KR20100122463A

KR20100122463A - 저압 가스 방전 램프를 동작시키기 위한 회로 어레인지먼트 및 대응 방법

Info

Publication number: KR20100122463A
Application number: KR1020100044547A
Authority: KR
Inventors: 베른트 루돌프
Original assignee: 오스람 게젤샤프트 미트 베쉬랭크터 하프퉁
Priority date: 2009-05-12
Filing date: 2010-05-12
Publication date: 2010-11-22
Also published as: CN101888735A; US20100289419A1; JP2010267617A; CN101888735B; US8228000B2; DE102009020849A1; EP2252133A2

Abstract

본 발명은 AC 공급 전압(U_V)을 제공하기 위한 인버터(6); 상기 인버터(6)를 구동하기 위한 제어 장치(9) ― 상기 제어 장치는 미리 결정된 예열 기준이 부합 되었다면 예열 단계를 시작하고 미리 결정된 스타팅 기준이 부합 되었다면 상기 AC 공급 전압(U_V)의 주파수를 스타팅 주파수로 설정함 ―; 공진 인덕터(13) 및 공진 캐패시터(14)를 가진 공진 회로(12) ― 상기 공진 인덕터의 제 1 접속부는 인버터(6)에 결합되고 상기 공진 인덕터의 제 2 접속부는 공진 극(15)에 결합되고, 상기 공진 캐패시터(14)는 상기 공진 극(15) 및 상기 제어 장치(9)의 기준 전위(10) 사이에 결합됨 ―; 및 트랜스포머(23) ― 상기 트랜스포머의 일차 권선(24)은 상기 공진 캐패시터(14)와 직렬로 접속되고 상기 제어 장치(9)의 기준 전위(10)에 직접 접속되고 스타팅 기준이 부합 되었다면 전기 스위치(27)에 의해 브릿지됨 ―를 가진 가스 방전 램프(19)를 동작시키기 위한 회로 어레인지먼트(1)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 대응 방법에 관한 것이다.

Description

저압 가스 방전 램프를 동작시키기 위한 회로 어레인지먼트 및 대응 방법{CIRCUIT ARRANGEMENT FOR OPERATING A LOW-PRESSURE GAS DISCHARGE LAMP AND CORRESPONDING METHOD}

본 발명은 DC 공급 전압을 인가하기 위한 제 1 및 제 2 입력 접속부를 가진 입력부; 적어도 하나의 저압 가스 방전 램프를 접속시키기 위한 제 1 및 제 2 출력 접속부 쌍을 가진 출력부; 상기 제 1 및 제 2 입력 접속부에 결합되고, 상기 DC 공급 전압으로부터 AC 공급 전압을 제공하기 위한 인버터; 상기 인버터를 구동하여 상기 AC 공급 전압의 주파수를 제어하기 위한 제어 장치 ― 상기 제어 장치는 미리 결정된 예열 기준이 부합되었다면 예열 단계를 시작하고(상기 예열 단계에서 상기 인버터는 예열 주파수에서 동작됨), 그리고 미리 결정된 스타팅(starting) 기준이 부합되었다면 상기 AC 공급 전압의 주파수를 스타팅 주파수로 설정하도록 설계됨 ―; 공진 인덕터 ― 상기 공진 인덕터의 제 1 접속부는 상기 인버터에 결합되고, 상기 공진 인덕터의 제 2 접속부는 공진 극에 결합됨 ―, 및 공진 극 및 제어 장치의 기준 전위 사이에 결합되는 공진 캐패시터를 가진 공진 회로; 및 저압 가스 방전 램프의 전극들을 예열하기 위한 트랜스포머 ― 상기 트랜스포머는 일차 권선, 제 1 출력 접속부 쌍에 결합된 제 1 이차 권선, 및 제 2 출력 접속부 쌍에 결합된 제 2 이차 권선을 포함함 ―를 가진, 적어도 하나의 저압 가스 방전 램프를 동작시키기 위한 회로 어레인지먼트(arrangement)에 관한 것이다. 게다가, 본 발명은 상기 회로 어레인지먼트를 사용하여 저압 가스 방전 램프를 동작시키기 위한 방법에 관한 것이다.

