KR20090093988A

KR20090093988A - 예열 가능한 전극들을 갖는 방전 램프를 동작시키기 위한 회로 어레인지먼트와 방법

Info

Publication number: KR20090093988A
Application number: KR1020097012558A
Authority: KR
Inventors: 베른트 루돌프
Original assignee: 오스람 게젤샤프트 미트 베쉬랭크터 하프퉁
Priority date: 2006-11-22
Filing date: 2006-11-22
Publication date: 2009-09-02
Also published as: WO2008061559A1; CN101523995A; US20100052541A1; EP2092802A1; US8120270B2

Abstract

본 발명은 예열 가능한 전극들을 갖는 방전 램프(LA)를 동작시키기 위한 회로 어레인지먼트에 관한 것으로, 상기 회로 어레인지먼트는 입력 전압을 인가하기 위한 입력 단자, 상기 방전 램프(LA)를 동작시키기 위해 출력 전압(UA)을 램프 제너레이터(LG)에 공급하기 위한 출력 단자, 역률 교정을 위해 상기 입력 단자와 출력 단자 사이에 결합되는 스위칭 유닛(14), 적어도 하나의 연결해제 기준의 존재시 램프 제너레이터(LG)를 연결해제하도록 설계되는 모니터링 장치(20), 및 역률 교정을 위해 상기 스위칭 유닛(14)을 구동하도록 설계되는 집적회로(16)를 포함하고, 상기 집적회로(16)는 디스에이블 입력부를 갖고, 이때 상기 회로 어레인지먼트는 또한 블로킹 장치(18)를 포함하는데, 상기 블로킹 장치(18)는 램프 제너레이터(LG)가 연결해제될 때 자신의 출력부에서 블로킹 신호를 생성하도록 설계되고, 상기 블로킹 장치(18)의 상기 출력부는 집적회로(16)의 디스에이블 입력부에 결합된다. 또한, 본 발명은 이러한 회로 어레인지먼트를 이용하여 예열 가능한 전극들을 갖는 방전 램프(LA)를 동작시키기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

예열 가능한 전극들을 갖는 방전 램프를 동작시키기 위한 회로 어레인지먼트와 방법{CIRCUIT ARRANGEMENT AND METHOD FOR OPERATING A DISCHARGE LAMP WITH PREHEATABLE ELECTRODES}

본 발명은 예열 가능한 전극들을 갖는 방전 램프를 동작시키기 위한 회로 어레인지먼트에 관한 것으로, 상기 회로 어레인지먼트는 입력 전압을 인가하기 위한 입력 단자, 상기 방전 램프를 동작시키기 위해 출력 전압을 램프 제너레이터에 공급하기 위한 출력 단자, 상기 입력 단자와 상기 출력 단자 사이에 결합되는 역률 교정을 위한 스위칭 유닛, 적어도 하나의 스위치-오프 기준 존재시 상기 램프 제너레이터를 스위치 오프하도록 설계된 모니터링 장치, 그리고 역률 교정을 위한 상기 스위칭 유닛을 구동하도록 설계된 집적회로를 구비하고, 상기 집적회로는 디스에이블 입력부(disable input)를 갖는다.

본 발명은 시동되지 않은 상태이거나 EoL(End of Life)에 있는 램프의 경우에 예열 가능한 전극들을 갖는 방전 램프를 동작시키기 위한 회로 어레인지먼트의 결함이 일반적으로 예컨대 램프가 제거될 때 램프 제너레이터에서 직접 발생하는 문제점에 관한 것이다. 일단 결함이 검출되면, 램프 제너레이터는 정상 상태가 재현될 때까지 스위치 오프 상태로 유지된다. 이러한 경우, 방전 램프의 하나 이상의 전극들이 회로 어레인지먼트로의 방전 램프의 적절한 연결에 관한 정보를 획득하기 위해 일반적으로 사용된다. 방전 램프가 교체되면, 상기 스위치-오프 상태를 유지했던 회로는 인터럽트된다. 이는, 방전 램프가 재시동될 가능성을 제공한다.

