSFET일 수 있다. 스위칭 장치(Q1, Q2)들은 각 스위칭 장치(Q1, Q2)들의 게이트(GQ1, GQ2)들에 연결된 제어 회로(40)에 의해 제어된다. 스위칭 장치(Q1, Q2)들은 커뮤테이팅 회로를 형성한다. 인버터 회로(20)는, 커패시터(C1A, C1B)에 의해 형성된 인버터 커패시턴스(C1)와 인버터 인덕턴스(L1)를 포함하는 인버터 공진 회로를 더 포함한다. 인버터 공진 회로는 커뮤테이팅 회로의 노드(P1)에 접속된다. 클램핑 회로는 제1 클램핑 다이오드(D1)와 제2 클램핑 다이오드(D2)를 포함하고, 이 두개의 클램핑 다이오드는 인버터 공진 회로의 노드(P2)에 접속된다.
출력 회로(30)는, 인덕터(L2A, L2B)들에 의해 형성된 출력 인덕턴스(L2)와 출력 커패시터(C2A, C2B, C2C)들에 의해 형성된 출력 커패시턴스(C2)를 포함하는 출력 공진 회로를 포함한다. 출력 인덕턴스(L2)는 하나의 인덕터로서 구현될 수도 있다. 이하에서는 출력 인덕터(L2)를 참조할 때, 이것은 인덕터(L2A, L2B) 둘 다를 참조하려는 것이다. 출력 커패시터(C2A, C2B)들은 분압기를 형성하여, 공급 전압(VS)을 나눈다. 출력 커패시터(C2C)는 램프 커패시턴스와 기생 커패시턴스에 의해 형성되고, 점화 커패시터를 더 포함할 수 있다. 출력 커패시턴스(C2)를 참조하는 경우, 이것은 3개의 출력 커패시터(C2A, C2B, C2C) 모두를 참조하려는 것이다. 출력 회로(30)는 2개의 출력 단자(O1, O2)를 더 포함한다. 가스 방전 램프(L)는 상기 출력 단자(O1, O2)들 사이에 접속된다.
공급 전압(VS)은 램프 구동 회로(10)의 적절한 단자에서 제공된다. 다른 단자에서는 램프 구동 회로(10)가 접지된다. 따라서, 공급 전압(VS)은 램프 구동 회로(10)의 입력 단자들 양단에 인가된다.
전류 감지 회로(100)는, 인버터 인덕턴스(L1)를 통해 흐르는 전류(ILC)를 감지하고, 라인(60)으로 표시한 바와 같이 전류(ILC)의 제로 교차를 표시하는 신호를 제어 회로(40)에 제공하도록 구성된다.
도 2는 미국 2005/0269969 A1에 개시된 바와 같은 전류 감지 회로(100)의 일 실시예를 도시한다. 전류 감지 회로(100)는 일차 권선(111)과 이차 권선(112)을 갖는 소형 변압기(110)를 포함한다. 일차 권선(111)은 인버터 인덕턴스(L1)에 직렬로 접속되어 있고, 이에 따라 전류(ILC)가 일차 권선(111)을 통해 흐른다. 제1 다이오드(113)에서는 애노드가 이차 권선(112)의 제1 종단에 접속되고, 제2 다이오드(114)에서는 애노드가 이차 권선(112)의 나머지 종단에 접속된다. 제1 및 제2 다이오드(113, 114)의 캐소드들은 함께 저항기(115)의 제1 단자에 접속되어 있으며, 저항기(115)의 나머지 단자는 전류 감지 회로(100)의 제1 출력 단자(120a)에 접속되어 있다. 전류 감지 회로(100)의 제2 출력 단자(120b)는 이차 권선(112)의 중심 단자에 접속되어 있다.