본 발명은 문서 EP 0 748 146 A1 호에 기술된 회로 어레인지먼트를 바탕으로 한다. 이런 공지된 회로 어레인지먼트에서, 인버터는 AC 공급 전압을 저압 가스 방전 램프(형광 램프)에 제공한다. 공진 인덕터는 인버터에 결합된다. 공진 캐패시터는 저압 가스 방전 램프와 병렬로 결합된다. 가스 방전 램프의 모든 동작 기능들은 인버터를 통하여 제어된다. 일단 회로 어레인지먼트가 동작되면(이것은 인버터에 결합된 스위칭 모드 전원에 AC 시스템 전압을 인가함으로써 발생함), 인버터는 가스 방전 램프의 부드러운 스타팅(gentle starting)을 위한 예열 단계 동안, 공진 회로(공진 인덕터 및 공진 캐패시터)의 개방 회로 공진 주파수보다 높을 뿐 아니라, 스타팅 주파수보다 높은 주파수에서 동작된다. 이런 예열 단계 동안, 예열 전류는 가스 방전 램프의 전극들을 통하여 흐른다. 이 전류는 전극들을 방사 온도(emission temperature)로 가열하기 위한 것이다. 예열 단계 동안 AC 공급 전압의 주파수가 가스 방전 램프의 스타팅 주파수보다 크기 때문에, 가스 방전 램프의 너무 이른 스타팅은 방지된다. 즉, 공진 회로의 공진 주파수 초과 시, 공진 캐패시터 양단 전압의 크기는 상기 주파수에 간접적으로 비례한다.

가스 방전 램프의 전극들의 예열을 위해, 상기된 문서와 대조적으로, 커플링(coupling) 캐패시터를 통하여 인버터의 출력부에 접속된 일차 권선을 갖는 트랜스포머가 사용된다. 둘째로, 일차 권선은 반도체 스위치를 통하여 기준 전위에 결합될 수 있다. 두 개의 이차 권선들은 트랜스포머에 대하여 제공되고, 이들 이차 권선들 각각은 가스 방전 램프의 전극에 결합된다. 전극들은 이런 방식으로 예열될 수 있다.

따라서, 문서 EP 0 748 146 A1 호와 대조적으로, 일차 권선에 대해 반도체 스위치는 요구되고, 상기 반도체 스위치는 고전압들에서 동작을 위해 설계될 필요가 있다. 거의 전압 트랜포머와 같이 동작되는 트랜스포머가 마찬가지로 요구된다. 게다가, 클램핑(clamping) 다이오드는 요구되고, 상기 클램핑 다이오드를 통하여 예열 스위치 양단 전압은 인버터의 공급 전압으로 제한될 수 있다. 특정 요구 조건은 EP 0 748 146 A1에서 보장된 바와 같이 전극들의 신뢰성 있는 예열이 보다 쉽고 더 적은 비용으로 달성될 수 있는 것이다.

문서 US 2006/0267519 A1은 마찬가지로 저압 가스 방전 램프를 동작시키기 위한 회로 어레인지먼트를 기술한다. 상기 문서는 접지 기준 전위에 있고 가스 방전 램프를 접촉하는 사람이 전기 쇼크로부터 보호되는 문제를 다룬다. 이 문서는 스위치 및 캐패시터를 포함하는 병렬 회로를 통하여 가스 방전 램프의 기준 전위를 인버터의 기준 전위에 접속하는 접근법을 취한다. 스위치는 가스 방전 램프가 올바르게 스타팅 될 때만 폐쇄된다. 그렇지 않으면, 스위치는 개방된 채로 유지되고, 그 결과 가스 방전 램프의 접속은 주로 낮은 주파수에서 인버터의 기준 전위로부터 분리된다. 스위치와 병렬로 결합된 캐패시터는 가스 방전 램프의 접속부와 인버터의 기준 전위 사이의 이런 분리를 보장하기 위하여 필요하다.

본 발명의 목적은 문서 EP 0 748 146 A1에 따른 대상으로부터 시작하여, 처음에 언급된 범용 타입의 회로 어레인지먼트가 어떻게 특히 바람직한 설계로 제공될 수 있는가에 대한 해결책을 제공하는 것이다.

이 목적은 본 발명에 따라 청구항 제 1 항에 따른 특징들을 가진 회로 어레인지먼트 뿐 아니라, 청구항 제 7 항에 따른 특징들을 가진 방법에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속항들의 주제이다.

따라서, 트랜스포머의 일차 권선은 공진 캐패시터와 직렬로 접속되고 제어 장치의 기준 전위에 직접 접속되고, 전기 스위치는 트랜스포머의 일차 권선과 병렬로 결합된다. 전기 스위치는 제어 장치에 결합된 제어 접속부를 가진다. 제어 장치는 스타팅 기준이 부합되었다면 전기 스위치를 상기 전기 스위치의 전기 전도 스위칭 상태로 전이하도록 설계된다.

즉 본 발명에 따른 효과는 첫째로 트랜스포머의 일차 권선이 공진 캐패시터와 직렬로 결합되고 둘째로 제어 장치의 기준 전위에 직접 접속된다는 사실, 및 저압 가스 방전 램프가 스타팅될 때 일차 권선의 브리징(bridging)에 의해 달성된다. 다른 말로, 본 발명의 기본 개념은 예열 단계 동안 전류가 가스 방전 램프와 병렬로 접속된 공진 캐패시터를 통하여 흐르게 하고, 또한 제어 장치의 기준 전위에 접속된 일차 권선을 통하여 흐르게 하고, 그리고 예열 단계 후 전기 스위치의 도움으로 제어 장치의 기준 전위를 가진 일차 측 상 상기 일차 권선을 단락시키는데 있다.