역률 교정을 구현하기 위해 범용 회로 어레인지먼트에 제공되는 스위칭 유닛은 종종 표준 PFC(역률 교정) IC(집적회로)에 의해서 예컨대 STM에 의한 L6562를 이용하여 구현된다. 램프 제너레이터가 스위치 오프될 때 역률 교정을 위한 스위칭 유닛의 간헐적 동작을 방지하기 위하여, 그러므로 스위칭 유닛의 동작이 다시 시작할 경우에도 정상 상태가 재현될 때까지 상기 스위칭 유닛이 스위치 오프 상태를 유지한다는 것을 보장하기 위한 조치들이 취해질 필요가 있다.

그럼에도 불구하고 적어도 하나의 램프 필라멘트를 경유해 역률 교정을 위한 스위칭 유닛의 시동 회로를 루팅하는 하나의 해결책은 옵션인데, 그 이유는 그렇지 않으면 역률 교정을 위한 스위칭 장치에 의해 구동되는 전력 스위치(상기 전력 스위치는 일반적으로 MOSFET)의 소위 활성 "풀 다운"이 모든 동작 조건들 하에서 보장될 수 없을 것이고 이러한 전력 스위치의 파괴 위험이 발생할 것이기 때문이다.

종래 기술에서, 즉 범용 회로 어레인지먼트에서, 집적회로는 입력 전압과 출력 전압을 측정한다. 그 값들이 미리 결정된 값 범위 내에 있다면, 시동 시퀀스가 트리거링된다. 오프 로드(off load), 즉 램프가 삽입되지 않은 상태일 때, 이러한 경우에 출력 전압(UA)은 매우 높다. 간헐적 동작 동안에, 480V까지의 전압들이 램프 단자들 양단에서 측정되었다. 그러므로 상기 회로 어레인지먼트는 사고들을 방지하기 위해 복잡한 예방조치들을 수반하는 안전 클래스에 해당한다. 출력 전압에 대한 미리 결정 가능한 임계 값이 초과되는 경우는 집적회로에 의해 확인되고, 그 다음 상기 집적회로는 스위치 오프된다. 결과적으로 출력 전압이 다시 감소되고, 이는 집적회로에 의해 확인되고 갱신된 시작 시퀀스가 트리거링되게 된다. 이러한 절차는 비록 어떠한 램프도 삽입되지 않았을지라도 반복되고, 이는 수반된 부품들에 심한 로딩을 준다.

도 1은 본 발명에 따른 회로 어레인지먼트의 예시적 실시예의 개략적인 도시를 나타낸다.

그러므로 본 발명의 목적은 회로 관점에서 최소한의 복잡성을 갖는, 역률 교정을 위한 스위칭 유닛의 간헐적 동작을 방지하고 원해지는 시간 기간들 내에서 역률 교정을 위한 상기 스위칭 유닛의 신뢰성 있는 활성화를 보장하기 위한 범용 회로 어레인지먼트 및/또는 범용 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은 청구항 1의 특징들을 갖는 방전 램프를 동작시키기 위한 회로 어레인지먼트와 청구항 8의 특징들을 갖는 방전 램프를 동작시키기 위한 방법에 의해 달성된다.

본 발명은 마스터/슬래이브 원리에 따라 램프 제너레이터에 결합되는 블로킹 장치가 제공된다면 상기 목적이 달성될 수 있다는 지식에 기초하며, 이때 상기 램프 제너레이터는 마스터를 나타내고 상기 블로킹 장치는 슬래이브를 나타낸다. 즉, 결함 발생의 결과로 램프 제너레이터가 스위치 오프되자마자, 본 발명은 자동으로 블로킹 장치가 블로킹 신호를 생성하도록 하는데, 상기 블로킹 신호는 집적회로의 디스에이블 입력부에 결합된다. 그 결과로, 집적회로는 스위치 오프되고, 역률 교정을 위한 스위칭 유닛이 구동되고 그에 따라 간헐적 동작이 억제된다. 그러나, 결함이 제거되었다고 식별되자마자, 즉 램프 제너레이터가 동작중으로 되돌아오자마자, 상기 블로킹 장치에 의한 블로킹 신호의 출력이 중지되고, 그 결과로 역률 교정을 위한 스위칭 유닛이 동작을 다시 시작한다. 그러므로, 본 발명에 따른 조치는, 매우 단순한 방식으로, 램프 제너레이터가 동작중인 한 역률 교정을 위한 스위칭 유닛이 동작하고 램프 제너레이터가 스위치 오프되자마자 상기 역률 교정을 위한 스위칭 유닛이 스위치 오프되는 것을 보장한다.