변압기(110)는, 바람직하게 토로이드형이지만, 이러한 예로 한정되지 않으 며, 매우 작고, 이에 따라 변압기의 코어가 변압기의 일차 권선(111)을 통한 비교적 작은 전류(ILC)에도 포화된다. 이러한 포화 상태에서는, 일차 권선(111)을 통한 램프 전류가 증가 또는 감소되더라도, 이차 권선(112)에서의 출력 신호가 크게 변하지 않는다. 그러나, 일차 권선(111)을 통한 전류가 제로에 근접하자마자, 변압기(110)는 포화 상태를 벗어나 변압기의 이차 권선(1120의 2개의 종단 사이의 전압 피크를 생성할 수 있게 된다. 중심 단자를 참조하고 이에 따라 제2 출력 단자(120b)를 참조하여 전압 피크의 부호에 따라, 제1 다이오드(113) 또는 제2 다이오드(114)가 이 전압 피크를 저항기(115)를 통해 제1 출력 단자(120a)로 향하게 한다. 바람직하게, 제너 다이오드(116)는 2개의 출력 단자(120a, 120b) 사이에 접속되어, 출력 펄스의 전압 레벨을 원하는 논리값으로 클램핑하며 이에 따라 제1 출력 단자(120a)에서의 전압이 급격히 증가하는 것을 방지할 수 있다.
램프 전류가 제로 교차에 가까워짐에 따라, 전류 감지 회로(100)는 자신의 이차 권선(112)에서 출력 펄스를 제공하고, 이것은 일차 권선(111)에서의 전류(ILC)의 제로 교차와 실질적으로 일치한다. 전압 펄스의 상승 에지는 실제 제로 교차 전의 시간에 위치한다. 따라서, 제어 회로(40; 도 1)가 상기 출력 펄스의 상승 에지에 응답하도록 설계된다면, 즉, 제어 회로(40)가 출력 펄스의 상승 에지에 의해 트리거되면, 스위칭 장치(Q1, Q2)들을 스위칭하는 실제 순간은 램프 전류의 실제 제로 교차와 정밀하게 일치할 수 있다.
도 1에 따른 램프 구동 회로(10)의 동작은 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3 의 타이밍 도에서, 인버터 인덕턴스(L1)를 통해 흐르는 인버터 인덕턴스 전류(ILC)는 정상 상태 동작 동안 도시되어 있다.
도 1 및 도 3을 참조해 보면, 인버터 인덕턴스 전류(ILC)는 인버터 회로(20)에 의해 생성되는 공급 전류를 나타낸다. 커뮤테이팅 간격에서, 스위칭 장치(Q1)는 마스터 스위칭 장치로서 동작하는 반면, 스위칭 장치(Q2)는 슬레이브 스위칭 장치로서 동작한다. 후속하는 커뮤테이팅 간격에서, 이 마스터/슬레이브 관계는 반대로 된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제어 회로(40)가 마스터 스위칭 장치(Q1)를 도통 상태로 제어하는 시간(t0)에서, 이 제어 타이밍은 전류 감지 회로(100)의 출력 펄스로부터 결정되며, 이것은 도 3을 참조하여 보다 상세히 후술한다. 결국, 전류는 인버터 인덕턴스(L1)를 통해 전개되기 시작한다. 전류는 레벨(IA , max)로 증가한다. 시간(t1)에서, 마스터 스위칭 장치(Q1)는 비도통 상태로 스위칭된다. 인버터 인덕턴스(L1)는 전개된 전류를 유지하려 하고, 이에 따라 프리휠(freewheel) 전류가 슬레이브 스위칭 장치(Q2)의 본체 다이오드를 통해 흐르게 된다.
듀얼 MOSFET 동작 모드에서, 슬레이브 스위칭 장치(Q2)는 이어서 도통 상태로 스위칭되어, 프리휠 전류가 MOSFET을 통해 흐르고 슬레이브 스위칭 장치(Q2)의 본체 다이오드를 통해 흐르는 프리휠 전류가 저감된다. 프리휠 전류는 점진적으로 감소되어 제로에 이르고 이어서 방향이 반대로 된다. 슬레이브 스위칭 장 치(Q2)는 비도통 상태로 스위칭되고 역으로 된 프리휠 전류는 대향 레일 전압(opposite rail voltage)에 대하여 노드(P1)에서 전압의 공진 스윙을 생성한다. 따라서, 듀얼 MOSFET 모드에서, 본체 다이오드를 사용하는 경우의 단점인, 비교적 큰 순방향 손실 및 비교적 불량한 턴오프 손실을 회피할 수 있다.