본 발명에 따른 회로 어레인지먼트는 첫째로 트랜스포머의 일차 권선에 대해 임의의 부가적인 커플링 캐패시터 없이 그럭저럭 잘 동작하는 문서 EP 0 748 146 A1에 따른 대상에 비해 장점을 가진다; 커플링 캐패시터의 기능은 이 경우 공진 캐패시터에 의해 수행된다. 둘째로, 본 발명에 따른 회로 어레인지먼트는 또한 종래 기술에 사용된 바와 같은 클램핑 다이오드 없이 그럭저럭 잘 동작한다; 즉 가스 방전 램프가 스타팅될 때 일차 권선은 전기 스위치에 의해 단락된다. 문서 EP 0 748 146 A1 호에 따른 대상에 비해 본 발명에 따른 회로 어레인지먼트의 추가 장점은 값싼 저전압 스위치(특히 100 볼트 미만의 전압을 가짐)가 일차 권선을 브릿징하기 위하여 사용될 수 있다는 사실에서 고려될 수 있다. 종래 기술에서, 스위치는 일차 권선 양단 전압 강하들(통상적으로 600 볼트들) 같은 고전압들에서 동작하기 위해 설계되어야 한다.

본 발명에 따른 회로 어레인지먼트는 또한 사용된 컴포넌트들의 수 및 그러므로 비용들에 관하여 문서 US 2006/0267519 A1에 따른 대상에 비해 장점들을 가진다. 상기 문서에 기재된 기술적 목적을 달성하기 위하여, 캐패시터는 일차 권선 및 기준 전위 사이에 삽입되어야 한다. 일차 권선 및 캐패시터를 브릿징하기 위하여 상기 문서에 사용된 스위치는 또한 고전압들을 견딜 수 있어야 하고, 이것은 저전압 스위치와 비교하여 부가적인 비용들과 연관된다.

문서 US 2006/0267519 A1에 따른 대상에서, 커플링 캐패시터는 또한 여기에 기재된 기술적 목적에 의해 지시된 바와 같이 인버터 및 공진 인덕터 사이에 접속되어야 한다.

대조적으로, 본 발명에 따른 회로 어레인지먼트를 가진 커플링 캐패시터는 출력부의 제 2 접속부 쌍 및 제어 장치의 기준 전위 사이에 결합될 수 있다(즉, 가스 방전 램프의 "로우(low) 측"에 접속될 수 있음). 이런 방식으로, 커플링 캐패시터는 또한 대칭으로 설계될 수 있고, 입력부와 병렬로 결합된 중간 회로 캐패시터의 전류 부하, 및 접지에 대한 가스 방전 램프의 전압은 감소될 수 있다.

본 발명에 따른 회로 어레인지먼트의 추가 장점은 빠뜨려져서는 안 되는데, 즉 일차 권선 양단 전압 강하가 제어 장치에 의해 검출될 수 있다는 것이다. 이것은 문서 US 2006/0267519 A1 호에 따른 대상과 대조적으로 트랜스포머의 일차 권선이 제어 장치의 기준 전위에 직접 결합된다는 사실에 의해 가능해진다. 일차 권선 양단 전압 강하 검출은 이차 권선들에서의, 그러므로 임의의 한 순간에 회로 어레인지먼트의 출력부에서의 우세한 동작 상태들에 대한 결론을 이끌어 낼 수 있게 한다. 이런 전압 평가에 의해, 즉, 예를 들어 가스 방전 램프의 나사가 느슨해지거나 필라멘트가 연소되면, 개별 접속부 쌍의 접속부들이 단락되거나 그렇지 않으면 이들 접속부들 사이에 개방 회로가 존재하는 동작 상태를 식별하는 것이 가능하게 된다. 예를 들어 허용할 수 없는 동작 상태가 회로 어레인지먼트의 출력부에서 식별되면, 제어 장치는 인버터, 그러므로 AC 공급 전압을 스위치 오프할 수 있다.

전기 스위치가 양방향으로 차단시키거나 전도시키는 반도체 스위치인 것은 특히 바람직한 것으로 증명되었다. 예를 들어, 전기 스위치는 대칭적으로 차단되거나 전도되는 MOSFET일 수 있다. 기생 다이오드가 더 이상 제공되지 않는 상기 MOSFET들은 최근에 시장에서 이용되었다. 첫째로, 통상적인 릴레이보다 MOSFET으로 더 짧은 스위칭 시간들을 달성하는 것이 가능하고; 둘째로 MOSFET들은 덜 비싸다.