본 발명에 따른 회로 어레인지먼트의 결과로서, 역률 교정을 위한 전체 스위칭 유닛의 부품들의 간헐적 동작 및 연관된 로딩이 램프 결함시 방지된다. 둘째로, 램프 교체 이후에 역률 교정을 위한 스위칭 유닛을 포함하는 회로 어레인지먼트의 재시동이 어떠한 문제점들 없이, 즉 사용자에 의한 추가 개입 없이 가능하다. 특히, 본 발명에 따른 회로 어레인지먼트의 경우에 이제는 램프 단자들에서 대략 325V의 전압만이 공급되는 상황은 바람직하다. 훨씬 더 적은 조건들 및 그에 따라 훨씬 더 낮은 복잡성과 연관되는 상이한 안전 클래스가 그러므로 적절하다.

본 발명에 따른 회로 어레인지먼트의 바람직한 실시예는, 램프 제너레이터가 스위치 온 될 때 블로킹 장치가 자신의 출력부에서 인에이블 신호를 생성하도록 설계되는 사실에 의해 특징지어진다. 이는, 집적회로가 블로킹되고 그에 따라 역률 교정을 위한 스위칭 유닛의 구동이 램프 제너레이터가 스위치 오프된 상태인 한 이루어지지 않는다는 것을 의미한다. 반대로, 램프 제너레이터가 스위치 온 된 상태인 한 인에이블 신호가 생성된다, 즉 집적회로가 명령하여, 역률 교정을 구현하기 위한 스위칭 장치가 대응하게 구동될 것이다.

바람직하게, 추가로, 제어 전극을 갖는 전자 스위치를 포함하는 블로킹 장치가 제공되며, 상기 제어 전극은 먼저, 램프 제너레이터의 스위치-온 상태에서 블로킹 장치를 비활성화시키도록 설계되는 비활성화 신호에 연결되고, 램프 제너레이터의 스위치-오프 상태에서 블로킹 장치를 활성화시키도록 설계되는 활성화 신호에 연결된다. 이러한 경우에, 활성화 신호가 비활성화 신호의 존재 없이 전자 스위치를 스위칭 온 시키기에 충분한 회로 어레인지먼트의 전압과 상관되고, 활성화 신호의 존재에도 불구하고 전자 스위치를 블로킹하기에 충분한 진폭을 램프 제너레이터의 스위치-온 상태에서만 갖는 전압과 비활성화 신호가 상관되는 것이 바람직하다. 이러한 조치는 복잡한 게이트 논리를 방지하는데, 그 이유는 활성화 신호와 비활성화 신호가 모두 전자 스위치의 제어 전극에 인가될 수 있고, 이러한 경우에 비활성화 신호가 존재한다면 상기 비활성화 신호가 활성화 신호를 압도하기 때문이다.

바람직한 실시예에서, 램프 제너레이터는 사다리형 커패시터를 갖고, 상기 전자 스위치는 바이폴라 트랜지스터이고, 활성화 신호는 입력 전압과 상관되고, 비활성화 신호는 상기 사다리형 커패시터 양단의 전압, 특히 전압 상승률 du/dt와 상관된다. 이는, 활성화 신호와 비활성화 신호의 생성이 어떠한 추가의 부품들 없이, 즉 어떠한 추가 비용 없이 그리고 어떠한 추가적인 집단 복잡성(population complexity) 없이 사실상 수행될 수 있다는 장점을 제공한다.