시간(t2)에서, 전류는 레벨(IA , min)에 있고, 마스터 스위칭 장치(Q1)는 제어 회로(40)에 의해 도통 상태로 다시 스위칭된다. 이 제어 타이밍은 전류 감지 회로(100)의 추가 출력 펄스로부터 결정되고, 이것은 도 3을 참조하여 보다 상세히 후술한다. 이어서, t0 내지 t2의 사이클은 시간(t2)로부터 반복될 수 있다.
따라서, 커뮤테이팅 주기의 제1 해프인 제1 커뮤테이팅 간격(A)에서, 인버터 인덕턴스 전류(ILC)는 마스터 스위칭 장치(Q1)의 스위칭 주파수와 동일한 주파수에서 최소 레벨(IA , min)과 최대 레벨(IA , max) 사이를 교번한다. 마스터 스위칭 장치(Q1)의 스위칭은, 제1 커뮤테이팅 간격(A)의 종료를 나타내는 시간(t3)에 이를 때까지 반복된다.
시간(t3)에서, 제2 스위칭 장치(Q2)는 마스터로 되고 제1 스위칭 장치(Q1)는 슬레이브로 된다. 따라서, 시간(t3)로부터, 전류가 커뮤테이팅되고 커뮤테이팅 주기의 제2 해프인 제2 커뮤테이팅 간격(B)이 시작된다. 커뮤테이팅 간격(B) 동안, 인버터 인덕턴스 전류(ILC)는 최소값(IB,min)과 최대값(IB , max) 사이를 교번한다. 인버터 커패시턴스(C1A, C1B)의 버퍼링 및 아크 가스 방전 램프의 임피던스와 결합된 출력 인덕턴스(L2)에 의한 로우 패스 필터링으로 인해, 인버터 인덕턴스 전류(ILC)의 스위칭 주파수 신호는 저감되며, 레벨들(IA , max 및 IB , min) 사이를 교번하는 거의 장방형의 전류가, 출력 단자(O1, O2)들과 이들 사이에 접속된 램프(L)에 공급되는 램프 전류(IL)로서 발생한다. 예를 들어, 거의 장방형의 램프 전류(IL)를 교번하는 저 주파수의 주파수는, 제1 및 제2 스위칭 장치(Q1, Q2)들을 마스터와 슬레이브로 스위칭하는 데 사용되는 주파수와 동일하다. 이 주파수를 커뮤테이팅 주파수라 칭할 수 있다.
저 주파수 램프 전류가 다른 스위칭 장치 구동 스킴에서 구형파 형상으로부터 이탈될 수도 있다는 점을 관찰할 수 있다.
램프 전류(IL)의 커뮤테이팅에 있어서, 노드(P2, P3)들(도 1 참조) 사이에서 측정된 전압으로 벗어난, 인버터 인덕턴스 전류(ILC)의 피크 전류와 합성된 전류 감지 회로(100)로부터의 출력 펄스는, 제어 회로(40)에 의한 전류(ILC)의 제어를 제공할 수 있다.
도 3은 전류 감지 회로(100)로부터의 전류 감지 신호(UCS)를 도시한다. (이 예시적인 실시예에서) 전류 감지 신호(UCS)는 인버터 인덕턴스 전류(ILC)가 약 제로일 때의 펄스들을 도시한다. 이러한 펄스들은, 스위칭 장치(Q1, Q2)들이 액티브로 되고 도통 상태로 되는 때를 제어하도록 제어 회로(40)에 출력된다.