이미 언급된 바와 같이, 회로 어레인지먼트는 트랜스포머의 일차 권선 양단 전압 강하가 측정된다는 장점을 가지며, 그 결과 출력부에서 우세한 동작 상태들은 식별될 수 있다. 일 실시예는 권선 및 공진 캐패시터 사이에 배열된 검출 극(detection pole)에 결합되고, 일차 권선 양단 전압 강하를 검출하기 위하여 설계될 제어 장치를 제공한다. 이 경우, 다음 관계는 사용된다: 만약 이차 권선을 포함하는 회로의 임피던스가 변화하면, 트랜스포머의 일차 권선에서의 유효 임피던스는 변화한다. 따라서 이차 측 상 임피던스의 변화는 일차 권선 양단 전압을 평가함으로써 직접 식별될 수 있다. 일차 권선 양단 전압 강하가 허용할 수 없는 값 범위 내에 있다면, 제어 장치는 AC 공급 전압을 분리할 수 있다. 이것은 예를 들어 다음 시나리오에서 사용될 수 있다: 오퍼레이터는 가스 방전 램프를 스위치 온하기 위하여 메인 스위치를 스위치 온한다. 스위칭 모드 전원은 DC 공급 전압을 전원 시스템의 AC 전압으로부터 회로 어레인지먼트에 제공한다. 가스 방전 램프의 전극들이 예열되는 예열 단계의 시작 전에도, 제어 장치는 매우 낮은 전류들이 일차 권선을 통하여 흐르도록 인버터를 구동한다. 제어 장치는 지금 일차 권선 양단 전압 강하가 허용할 수 있는 값 범위 내에 있는지, 즉 가스 방전 램프가 출력부에 올바르게 접속되었는지 그리고 램프 전극들이 동작중 인지 아닌지를 검사한다. 제어 장치가 예를 들어 회로 어레인지먼트에 접속된 가스 방전 램프가 없다는 것을 식별하면, 제어 장치는 인버터를 스위치 오프한다.

일 실시예는 예열 단계의 시작 전에 인버터를 구동하고 이런 구동 동안 일차 권선 양단 전압 강하를 검출하도록 설계될 제어 장치를 제공하고, 상기 예열 기준은 이 전압이 미리 결정된 값 범위 내에 있다는 사실을 포함한다. 즉 예열 단계는 가스 방전 램프가 회로 어레인지먼트에 올바르게 접속될 때 제어 장치에 의해서만 시작된다. 이것은 예를 들어 접속된 가스 방전 램프가 없을 때 예열 단계가 시작되는 것을 방지하고 오퍼레이터가 고전압과 접촉되는 것을 방지한다. 따라서, 회로 어레인지먼트는 또한 램프 전극들의 존재를 식별하기 위하여 사용된 예열 트랜스포머의 이차 권선들에서 고전압 레지스터들, 커플링 캐패시터들 또는 다이오드들을 요구하지 않는다.

제어 장치는 또한 예열 단계 동안 일차 권선 양단 전압 강하를 검출할 수 있다. 이 경우, 스타팅 기준은 이 전압이 미리 결정된 값 범위 내에 있다는 사실을 포함한다. 그러므로 제어 장치는 또한 예열 단계 동안 회로 어레인지먼트의 출력부에서 허용할 수 없는 동작 상태를 식별하고 가능하면 예열 단계를 중단한다. 이것은 예를 들어 가스 방전 램프의 나사가 풀어질 때 또는 예열 단계 동안 램프의 필라멘트가 연소할 때의 경우일 수 있다. 이 실시예는 예를 들어 다음 시퀀스에서 사용될 수 있다: 오퍼레이터는 메인 스위치를 스위칭 온하고, 그 결과 DC 공급 전압은 회로 어레인지먼트의 입력부에 제공된다. 제어 장치는 즉 인버터의 대응하는 구동과 함께 예열 단계를 시작한다. 이런 예열 단계 동안, 제어 장치는 일차 권선 양단 전압 강하를 모니터한다. 예열 단계의 시작에서, 이런 전압은 미리 결정된 허용할 수 있는 값 범위 내에 있고, 그 결과 예열 단계는 계속된다. 예열 단계 동안, 가스 방전 램프의 필라멘트는 연소하고 개방 회로는 대응하는 접속부 쌍의 접속부들 사이에 형성된다. 이런 개방 회로는 즉 일차 권선 양단 전압 강하가 미리 결정된 허용할 수 있는 값 범위 외측에 있다는 사실에 의해 제어 장치에 의해 식별된다. 개방 회로의 식별 직후, 제어 장치는 인버터를 스위치 오프한다.

부가적으로 또는 대안으로서, 스타팅 기준은 예열 단계가 시작된 후 미리 결정된 시간 간격이 경과되었다는 사실을 포함할 수 있다. 그 다음, 가스 방전 램프의 전극들이 미리 결정된 시간 간격 동안 예열되고 가스 방전 램프가 부드럽게 스타팅되는 것이 보장된다.