특히 바람직하게, 블로킹 장치의 전자 스위치는 트랜지스터 형태이고, 상기 트랜지스터의 기준 전극은 접지에 연결되고, 비활성화 신호는 제1 전압을 나타내고, 활성화 신호는 제2 전압을 나타내고, 상기 제2 전압은 제1 전압의 존재 없이 상기 트랜지스터를 스위치 온 하도록 설계되고, 상기 제1 전압은 제2 전압의 존재에도 불구하고 상기 트랜지스터를 스위치 오프 하도록 설계된다.

이러한 경우에, 상기 제1 및 제2 전압이 각각의 넌리액티브 레지스터를 통해 트랜지스터의 제어 전극에 결합되는 것이 더욱 바람직하다.

추가로 유용한 실시예들은 종속항들로부터 도출된다.

본 발명에 따른 회로 어레인지먼트를 참조하여 제안된 바람직한 실시예들과 그들의 장점들은 적절하다면 본 발명에 따른 방법에 대응하게 적용된다.

이제 첨부된 도면을 참조하여 하기에서 예시적 실시예가 더욱 상세하게 설명될 것이다.

이러한 도면은 본 발명에 따른 회로 어레인지먼트의 예시적 실시예의 설계에 대한 개략적인 도시를 나타낸다.

입력 전압(U_E), 여기서는 시스템 전압이 입력 단자들(E1,E2) 사이에 인가된다. 그런 다음에는 퓨즈(Fi)와 유닛(10)이 이어지고, 상기 유닛(10)은 커패시터(C1)와 상호 결합되는 두 개의 코일들(Fl1,Fl2)을 포함하고 무선 간섭 억제를 위해 사용된다. 그런 다음에는 다이오드들(D1,D2,D3,D4)을 포함하는 정류기(12)가 이어진다. 정류된 전압은 커패시터(C2)에서 스텝-업 컨버터(14)로 공급되고, 상기 스텝-업 컨버터(14)는 스텝-업 컨버터 인덕터(L1), 스텝-업 컨버터 다이오드(D5) 그리고 스텝-업 컨버터 스위치(T1)를 포함한다. 상기 스텝-업 컨버터(14)의 출력 전압(U_A)은 커패시터(C3)에서 특히 램프 제너레이터(LG)로의 소위 간헐적 회로 전압으로서 공급된다. 용어 램프 제너레이터(LG)는 특히 하프-브릿지 또는 풀-브릿지 회로 형태의 인버터와 로드 회로의 결합을 의미하는 것으로 이해된다. 램프(La)는 램프 제너레이터에 결합되고, 커플링 커패시터(C_K)를 통해 기준 전위에 결합된다.

