KR20100005241A - 고압 방전 램프들을 점화시키고 시동시키기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고압 방전 램프들을 점화시키고 시동시키기 위한 방법에 관한 것으로, 전이 전압이 버스트의 미리 규정된 시간 동안 램프에 인가되고, 상기 전이 전압은 점화 펄스들의 전압 및 전이 전압이 더해지고 두 개의 버스트들 사이에 중단이 제공되도록 점화 펄스들에 의해 중첩되며, 상기 점화 펄스들은 버스트 단위로 또는 버스트 내에서 전이 전압의 양의 반파로부터 전이 전압의 음의 반파로 그리고 그 반대로 변경된다.

Description

고압 방전 램프들을 점화시키고 시동시키기 위한 방법{METHOD FOR IGNITING AND STARTING HIGH―PRESSURE DISCHARGE LAMPS}

본 발명은 고압 방전 램프들을 점화시키기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 주로 점화 방법에 관한 것으로, 상기 점화 방법은 전자식 동작 장치에서 구현될 수 있고 극성-의존적 방식으로 방전 램프들이 점화되길 바라는 문제점을 처리한다. 전자식 안정기들은 비교적 긴 시간 기간 동안 점점 사용되어왔다. 고압 방전 램프들은 저압 방전 램프들보다 자신들의 동작 모드 측면에서 취급하기가 더욱 어렵고, 그러므로 전자식 동작 장치들은 더욱 복잡하다. 일반적으로, 고압 방전 램프들은 저주파 구형파 전류에 의해 동작되고, 상기 동작은 "록킹 DC 동작(rocking DC operation)"으로도 불린다. 상기 구형파 전류는 100㎐ 내지 1㎑ 사이의 범위에서 변동하고, 사실상 DC 동작에도 불구하고, 램프의 전극들이 균일한 부하를 받도록 보장된다. 지금까지, 풀-브릿지가 일반적으로 상기 신호를 생성하기 위해 사용되어왔다. 이는 높은 비용을 일으키므로, 최근에, 신호 생성을 위해 그리고 네 개의 커플링 커패시터들을 포함하는 밸런싱 네트워크에 램프를 통합시키기 위해 하프-브릿지를 사용하는 스위치가 존재해왔다.

DE 10 2004 017 479 A1은 이러한 안정기를 개시했다. 이러한 경우에, 램프 는 저주파 구형파 신호를 이용하여 동작된다. 점화를 위해, 이러한 동작 장치들은 종종 중첩된 점화 장치(a superimposed ignition device)를 갖고, 상기 점화 장치는 몇천 볼트들의 높은 점화 전압 펄스를 램프 양단에 존재하는 전압으로 조절한다. 이러한 조절은 이전에 램프 전압의 양의 극성 사분원에서만 또는 음의 극성 사분원에서만 제공되었다. 따라서, 지금까지 양의 점화 펄스들만 또는 음의 점화 펄스들만이 항상 램프에 인가되었다. 이러한 경우에, 점화 펄스들의 전압은 항상 램프에 인가된 무-부하 전압(소위 테이크오버(takeover) 전압)과 비교할 때 동일하게 유지되었다. 그러나, 램프들은 항상 동일한 극성의 점화 펄스들이 인가될 때 램프들은 일반적이지 않은 특성들을 전개한다. 상기 램프들은 하프-브릿지 및 밸런싱 커패시터들을 이용한 구동의 경우에 문제점들을 일으키는 일종의 다이오드로서 동작한다. 커패시터들은 비-균일하게 충전되고, 이는 그러면 램프 양단의 전압에 영향을 주고, 그러면 상기 램프는 더 이상 동작될 수 없다. 동작중인 장치는 램프를 일정 시간 동안에 점화시키고자 한다. 이것이 성공하지 못할 경우, 동작 장치는 새로운 시도가 시작되기 전까지 비교적 긴 시간 기간 동안에 전압을 분리한다. 상기 시간은 램프가 다시 정류 효과를 즉시 트리거링하지 않는 상태로 되돌아가기 위해 필요하다. 이것은 사용자에게 극도로 성가신 것인데, 그 이유는 조명기구가 실제로 광을 방사하기 전까지 긴 시간 기간 동안에 기다릴 필요가 있기 때문이다.

그러므로, 본 발명의 목적은 램프들을 더욱 신속하게 시동시킬 수 있기 위하여 고압 방전 램프들을 점화하기 위한 방법을 향상시키는 것이다.