본 발명에 따른 방법은 처음에 언급된 범용 타입의 회로 어레인지먼트를 사용하여 적어도 하나의 저압 가스 방전 램프를 동작시키기 위하여 설계된다. 상기 방법에서, 공진 캐패시터를 통하여 흐르는 전류는 또한 예열 단계 동안 트랜스포머의 일차 권선을 통하여 전도되고, 일차 권선은 제어 장치의 기준 전위에 직접 결합된다. 스타팅 기준이 부합되었다면, 전기 스위치는 폐쇄되고 이에 따라 일차 권선은 브릿징된다.

본 발명에 따른 회로 어레인지먼트를 참조하여 제안된 바람직한 실시예들 및 상기 실시예들의 장점들은 대응하여 본 발명에 따른 방법에 적용한다.

본 발명의 추가 특징들은 청구항들, 도면 및 상기 도면에 관련된 상세한 설명에 제공된다. 상세한 설명에서 상기된 특징들 및 특징들의 조합들, 및 도면에 관련되어 상세한 설명에서 하기에 언급되고 및/또는 도면에만 도시된 특징들 및 특징들의 조합들은 각각 특정 조합뿐 아니라, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 조합들 또는 자신의 조합에 사용될 수 있다.

본 발명은 지금 바람직한 예시적인 실시예 및 도면을 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 회로 어레인지먼트의 개략적인 도면을 도시한다.

도면에 도시된 회로 어레인지먼트(1)는 제 1 및 제 2 입력 접속부(3,4)를 가진 입력부(2)를 포함한다. DC 공급 전압(U_G)은 즉 전원 시스템의 AC 전압으로부터 스위칭 모드 전원에 의해 입력부(2)에 제공될 수 있다. DC 공급 전압(U_G)이 제공되는 중간 회로 캐패시터(5)는 입력부(2)와 병렬로 접속된다.

제 1 전기 스위치(7) 및 제 2 전기 스위치(8)를 포함하는 인버터(6)는 입력부(2) 및 중간 회로 캐패시터(5)와 병렬로 접속된다. 인버터(6)는 일반적으로 시스템 전압의 주파수보다 현저하게 큰 주파수를 가진 AC 공급 전압(U_V)을 제공하기 위하여 사용한다.

인버터(6)의 대응 구동과 함께 AC 공급 전압(U_V)의 주파수를 설정할 수 있는 제어 장치(9)는 인버터(6)를 구동하기 위해 제공된다. 제어 장치(9)는 제 1 기준 전위(10)에 있고, 또한 제 2 입력 접속부(4)에 접속되고 그러므로 또한 인버터(6)의 기준 전위를 나타낸다.

AC 공급 전압(U_V)은 제 1 및 제 2 스위치(7,8) 사이에 배열된 극(11) 및 제 1 기준 전위(10) 사이에 제공된다.

회로 어레인지먼트(10)는 공진 인덕터(13) 및 공진 캐패시터(14)를 가진 공진 회로(12)를 포함한다. 공진 인덕터(13)는 첫째로 극(11), 즉 인버터(6)에 접속되고, 둘째로 공진 극(15)에 접속된다. 공진 캐패시터(14)는 공진 극(15) 및 제 1 기준 전위(10) 사이에 결합된다.

회로 어레인지먼트(1)는 제 1 및 제 2 출력 접속부 쌍(17,18)을 가진 출력부(16)를 포함한다. 제 1 출력 접속부 쌍(17)은 제 1 및 제 2 접속부(17a,17b)를 포함하고, 제 2 출력 접속부 쌍(18)은 마찬가지로 두 개의 접속부들(18a,18b)을 가진다. 회로 어레인지먼트(1)를 사용하여 동작되는 저압 가스 방전 램프(19)는 출력부(16)에 접속된다.

제 2 출력 접속부 쌍(18)의 제 1 접속부(18a)는 첫째로 제 1 커플링 캐패시터(20)를 통하여 제 1 기준 전위(10)에 접속되고, 즉 제 1 커플링 캐패시터(20)에 의해 제 1 기준 전위(10)로부터 DC-분리된다. 둘째로, 제 2 출력 접속부 쌍(18)의 제 1 접속부(18a)는 제 2 커플링 캐패시터(21)를 통하여 제 1 입력 접속부(3)에 접속된다. 제 2 출력 접속부 쌍(18)의 제 1 접속부(18a)는 제 2 기준 전위(22)(즉, 가스 방전 램프(19)의 소위 "로우 측")를 나타낸다. 두 개의 커플링 캐패시터들(20,21)은 가스 방전 램프(19)를 통하여 임의의 직류 전류들이 흐르는 것을 가능하지 않게 한다. 상기 직류 전류들은 가스 방전 램프(19)에 의해 방사된 광의 가시 불균등성(visible inhomogeneity)을 유발할 수 있다(전기 이동). 게다가, 커플링 캐패시터들(20,21)의 대칭적 배열은 중간 회로 캐패시터(5)의 전류 부하가 그 자신의 가장 낮은 부하에 있다는 장점을 제공한다.