역률 교정을 위해, 스텝-업 컨버터(14) 이외에 집적회로(16)가 사용되고, 상기 집적회로(16)는 자신의 핀(7)과 넌리액티브 레지스터(R1)를 통해 역률 교정을 구현하기 위한 스텝-업 컨버터(14)의 스위치(T1)를 구동시킨다. 상기 집적회로(16)는 예컨대 STM에 의한 모듈 L6562일 수 있다. 집적회로(16)의 핀(6)은 기준 전위, 이 경우에 접지에 연결된다. 전압은 핀(8)을 통해 집적회로(16)에 공급되는데, 시동 전류가 넌리액티브 레지스터(R2)를 통해 공급되는 반면에, 연속-동작 전압은 부품들(C4,R3,D6,Z1,C5 및 C6)과 인덕턴스(L2)와 연관하여 공급되며, 이때 상기 인덕턴스(L2)는 인덕턴스(L1)와 함께 트랜스포머를 형성한다. 출력 전압(U_A)은 집적회로(16)의 핀들(1 및 2)을 통해 부품들(R4,R5 및 C7)과 연관하여 측정되고, 이때 적분기가 상기 핀들(1 및 2)의 와이어링에 의해 형성된다. 입력 전압(U_E)은 부품들(R6,R7 및 C8)과 연관하여 핀(3)에서 측정된다. 스위치(T1)를 통과하는 전류는 넌리액티브 레지스터(R8) 양단에서의 전압 하강을 통해 핀(4)에서 모니터링된다. 집적회로(16)의 핀(5)은 이중 기능을 갖는다: 보조 와인딩(L2)을 통한 저장 인덕터(L1)의 자기소거의 식별과, 소위 디스에이블 입력이다. 정상 상태에서, 즉 결함이 발생하지 않은 상태일 때, 인에이블 신호에 대응하는 전압 전위가 넌리액티브 레지스터(R9)를 통해 핀(5)에 존재한다. 이는, 집적회로(16)가 핀(7)을 통해 역률 교정을 구현하기 위한 스텝-업 컨버터(14)의 스위치(T1)를 구동시키는 것을 보장한다. 그러나, 결함이 램프 제너레이터(LG)에서 확인되자마자, 블로킹 장치(18)는 집적회로(16)의 핀(5)의 전위가 집적회로(16)의 핀(7)을 통한 스위치(T1)의 구동을 블로킹하게 하도록 변경됨을 보장한다. 블로킹 장치(18)는 스위치(T2), 두 개의 넌리액티브 레지스터들(R10,R11), 다이오드(D7) 그리고 단자들(S1,S2)을 포함하고, 상기 단자들(S1,S2)에는 음의 보조 전압(U_H)이 인가된다. 램프 제너레이터(LG)의 예컨대 사다리형 커패시터로부터 획득되는 음의 보조 전압(U_H)이 존재하는 한, 트랜지스터(T2)는 턴 오프 되고, 그 결과로 넌리액티브 레지스터(R9)를 통해 집적회로(16)의 핀(5)에 신호가 존재하고, 상기 신호는 전술된 바와 같이 역률 교정을 구현하기 위한 스텝-업 컨버터(14)의 스위치(T1)의 원해지는 구동을 일으킨다. 램프 제너레이터(LG)가 결함시 비활성화되자마자, 즉 적어도 하나의 스위치-오프 기준이 모니터링 장치(20)에 의해 확인될 때, 블로킹 장치(18)를 비활성화하기 위한 신호(U_H)는 적용할 수 없다. 대신에, 활성화 신호가 이제 넌리액티브 레지스터들(R2 및 R10)을 통해 스위치(T2)에 인가되고, 상기 신호는 스위치(T2)가 스위치 온 되어 그 결과로 사실상 기준 전위, 이 경우에는 접지가 핀(5)에 존재하게 하며, 이때 상기 기준 전위는 활성 로우(an active low)에 대응한다. 이는, 집적회로(16)가 핀(7)을 통한 스텝-업 컨버터(14)의 스위치(T1)의 구동을 종료시킴을 의미한다.

모니터링 장치(20)가 램프 제너레이터(LG)를 위한 적어도 하나의 스위치-오프 기준이 더 이상 존재하지 않음을 확인하자마자, 램프 제너레이터(LG)는 다시 동작되기 시작한다. 결과로서, 보조 전압(U_H)이 생성되고, 상기 전압이 스위치(T2)가 턴 오프 되게 한다. 그 결과로, 집적회로(16)는 자신의 동작을 다시 시작하고, 핀(7)을 통해 역률 교정을 구현하기 위한 스위치(T1)를 구동시킨다.

Claims

예열 가능한 전극들을 갖는 방전 램프(LA)를 동작시키기 위한 회로 어레인지먼트로서,

입력 전압(U_E)을 인가하기 위한 입력 단자;

상기 방전 램프(LA)를 동작시키기 위해 출력 전압(U_A)을 램프 제너레이터(LG)에 공급하기 위한 출력 단자;

상기 입력 단자와 상기 출력 단자 사이에 결합되는 역률 교정을 위한 스위칭 유닛(14);

적어도 하나의 스위치-오프 기준 존재시 상기 램프 제너레이터(LG)를 스위치 오프 시키도록 설계되는 모니터링 장치(20); 및

역률 교정을 위한 상기 스위칭 유닛(14)을 구동하도록 설계되고, 디스에이블 입력부(a disable input)를 구비한 집적회로(16)

를 포함하고,

상기 회로 어레인지먼트는 또한, 상기 램프 제너레이터(LG)가 스위치 오프될 때 자신의 출력부에 블로킹 신호를 생성하도록 설계되는 블로킹 장치(18)를 포함하고,