램프 구동 회로의 제어에 있어서, 전류 감지 신호(UCS)에 포함된 출력 펄스 들은 커뮤테이팅 바로 전에 제어 회로(40)에 의해 금지된다. 예를 들어, 시간(t3)에 후속하는 출력 펄스가 금지된다. 이것은 스위칭 장치(Q2)가 소위 최대 오프 타임(off-time)만큼 길게 (듀얼 MOSFET 동작 모드에서) 온 상태로 유지될 수 있게 한다. 최대 오프 타임은 커뮤테이팅 동안 선택될 수 있는 설계 파라미터이다. 따라서, 인버터 인덕턴스 전류(ILC)는 확실하게 네거티브로 된다. 최대 오프 타임 후에, 제어 회로(40)의 로직은 네거티브 램프 전류 모드에서 동작하도록 설정되고, 전류 감지 신호(UCS)에 포함된 출력 펄스들은 제어 회로(40)에 의해 더 이상 금지되지 않는다. 이어서, 노드(P2, P3)들 사이에서 측정된 전압(인버터 인덕턴스 전류(ILC)를 나타냄)의 정확한 필터링이 적용되어 램프 전류 리플(lamp current ripple)을 허용가능하게 유지시킨다.
(시간(t3)으로부터 도 3에 도시한 바와 같이) 새로운 커뮤테이팅 단계의 시작시 큰 인버터 인덕턴스 전류(ILC)는 노드(P2)에서의 전압을 종래 기술보다 빠르게 변경시키고, 이것은 램프 전류(IL)의 커뮤테이팅을 보다 빠르게 한다. 10㎲ 미만의 상승/하상 시간 및 1.2 미만인 파고 인자(crest factor)를 갖는 램프 전류(IL)를 쉽게 얻을 수 있다. 노드(P2)에서의 빠른 전압 변화의 결과로, 가스 방전 램프(L)와 출력 인덕턴스(L2)의 직렬 장치에 걸친 전압이 급격히 높은 값에 도달하고, 이에 따라 램프 전압이 비교적 높더라도 램프(L)에 큰 전류(IL)가 공급된다. 이러한 효 과는, 커뮤테이팅 동안, 가스 방전 램프, 특히, 저 전력 금속 할로겐화물 가스 방전 램프의 소멸을 효과적으로 방지한다. 출력 인덕턴스(L2)가 인덕터(L2A, L2B)들로서 구현되지 않고 램프(L)와 직렬인 단일 인덕터로서 구현될 때 빠른 커뮤테이팅을 구현할 수도 있다는 점에 주목하기 바란다.
위에서의 램프 구동 회로(10)의 동작에 관한 설명은 적절한 임피던스, 커패시턴스, 인덕턴스, 저항 등을 갖는 컴포넌트들을 선택하기 위한 당업자에게 충분한 정보를 제공하고 있다고 본다. 적절한 커뮤테이팅 주파수는 100 내지 500Hz 범위에 있을 수 있으며, 바람직하게는 400Hz일 수 있고, 스위칭 장치(Q1, Q2)들을 위한 적절한 스위칭 주파수가 100kHz일 수 있다는 점에 주목하기 바란다.
본 명세서에서 본 발명의 상세한 설명을 설명하였지만, 설명한 실시예들은 다양한 형태로 구현될 수 있는 본 발명을 단지 예시한 것임을 이해하기 바란다. 따라서, 본 명세서에서 설명한 특정한 구조적 상세 및 기능적 상세는 한정적으로 해석되어선 안되며, 본 발명을 실질적으로 임의의 적절하게 설명된 구주로 다양하게 채용하도록 청구범위를 위한 기초이자 당업자를 교시하기 위한 기초로서 해석되어야 한다.
게다가, 본 명세서에서 사용된 용어 및 구는 제한적이미 않으며 오히려 본 발명을 이해할 수 있게 하는 설명을 제공하려는 것이다. 본 명세서에서 사용된 "하나"와 같은 용어는 하나 이상을 정의할 수도 있다. 본 명세서에서 사용된 "하나"라는 용어도 적어도 2개 이상을 정의할 수 있다. 본 명세서에서 사용하는 바와 같이, "포함하며 그리고/또는"이라는 표현은 포함하는 것으로서 정의된다(즉, 개방 형). 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "결합"이라는 용어는 연결을 의미하며, 이것은 반드시 직접적인 연결은 아니며, 또한 반드시 유선에 의한 연결도 아니다.