가스 방전 램프(19)의 부드러운 스타팅을 보장하기 위하여, 램프(19)의 전극들은 첫째로 예열될 필요가 있다. 이런 목적을 위해, 회로 어레인지먼트(1)는 일차 권선(24), 제 1 이차 권선(25) 및 제 2 이차 권선(26)을 가진 트랜스포머(23)를 포함한다. 일차 권선(24)은 공진 캐패시터(14)와 직렬로 접속되고 둘째로 제 1 기준 전위(10)에 직접 접속된다. 제 1 이차 권선(25)은 첫째로 제 1 출력 접속부 쌍(17)의 제 1 접속부(17a)에 접속되고 둘째로 제 2 접속부(17b)에 접속된다. 제 2 이차 권선(26)은 첫째로 제 2 출력 접속부 쌍(18)의 제 1 접속부(18a)에 그리고 둘째로 제 2 접속부(18b)에 접속된다.

제어 접속부가 제어 장치(9)에 결합되는 전기 스위치(27)는 트랜스포머(23)의 제 1 일차 권선(24)과 병렬로 접속된다. 따라서, 이 스위치(27)는 제어 장치(9)에 의해 일차 권선(24)이 브리징되는 전기 전도 스위칭 상태, 및 차단 스위칭 상태 사이에서 스위칭될 수 있다. 전기 스위치(27)는 예를 들어 MOSFET, 특히 기생 다이오드를 가지지 않으므로 대칭 설계를 가지는 MOSFET일 수 있다.

제어 장치(9)는 즉 높은 저항 값을 가진 레지스터(29)를 통하여 공진 캐패시터(14) 및 일차 권선(24) 사이에 배열된 극(28)에 결합된다. 논리액티브(nonreactive) 레지스터(29)의 저항 값은 예를 들어 1 ㏁일 수 있다. 극(28)으로의 접속에 의해, 제어 장치(9)는 일차 권선(24) 양단 전기 전압 강하를 검출할 수 있다. 제어 장치(9)는 이 전압을 평가하고, 이런 평가에 의해 출력부(16)에서 우세한 동작 상태들에 대한 결론들을 이끌어낸다. 출력부(19)에서의 임피던스가 변화하면, 상기 임피던스가 제 1 출력 접속부 쌍(17)에 있든 및/또는 제 2 출력 접속부 쌍(18)에 있든, 일차 권선(24) 양단의 전압 강하 또한 변화한다. 이런 변화를 평가함으로써, 램프(19)의 필라멘트가 연소하였거나 그렇지 않으면 접속부들(17a,17b 및 18a,18b) 사이에 단락 회로가 존재하는지 여부를 제어 장치(9)가 식별하는 것이 가능하게 된다. 일차 권선(24) 양단 전압이 램프(19)의 전극들의 예열 단계 동안 허용할 수 없는 값 범위 내에 있다면, 제어 장치(9)는 인버터(6)를 스위치 오프할 수 있고 그러므로 AC 공급 전압(U_V)을 분리할 수 있다.

회로 어레인지먼트(1)가 동작하는 방식은 하기에 보다 상세히 설명될 것이다.

첫째로, DC 공급 전압(U_G)은 즉 예를 들어 오퍼레이터가 메인 스위치를 폐쇄함으로써 제공된다. DC 공급 전압(U_G)이 입력부(2)에 제공되면, 제어 장치(9)는 또한 동작 중이다; 상기 제어 장치(9)는 인버터(6)를 구동함으로써 가스 방전 램프(19)에 대한 AC 공급 전압(U_V)을 생성할 수 있다. 예열 단계가 시작되기 전에, 제어 장치(9)는 매우 낮은 전류들이 일차 권선(24)을 통하여 흐르도록 인버터(6)를 구동한다. 이것은 제어 장치(9)가 예열 주파수 및 스타팅 주파수보다 현저하게 높은 AC 공급 전압(U_V)의 주파수를 설정한다는 사실에 의해 달성될 수 있다. 구동 동안, 제어 장치(9)는 일차 권선(24) 양단 전압 강하가 미리 결정된 범위 값에 있는지 아닌지 여부를 검사한다. 이것이 확인되는 것이 가능하면, 이것은 가스 방전 램프(19)가 출력부(16)에 적당하게 접속되는 것을 의미한다. 일차 권선(24) 양단 전압이 허용할 수 없는 값 범위 내에 있다면, 제어 장치(9)는 인버터(6)를 스위칭 오프하고, 전압은 출력부(16)에 인가되지 않는다.

미리 결정된 예열 기준이 부합되었다면, 제어 장치(9)는 예열 단계를 시작한다. 이런 예열 단계에서, 가스 방전 램프(19)의 전극들은 가열된다, 즉 가스 방전 램프(19)의 부드러운 스타팅을 보장하는 온도로 가열된다. 이 경우, 예열 기준은 첫째로 DC 동작 전압(U_G)이 입력부(2)에 제공되고 둘째로 일차 권선(24) 양단의 전압이 인버터(6)의 구동 동안(일차 권선(24) 양단의 낮은 전류들) 미리 결정된 값 범위 내에 있다는 사실을 포함한다.