상기 목적은 청구항 1에 따른 방법에 의해 달성된다. 고압 방전 램프들의 점화는 일반적으로 소위 버스트들에서 제공된다. 이러한 버스트들은 통상적으로 수 초 길이이다. 이러한 시간에, 수십 헤르쯔 내지 수천 헤르쯔의 주파수를 갖는 점화 펄스들이 램프에 인가된다. 지금까지, 항상 동일한 극성을 갖는 점화 펄스들이 이러한 버스트들에서 생산되어왔다. 많은 개수의 이러한 점화 펄스들 이후에, 일부 램프들은 자신들에게 인가되는 램프 전류를 정류하는 상태로 진입한다. 이러한 정류 효과의 결과로서, 커플링 커패시터들은 균일하게 충전되지 않는다. 이는 동작 장치에 의해 관찰되고, 상기 동작 장치는 점화 및 램프 전압을 분리하는데, 그 이유는 이것이 중지 기준이기 때문이다. 커플링 커패시터들 내의 전하를 다시 일정하게 만들고, 램프가 새로운 점화 펄스들의 경우에 정류 효과를 다시 트리거링하지 않는 상태로 되돌아가도록 하기 위하여, 비교적 긴 인터럽션이 요구된다. 그러므로, 상기 중지 기준 이후에 인터럽션을 단축시키고 테이크오버 전압에 비교하여 90°위상-편이되는 점화 펄스들을 갖는 다음 차례의 버스트가 실행될 수 있게 하거나, 또는 상기 중지 기준이 도달되자마자 버스트 내에서 중지 없이 점화 펄스들의 위상 각도를 변경시키는 것이 제안된다. 이는 첫째로 램프 상태가 다시 정상화되고 둘째로 커플링 커패시터들이 극성 반전의 결과로서 더욱 신속하게 일정한 전하 상태로 되돌아가는 장점을 갖는다.

도 1은 동작 장치 및 램프를 갖는 어레인지먼트를 나타낸다. 램프 전압(U_L)은 동작 장치 및 램프 사이에서 측정된다.

도 2는 종래 기술에 따른 점화를 위한 시퀀스의 도면을 나타낸다.

도 3은 사인형 램프 전압을 갖는 제1 실시예의 본 발명에 따라 점화를 위한 시퀀스의 도면을 나타낸다.

도 4는 구형파 램프 전압을 갖는 제1 실시예의 본 발명에 따라 점화를 위한 시퀀스의 도면을 나타낸다.

도 5는 사인형 램프 전압을 갖는 제2 실시예의 본 발명에 따라 점화의 시퀀스의 도면을 나타낸다.

도 1은 램프(2)를 갖는 전자식 동작 장치(1)를 나타내고, 상기 램프(2)는 상기 전자식 동작 장치(1)에 연결된다. U_L은 램프(2) 양단에 존재하는 램프 전압을 지시한다.

도 2에서, 종래 기술에 따른 방법을 위한 이러한 램프 전압이 시간에 따라 도시된다. 시간(t₀)에서, 동작 장치는 램프 점화를 시작한다. 프로세스에서, 이러한 경우에 사인형인 램프 전압이 램프에 인가된다. 상기 전압은 일반적으로 수백 볼트이고, 램프 전극들 사이의 전기 브레이크다운 이후에 가스 방전을 안정화하기 위해 사용된다. 그러므로, 전압은 테이크오버 전압으로서 불리는데, 그 이유는 램프가 점화 이후에 제공된 전력을 테이크 오버하는 것을 보장하는 것이 의도되기 때 문이다. 임의의 제2의 양의 최대치에서, 수 ㎸의 전압이 점화 펄스상에 중첩된다. 테이크오버 전압과 비교할 때, 점화 펄스는 동일한 극성 또는 반대 극성을 갖는다. 사인형 오실레이션의 주파수는 통상적으로 수 ㎑에서 변동된다. 그러므로, 초당 매우 많은 개수의 점화 펄스들이 램프에 인가된다. 위에서 언급된 바와 같이, 이는 플라즈마 및 전극의 상호작용의 결과로서 정류하는 특성을 갖는 램프를 도출해 낼 수 있다. 그 결과로, 커플링 커패시터들은 비-균일하게 로딩되고, 그 결과로 커플링 커패시터들 내에 저장된 전하가 마찬가지로 점점 덜 균일하게 된다. 약간의 시간 이후에, 이는 시간(t₁)에서 동작 장치가 점화를 중지시키도록 유발하는 상태를 도출해 낸다. 그런 다음에, 시간(t₂)까지 비교적 긴 인터럽션이 동작 장치의 러닝에 제공되고, 이러한 인터럽션은 커플링 커패시터들 내의 전하를 다시 균일하게 만들고 충전물 및 전극들을 갖는 램프를 상기 램프가 다시 정상적으로 동작하는 정도까지 냉각시키기 위해 요구된다.