상기 블로킹 장치(18)의 상기 출력부는 상기 집적회로(16)의 상기 디스에이블 입력부에 결합되는,

회로 어레인지먼트.
제 1 항에 있어서,

상기 블로킹 장치(18)는 상기 램프 제너레이터(LG)가 스위치 온 될 때 자신의 출력부에서 인에이블 신호를 생성하도록 설계되는,

회로 어레인지먼트.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 블로킹 장치(18)는 제어 전극을 갖는 전자 스위치(T2)를 포함하고,

상기 제어 전극은 먼저, 상기 램프 제너레이터(LG)의 스위치-온 상태에서 상기 블로킹 장치(18)를 비활성화시키도록 설계되는 비활성화 신호에 연결되고, 그리고 상기 램프 제너레이터(LG)의 스위치-오프 상태에서 상기 블로킹 장치(18)를 활성화시키도록 설계되는 활성화 신호에 연결되는,

회로 어레인지먼트.
제 3 항에 있어서,

상기 활성화 신호는 상기 비활성화 신호의 존재 없이 상기 전자 스위치(T2)를 스위치 온 하기에 충분한 상기 회로 어레인지먼트의 전압과 상관되고, 상기 비활성화 신호는 상기 활성화 신호의 존재에도 불구하고 상기 램프 제너레이터(LG)의 스위치-온 상태에서만 상기 전자 스위치(T2)를 블로킹하기에 충분한 진폭을 갖는 전압과 상관되는,

회로 어레인지먼트.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 램프 제너레이터(LG)는 사다리형 커패시터(trapezoidal capacitor)를 갖고,

상기 전자 스위치(T2)는 바이폴라 트랜지스터이고,

상기 활성화 신호는 상기 입력 전압(U_E)과 상관되고,

상기 비활성화 신호는 상기 사다리형 커패시터에서의 전압 상승률 du/dt와 상관되는,

회로 어레인지먼트.
제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전자 스위치는 트랜지스터(T2)이고, 상기 트랜지스터(T2)의 기준 전극은 접지에 연결되고, 상기 비활성화 신호는 제1 전압을 나타내고, 상기 활성화 신호는 제2 전압을 나타내고, 상기 제2 전압은 상기 제1 전압의 존재 없이 상기 트랜지스터(T2)를 스위치 온 시키도록 설계되고, 상기 제1 전압은 상기 제2 전압의 존재에도 불구하고 상기 트랜지스터(T2)를 스위치 오프시키도록 설계되는,

회로 어레인지먼트.
제 6 항에 있어서,

상기 제1 및 제2 전압은 각각의 넌리액티브 레지스터(R10,R11)를 통해 상기 트랜지스터(T2)의 상기 제어 전극에 결합되는,

회로 어레인지먼트.
회로 어레인지먼트를 이용하여 예열 가능한 전극들을 갖는 방전 램프(LA)를 동작시키기 위한 방법으로서,

상기 회로 어레인지먼트는,

입력 전압을 인가하기 위한 입력 단자;

상기 방전 램프(LA)를 동작시키기 위해 출력 전압(U_A)을 램프 제너레이터(LG)에 공급하기 위한 출력 단자;

상기 입력 단자와 상기 출력 단자 사이에 결합되는 역률 교정을 위한 스위칭 유닛(14);

스위치-오프 기준 존재시 상기 램프 제너레이터(LG)를 스위치 오프 시키도록 설계되는 모니터링 장치(20); 및

역률 교정을 위한 상기 스위칭 유닛(14)을 구동시키도록 설계되고 디스에이블 입력부를 구비한 집적회로(16)

를 포함하고,

상기 방법은,

a) 상기 램프 제너레이터(LG)가 스위치 오프 될 때 블로킹 신호를 생성하는 단계; 및

b) 상기 집적회로를 비활성화시키기 위해 상기 집적회로(16)의 상기 디스에이블 입력부에 상기 블로킹 신호를 결합시키는 단계

를 포함하는,

방전 램프 동작 방법.