만약 예열 기준이 부합되었다면, 제어 장치(9)는 AC 공급 전압(U_V)의 주파수가 예열 주파수로 설정된다는 사실에 의해 예열 단계를 시작한다. 이런 예열 단계 동안, AC 공급 전압(U_V)은 가스 방전 램프(29)가 아직 스타팅되지 않은 방식으로 설정된다. 예열 단계 동안, 트랜스포머(23)에 의해 생성된 전류들은 출력 접속부 쌍들(17,18)을 통하여 그러므로 가스 방전 램프(19)의 전극들을 통하여 흐른다. 이들 전류들은 램프(19)의 전극들을 가열한다.

또한 예열 단계 동안, 제어 장치(9)는 일차 권선(24) 양단 전압이 미리 결정된 값 범위 내에 있는지를 검사한다. 일단 미리 결정된 스타팅 기준이 부합되었다면, 제어 장치(9)는 예열 단계를 종료하고 가스 방전 램프(19)가 스타팅되도록 AC 공급 전압(U_V)의 주파수를 감소시킨다. 램프들(19)이 스타팅할 때, 즉 스타팅 기준이 부합되었을 때, 제어 장치(9)는 전기 스위치(27)를 폐쇄하고, 그 결과 상기 전기 스위치는 일차 권선(24)을 브릿징한다.

이 경우, 스타팅 기준은 예열 단계 동안 검출된 일차 권선(24) 양단의 전압이 미리 결정된 값 범위 내에 있고 예열 단계의 시작 후 미리 결정된 시간 간격이 경과되었다는, 즉 예열 단계가 미리 결정된 시간 동안 지속되었다는 사실을 포함한다. 이것은 가스 방전 램프(19)의 전극들이 원하는 온도로 가열되고 램프(19)가 부드럽게 스타팅될 수 있다는 것을 의미한다.

전체적으로, 본 발명은 종래 기술과 비교하여 덜 비싼 방식으로 생산될 수 있는 회로 어레인지먼트(1)를 제공한다. 즉 회로 어레인지먼트(1)는 예를 들어 문서 EP 0 748 146 A1 호의 대상에 사용된 바와 같은 고전압 스위치, 다이오드 및 일차 권선(24)에 대한 부가적인 커플링 캐패시터 같은 임의의 값비싼 컴포넌트들 없이 잘 동작한다. 그러므로 공진 캐패시터(14)는 또한 일차 권선(24)에 대한 커플링 캐패시터의 기능을 수행한다.

게다가, 기술된 방식으로 방전 램프의 전극들이 존재하는지 또는 램프가 올바르게 접속되었는지를 예열 트랜스포머의 일차 측 상에서 설정하는 것은 가능하다. 따라서 사용되는 고전압 레지스터들 및 커플링 캐패시터들 및 예열 트랜스포머의 이차 권선의 다이오드들 측면에서 부가적인 절약이 가능하게 된다.