Claims (9)

  1. 방전 램프를 동작시키는 램프 구동 회로(10)로서,
    공급 전압원에 접속하기 위한 입력 단자들과,
    제1 스위칭 장치(Q1)와 제2 스위칭 장치(Q2)를 포함하며, 상기 입력 단자들과 접속하는 직렬 장치와,
    상기 제1 스위칭 장치와 상기 제2 스위칭 장치 중 하나를 분로(shunt)하며, 인버터 인덕턴스(L1), 인버터 커패시턴스(C1), 램프 접속 단자들(O1, O2)을 포함하는 인버터 공진 회로(20, 30)와,
    커뮤테이팅 주파수(commutation frequency)에서 커뮤테이팅되는 램프 전류(IL)를 생성하도록 상기 제1 스위칭 장치와 상기 제2 스위칭 장치의 각 제어 전극(GQ1, GQ2)에 연결된 제어 회로(40)를 포함하고,
    상기 제어 회로는,
    커뮤테이팅 주기의 제1 간격 동안, 상기 커뮤테이팅 주파수보다 높은 주파수에서 상기 제1 스위칭 장치를 제1 시간 주기 동안 도통 상태로 제2 시간 주기 동안 비도통 상태로 교대로 되게 하고,
    상기 커뮤테이팅 주기의 제2 간격 동안, 상기 커뮤테이팅 주파수보다 높은 주파수에서 상기 제2 스위칭 장치를 제3 시간 주기 동안 도통 상태로 제4 시간 주기 동안 비도통 상태로 교대로 되게 하고,
    상기 램프 전류의 커뮤테이팅의 속도를 증가시키기 위해, 상기 커뮤테이팅 주기의 제1 간격의 시작시 제1 시간 주기를 연장하고, 상기 커뮤테이팅 주기의 제2 간격의 시작시 제3 시간 주기를 연장하도록 구성된 램프 구동 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    전류 감지 회로(100)를 더 포함하고,
    상기 전류 감지 회로는, 상기 인버터 인덕턴스(L1)를 통해 흐르는 인버터 인덕턴스 전류(ILC)를 감지하고, 상기 인버터 인덕턴스 전류가 제로를 교차할 때 상기 제어 회로(40)에 시그널링하는 출력 신호를 생성하도록 구성되어 있고,
    상기 제어 회로는,
    상기 커뮤테이팅 주기의 제1 간격에서 그리고 상기 커뮤테이팅 주기의 제1 간격의 종료 전에 상기 출력 신호의 수신에 응답하여, 상기 제1 스위칭 장치를 도통 상태로 되게 하고,
    상기 커뮤테이팅 주기의 제2 간격에서 그리고 상기 커뮤테이팅 주기의 제2 간격의 종료 전에 상기 출력 신호의 수신에 응답하여, 상기 제2 스위칭 장치를 도통 상태로 되게 하고,
    상기 커뮤테이팅 주기의 제1 간격의 시작시 상기 출력 신호의 수신에 응답하여, 상기 제2 스위칭 장치를 도통 상태로 되지 않게 하고,
    상기 커뮤테이팅 주기의 제2 간격의 시작시 상기 출력 신호의 수신에 응답하 여, 상기 제1 스위칭 장치를 도통 상태로 되지 않도록 구성된 램프 구동 회로.
  3. 방전 램프를 동작시키는 램프 구동 회로(10)로서,
    공급 전압원에 접속하기 위한 입력 단자들과,
    제1 스위칭 장치(Q1)와 제2 스위칭 장치(Q2)를 포함하며, 상기 입력 단자들과 접속하는 직렬 장치와,
    상기 제1 스위칭 장치와 상기 제2 스위칭 장치 중 하나를 분로(shunt)하며, 인버터 인덕턴스(L1), 인버터 커패시턴스(C1), 램프 접속 단자들(O1, O2)을 포함하는 인버터 공진 회로(20, 30)와,
    커뮤테이팅 주파수(commutation frequency)에서 커뮤테이팅되는 램프 전류(IL)를 생성하도록 상기 제1 스위칭 장치와 상기 제2 스위칭 장치의 각 제어 전극(GQ1, GQ2)에 연결된 제어 회로(40)를 포함하고,
    상기 제어 회로는,
    커뮤테이팅 주기의 제1 간격 동안, 상기 커뮤테이팅 주파수보다 높은 주파수에서 상기 제1 스위칭 장치를 제1 시간 주기 동안 도통 상태로 제2 시간 주기 동안 비도통 상태로 교대로 하고,
    상기 커뮤테이팅 주기의 제2 간격 동안, 상기 커뮤테이팅 주파수보다 높은 주파수에서 상기 제2 스위칭 장치를 제3 시간 주기 동안 도통 상태로 제4 시간 주기 동안 비도통 상태로 교대로 하고,
    상기 램프 전류의 커뮤테이팅의 속도를 증가시키기 위해, 상기 커뮤테이팅 주기의 제1 간격의 종료시 제2 시간 주기를 연장하고, 상기 커뮤테이팅 주기의 제2 간격의 종료시 제4 시간 주기를 연장하도록 구성된 램프 구동 회로.