제1 실시예

본 발명은 이 지점에서 시작한다. 도 3은 제1 실시예에 따른 본 발명에 따른 방법을 나타낸다.

제1 버스트에서, 두 방법들은 서로 다르지 않다. 테이크오버 전압과 비교할 때 동일하거나 반대의 극성을 갖는 점화 펄스들이 램프에 인가된다. 그러나, t₁ 및 t₂ 사이의 시간, 즉 중지 기준(3) 및 제2 버스트 사이의 시간은 본 발명에 따른 방법에 의해 더 짧다. 다음, 제2 버스트에서, 제1 버스트에서의 위상 각도와 반대인 위상 각도를 갖는 점화 펄스들이 램프에 인가된다. 이는 램프가 정류기로서 동작하는 방식으로 램프의 플라즈마가 형성될 수 없도록 한다.

놀랍게도, 제2 버스트에서의 점화 펄스들의 단순한 극성 반전이 종래 기술에서 램프 점화와 연관된 문제점들을 해결하는 것으로 드러났다. 극성 반전의 결과로서, 버스트들 모두에 걸쳐서 고려될 때, 커플링 커패시터들은 균일한 부하에 지배된다. 부가하여, 램프는 상기 램프가 테이크오버 전압과 비교할 때 다른 극성의 점화 펄스들에 의해 정류기로서 동작하는 상태를 취하지 못하게 방지된다. 이의 결과로서, 램프는 제2 버스트 동안에 어떠한 문제점들 없이 정상적으로 시동될 수 있다.

물론, 상기 방법은 비교적 고주파수를 갖는 사인형 전압을 램프에 인가하는 장치들에서 뿐만 아니라 더 낮은 주파수를 가질 수도 있는 구형파 전압을 사용하는 동작 장치들에서도 적용될 수 있다. 이러한 장치를 위한 전압 프로파일이 도 4에 도시된다. 이러한 경우에, 점화 전압 펄스들은 구형파의 중심에 배열된다. 그러나, 상기 점화 전압 펄스들은 또한 구형파의 시작에서 또는 끝에서 또는 임의의 다른 바람직한 지점에서 올바르게 중첩될 수 있다.

제2 실시예

특히 단단한(stubborn) 램프들의 경우에, 램프가 제1 버스트에서 가능한 한 일찍 정류기 동작을 나타내고 그러므로 중지 기준(3)이 제1 버스트에서 가능한 한 일찍 도달되는 것이 발생할 수 있다. 따라서, 제2 실시예는 제1 실시예의 개선예이며, 여기서 중지 기준(3)은 더 이상 중지를 도출해 내지 않는다. 이러한 실시예 에서, 버스트 내의 점화 펄스들의 극성은 중지 기준(3)이 충족되자마자 변경된다(도 5). 극성의 즉각적인 반전은 정류 효과를 즉시 방해하고, 램프는 시간(t₂)에서 버스트의 끝까지는 다시 "정상 상태"에 근접하게 될 수 있다. 물론, 상기 실시예가 구형파 전압 또는 임의의 다른 적절한 AC 전압에 적용되는 것도 가능하다.

Claims (5)

1. 고압 방전 램프들을 점화시키고 시동시키기 위한 방법으로서,

   테이크오버 전압(takeover voltage)이 버스트의 미리 결정된 시간 동안 상기 램프에 인가되고,

   점화 펄스들이 상기 점화 펄스들의 전압 및 상기 테이크오버 전압이 더해지도록 상기 테이크오버 전압상에 중첩되고,

   인터럽션이 두 개의 버스트들 사이에 제공되고,

   버스트 단위로 또는 버스트 내에서 상기 점화 펄스들이 상기 테이크오버 전압의 양의 반주기로부터 상기 테이크오버 전압의 음의 반주기로 그리고 그 반대로 변경되는,

   고압 방전 램프들을 점화시키고 시동시키기 위한 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 두 개의 버스트들 사이의 인터럽션은 단축되는,

   고압 방전 램프들을 점화시키고 시동시키기 위한 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 점화 펄스들은 버스트 내의 중지 기준(abort criterion)이 도달되자마자 상기 테이크오버 전압의 양의 반주기로부터 상기 테이크오버 전압의 음의 반주 기로 변경되고, 그에 따라 상기 버스트는 중지되지 않는,

   고압 방전 램프들을 점화시키고 시동시키기 위한 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 테이크오버 전압은 수 ㎑의 주파수를 갖는 사인형 전압인,

   고압 방전 램프들을 점화시키고 시동시키기 위한 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 테이크오버 전압은 100㎐ 범위 내의 구형파(square-wave) 전압인,

   고압 방전 램프들을 점화시키고 시동시키기 위한 방법.

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