Claims

적어도 하나의 저압 가스 방전 램프(19)를 동작시키기 위한 회로 어레인지먼트(arrangement)(1)로서, 상기 회로 어레인지먼트는,
DC 공급 전압(U_G)을 인가하기 위한 제 1 입력 접속부(3) 및 제 2 입력 접속부(4)를 가진 입력부(2);
상기 적어도 하나의 저압 가스 방전 램프(19)를 접속시키기 위한 제 1 출력 접속부 쌍(17) 및 상기 제 2 출력 접속부 쌍(18)을 가진 출력부(16);
상기 제 1 입력 접속부(3) 및 제 2 입력 접속부(4)에 결합되고, 상기 DC 공급 전압(U_G)으로부터 AC 공급 전압(U_V)을 제공하기 위한 인버터(6);
상기 인버터(6)를 구동하여 상기 AC 공급 전압(U_V)의 주파수를 제어하기 위한 제어 장치(9) ― 상기 제어 장치(9)는 일단 미리 결정된 예열 기준이 부합되었다면 예열 단계를 시작하고, 그리고 일단 미리 결정된 스타팅(starting) 기준이 부합되었다면 상기 AC 공급 전압(U_V)의 주파수를 스타팅 주파수로 설정하도록 설계되고, 상기 예열 단계에서 상기 인버터(6)는 예열 주파수에서 동작됨 ―;
상기 인버터(6)에 결합된 제 1 접속부 및 공진 극(15)에 결합된 제 2 접속부를 가진 공진 인덕터(13), 및 상기 공진 극(15)과 상기 제어 장치(9)의 기준 전위(10) 사이에 결합된 공진 캐패시터(14)를 가진 공진 회로(12); 및
상기 저압 가스 방전 램프(19)의 전극들을 예열하기 위한 트랜스포머(23) ― 상기 트랜스포머는 일차 권선(24), 상기 제 1 출력 접속부 쌍(17)에 결합된 제 1 이차 권선(25), 및 상기 제 2 출력 접속부 쌍(18)에 결합된 제 2 이차 권선(26)을 포함함 ― 을 가지며,
상기 트랜스포머(23)의 상기 일차 권선(24)은 상기 공진 캐패시터(14)와 직렬로 접속되고 상기 제어 장치(9)의 상기 기준 전위(10)에 직접 접속되고, 전기 스위치(27)는 상기 트랜스포머(23)의 상기 일차 권선(24)과 병렬로 결합되고, 상기 스위치는 상기 제어 장치(9)에 결합된 제어 접속부를 가지며, 상기 제어 장치(9)는 일단 스타팅 기준이 부합되면 상기 전기 스위치(27)를 상기 전기 스위치의 전기적 전도 스위칭 상태로 전이하도록 추가로 설계되는,
회로 어레인지먼트.
제 1 항에 있어서, 상기 전기 스위치(27)는 양방향으로 차단 또는 전도하는 반도체 스위치, 특히 양방향으로 차단 또는 전도하는 MOSFET인,
회로 어레인지먼트.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제어 장치(9)는 상기 일차 권선(24) 및 상기 공진 캐패시터(14) 사이에 배열된 검출 극(28)에 결합되고, 그리고 상기 일차 권선(24) 양단의 전압 강하를 검출하도록 설계되는,
회로 어레인지먼트.
제 3 항에 있어서, 상기 제어 장치(9)는 상기 예열 단계의 시작 이전에 상기 인버터(6)를 구동하고 이런 구동 동안 상기 일차 권선(24) 양단의 전압 강하를 검출하도록 설계되고, 상기 예열 기준은 상기 전압이 미리 결정된 값 범위 내에 있다는 사실을 포함하는,
회로 어레인지먼트.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 제어 장치(9)는 상기 예열 단계 동안 상기 일차 권선(24) 양단의 전압 강하를 검출하도록 설계되고, 상기 스타팅 기준은 상기 전압이 미리 결정된 값 범위 내에 있다는 사실을 포함하는,
회로 어레인지먼트.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스타팅 기준은 상기 예열 단계의 시작 후 미리 결정된 시간 간격이 경과되었다는 사실을 포함하는,
회로 어레인지먼트.
회로 어레인지먼트(1)를 사용하여 적어도 하나의 저압 가스 방전 램프(19)를 동작시키기 위한 방법으로서, 상기 회로 어레인지먼트는,
DC 공급 전압(U_G)을 인가하기 위한 제 1 입력 접속부(3) 및 제 2 입력 접속부(4)를 가진 입력부(2);
상기 적어도 하나의 저압 가스 방전 램프(19)를 접속시키기 위한 제 1 출력 접속부 쌍(17) 및 제 2 출력 접속부 쌍(18)을 가진 출력부(16);
상기 제 1 입력 접속부(3) 및 제 2 입력 접속부(4)에 결합되고 상기 DC 공급 전압(U_G)으로부터 AC 공급 전압(U_V)을 제공하기 위한 인버터(6);
상기 인버터(6)를 구동하고 일단 미리 결정된 예열 기준이 부합되면 예열 단계를 시작하고 ― 상기 예열 단계에서 상기 인버터(6)는 예열 주파수에서 동작됨 ―, 및 일단 미리 결정된 스타팅 기준이 부합되면 상기 AC 공급 전압(U_V)의 주파수를 스타팅 주파수로 설정하는 제어 장치(9);
상기 인버터(6)에 결합된 제 1 접속부 및 공진 극(15)에 결합된 제 2 접속부를 가진 공진 인덕터(13), 및 상기 공진 극(15)과 상기 제어 장치(9)의 기준 전위(10) 사이에 결합된 공진 캐패시터(14)를 가진 공진 회로(12); 및
상기 저압 가스 방전 램프(19)의 전극들을 예열하기 위한 트랜스포머(23) ― 상기 트랜스포머는 일차 권선(24), 상기 제 1 출력 접속부 쌍(17)에 결합된 제 1 이차 권선(25), 및 상기 제 2 출력 접속부 쌍(18)에 결합된 제 2 이차 권선(26)을 포함함 ―를 가지며, 상기 방법은
상기 예열 단계 동안: 상기 공진 캐패시터(14)와 상기 트랜스포머(23)의 상기 일차 권선(24)을 통해 흐르는 전류를 전도시키는 단계 ― 상기 일차 권선은 상기 공진 캐패시터(14)와 직렬로 결합되고, 상기 제어 장치(9)의 상기 기준 전위(10)에 직접 접속됨 ―; 및
일단 상기 스타팅 기준이 부합되면, 전기 스위치(27)를 상기 전기 스위치(27)의 전기 전도 스위칭 상태로 전이하여 상기 일차 권선(24)을 브릿징(bridging) 하는 단계를 특징으로 하는,
적어도 하나의 저압 가스 방전 램프를 동작시키기 위한 방법.