  4. 전류 감지 회로(100)를 더 포함하고,
    상기 전류 감지 회로는, 상기 인버터 인덕턴스(L1)를 통해 흐르는 인버터 인덕턴스 전류(ILC)를 감지하고, 상기 인버터 인덕턴스 전류가 제로를 교차할 때 상기 제어 회로(40)에 시그널링하는 출력 신호를 생성하도록 구성되어 있고,
    상기 제어 회로는,
    상기 커뮤테이팅 주기의 제1 간격에서 그리고 상기 커뮤테이팅 주기의 제1 간격의 종료 전에 상기 출력 신호의 수신에 응답하여, 상기 제1 스위칭 장치를 도통 상태로 되게 하고,
    상기 커뮤테이팅 주기의 제2 간격에서 그리고 상기 커뮤테이팅 주기의 제2 간격의 종료 전에 상기 출력 신호에 응답하여, 상기 제2 스위칭 장치를 도통 상태로 되게 하고,
    상기 커뮤테이팅 주기의 제1 간격의 종료시 상기 출력 신호의 수신에 응답하여, 상기 제1 스위칭 장치를 도통 상태로 되지 않게 하고,
    상기 커뮤테이팅 주기의 제2 간격의 종료시 상기 출력 신호의 수신에 응답하여, 상기 제2 스위칭 장치를 도통 상태로 되지 않도록 구성된 램프 구동 회로.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위칭 장치는 듀얼 MOSFET 모드에서 동작하는 MOSFET 트랜지스터(Q1, Q2)들을 포함하는 램프 구동 회로.
  6. 가스 방전 램프를 동작시키는 방법으로서,
    제1 스위칭 장치(Q1)와 제2 스위칭 장치(Q2)의 직렬 장치를 제공하는 단계와,
    상기 제1 스위칭 장치와 상기 제2 스위칭 장치 중 하나를 분로(shunt)하며, 인버터 인덕턴스(L1), 인버터 커패시턴스(C1), 램프 접속 단자들(O1, O2)을 포함하는 인버터 공진 회로를 제공하는 단계와,
    커뮤테이팅 주기의 제1 간격 동안, 커뮤테이팅 주파수보다 높은 주파수에서 상기 제1 스위칭 장치를 제1 시간 주기 동안 도통 상태로 제2 시간 주기 동안 비도통 상태로 교대로 되게 하고, 상기 커뮤테이팅 주기의 제2 간격 동안, 상기 커뮤테이팅 주파수보다 높은 주파수에서 상기 제2 스위칭 장치를 제3 시간 주기 동안 도통 상태로 제4 시간 주기 동안 비도통 상태로 교대로 되게 하고, 상기 램프 전류의 커뮤테이팅 속도를 증가시키도록 상기 커뮤테이팅 주기의 제1 시간 간격의 시작시 제1 시간 주기를 연장하고 상기 커뮤테이팅 주기의 제2 시간 간격의 시작시 제3 시간 주기를 연장함으로써 상기 제1 스위칭 장치와 제2 스위칭 장치의 스위칭을 제어 하여, 커뮤테이팅 주파수에서 커뮤테이팅되는 램프 전류(IL)를 생성하는 단계
    를 포함하는 가스 방전 램프 동작 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 인버터 인덕턴스(L1)를 통해 흐르는 인버터 인덕턴스 전류(ILC)를 감지하는 단계와,
    상기 인버터 인덕턴스 전류가 제로를 교차할 때 상기 제어 회로(40)에 시그널링하는 출력 신호를 생성하는 단계와,
    상기 커뮤테이팅 주기의 제1 간격에서 그리고 상기 커뮤테이팅 주기의 제1 간격의 종료 전에 상기 출력 신호의 수신에 응답하여 상기 제1 스위칭 장치를 도통 상태로 되게 하는 단계와,
    상기 커뮤테이팅 주기의 제2 간격에서 그리고 상기 커뮤테이팅 주기의 제2 간격의 종료 전에 상기 출력 신호의 수신에 응답하여 상기 제2 스위칭 장치를 도통 상태로 되게 하는 단계와,
    상기 커뮤테이팅 주기의 제1 간격의 시작시 상기 출력 신호의 수신에 응답하여 상기 제2 스위칭 장치를 도통 상태로 되지 않게 하는 단계와,
    상기 커뮤테이팅 주기의 제2 간격의 시작시 상기 출력 신호의 수신에 응답하여 상기 제1 스위칭 장치를 도통 상태로 되지 않게 하는 단계
    를 더 포함하는 가스 방전 램프 동작 방법.
  8. 가스 방전 램프를 동작시키는 방법으로서,
    제1 스위칭 장치(Q1)와 제2 스위칭 장치(Q2)의 직렬 장치를 제공하는 단계와,
    상기 제1 스위칭 장치와 상기 제2 스위칭 장치 중 하나를 분로(shunt)하며, 인버터 인덕턴스(L1), 인버터 커패시턴스(C1), 램프 접속 단자들(O1, O2)을 포함하는 인버터 공진 회로를 제공하는 단계와,
    커뮤테이팅 주기의 제1 간격 동안, 커뮤테이팅 주파수보다 높은 주파수에서 상기 제1 스위칭 장치를 제1 시간 주기 동안 도통 상태로 제2 시간 주기 동안 비도통 상태로 교대로 되게 하고, 상기 커뮤테이팅 주기의 제2 간격 동안, 상기 커뮤테이팅 주파수보다 높은 주파수에서 상기 제2 스위칭 장치를 제3 시간 주기 동안 도통 상태로 제4 시간 주기 동안 비도통 상태로 교대로 되게 하고, 상기 램프 전류의 커뮤테이팅 속도를 증가시키도록 상기 커뮤테이팅 주기의 제1 시간 간격의 종료시 제2 시간 주기를 연장하고 상기 커뮤테이팅 주기의 제2 시간 간격의 종료시 제4 시간 주기를 연장함으로써 상기 제1 스위칭 장치와 제2 스위칭 장치의 스위칭을 제어하여, 커뮤테이팅 주파수에서 커뮤테이팅되는 램프 전류(IL)를 생성하는 단계
    를 포함하는 가스 방전 램프 동작 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 인버터 인덕턴스(L1)를 통해 흐르는 인버터 인덕턴스 전류(ILC)를 감지하는 단계와,
    상기 인버터 인덕턴스 전류가 제로를 교차할 때 상기 제어 회로(40)에 시그널링하는 출력 신호를 생성하는 단계와,
    상기 커뮤테이팅 주기의 제1 간격에서 그리고 상기 커뮤테이팅 주기의 제1 간격의 종료 전에 상기 출력 신호의 수신에 응답하여 상기 제1 스위칭 장치를 도통 상태로 되게 하는 단계와,
    상기 커뮤테이팅 주기의 제2 간격에서 그리고 상기 커뮤테이팅 주기의 제2 간격의 종료 전에 상기 출력 신호의 수신에 응답하여 상기 제2 스위칭 장치를 도통 상태로 되게 하는 단계와,
    상기 커뮤테이팅 주기의 제1 간격의 종료시 상기 출력 신호의 수신에 응답하여 상기 제1 스위칭 장치를 도통 상태로 되지 않게 하는 단계와,
    상기 커뮤테이팅 주기의 제2 간격의 종료시 상기 출력 신호의 수신에 응답하여 상기 제2 스위칭 장치를 도통 상태로 되지 않게 하는 단계
    를 더 포함하는 가스 방전 램프 동작 방법.
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