KR20120005923U - 전자식 안정기 그리고 하나 이상의 방전램프를 작동하기 위한 방법 - Google Patents

전자식 안정기 그리고 하나 이상의 방전램프를 작동하기 위한 방법 Download PDF

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본 고안은 하나 이상의 방전램프(La)를 작동하기 위한 전자식 안정기에 관한 것이며, 상기 전자식 안정기는 DC 공급 전압(UZw)과 커플링하기 위한 제 1 입력단자(E1) 및 제 2 입력단자(E2)를 구비한 입력부; 상기 하나 이상의 방전램프((La)와 커플링하기 위한 제 1 출력단자(A1) 및 제 2 출력단자(A2)를 구비한 출력부; 하나 이상의 제 1 전자 스위치(S1) 및 제 2 전자 스위치(S2)를 구비한 브리지 회로－ 이때, 상기 제 1 전자 스위치(S1) 및 제 2 전자 스위치(S2)의 직렬회로는 제 1 브리지 중점(HBM1)을 형성하면서 상기 제 1 입력단자(E1)와 제 2 입력단자(E2) 사이에 커플링되어 있음 －; 상기 제 1 브리지 중점(HBM1)과 제 1 출력단자(A1) 사이에 커플링된 램프 스로틀(L1); 상기 전자 스위치들(S1, S2) 중 하나의 전자 스위치에 병렬로 커플링된 하나 이상의 사다리꼴 콘덴서(CT); 상기 제 1 출력단자(A1)와 제 2 출력단자(A2)에 병렬로 커플링되어 있는 공진 콘덴서(CR); 구동제어신호(AL, AH)에 의해 적어도 상기 제 1 전자 스위치(S1) 및 제 2 전자 스위치(S2)를 구동 제어하기 위한 제어장치(12)－ 이때, 상기 구동제어신호(AL, AH)는 상기 제 1 출력단자(A1)와 제 2 출력단자(A2) 사이에서 접속된 하나 이상의 방전램프(La)의 제 1 필라멘트(W1) 및 제 2 필라멘트(W2)의 예열단계(Theat) 동안에 작동 주파수(f)를 갖고, 상기 제어장치(12)는 상기 방전램프(La)의 점화단계(TZ) 동안에 상기 작동 주파수(f)를 하강시키도록 설계되어 있음 －; 그리고 상기 제어장치(12)와 커플링되어 있는 가열장치(TR, La, Lb1, Lb2, S3, C2)－ 이때, 상기 가열장치(TR, La, Lb1, Lb2, S3, C2)는 또한 제 1 브리지 중점(HBM1)과 커플링되어 있고, 상기 방전램프(La)의 제 1 필라멘트(W1) 및 제 2 필라멘트(W2)를 가열하도록 설계되어 있으며; 상기 제어장치(12)는 상기 가열장치(TR, La, Lb1, Lb2, S3, C2)를 적어도 상기 점화단계(TZ)의 사전 설정된 시간 동안에 활성화하도록 설계되어 있음 －를 갖는다. 또한, 본 고안은 하나 이상의 방전램프를 작동하기 위해 그에 상응한 방법과도 관련한다.

Description

전자식 안정기 그리고 하나 이상의 방전램프를 작동하기 위한 방법 {ELECTRONIC BALLAST AND METHOD FOR OPERATING AT LEAST ONE DISCHARGE LAMP}
본 고안은 하나 이상의 방전램프를 작동하기 위한 전자식 안정기에 관한 것이며, 상기 전자식 안정기는 DC 공급 전압(DC supply voltage)과 커플링하기 위한 제 1 입력단자 및 제 2 입력단자를 구비한 입력부, 상기 하나 이상의 방전램프와 커플링하기 위한 제 1 출력단자 및 제 2 출력단자를 구비한 출력부, 하나 이상의 제 1 전자 스위치 및 제 2 전자 스위치를 구비한 브리지 회로(bridge circuit)－ 이 경우, 상기 제 1 전자 스위치 및 제 2 전자 스위치의 직렬회로는 제 1 브리지 중점을 형성하면서 상기 제 1 입력단자와 제 2 입력단자 사이에 커플링되어 있음 －, 상기 제 1 브리지 중점과 상기 제 1 출력단자 사이에 커플링되어 있는 램프 스로틀(lamp throttle), 상기 전자 스위치들 중 하나의 전자 스위치에 병렬로 커플링되어 있는 하나 이상의 사다리꼴 콘덴서(trapezoidal capacitor), 상기 제 1 출력단자 및 제 2 출력단자에 병렬로 커플링되어 있는 공진 콘덴서(resonance capacitor), 구동제어신호에 의해 적어도 상기 제 1 전자 스위치 및 제 2 전자 스위치를 구동 제어하기 위한 제어 장치－ 이 경우, 상기 구동제어신호는 상기 제 1 출력단자와 제 2 출력단자 사이에서 접속된 하나 이상의 방전램프의 제 1 필라멘트 및 제 2 필라멘트의 예열단계 동안에 작동 주파수를 가지고, 상기 제어장치는 상기 방전램프의 점화단계 동안에 상기 작동 주파수를 하강시키도록 설계됨 －, 및 상기 제어장치와 커플링된 가열장치－ 이 경우, 상기 가열장치는 또한 상기 제 1 브리지 중점과 커플링되어 있고, 상기 방전램프의 제 1 필라멘트 및 제 2 필라멘트를 가열하도록 설계되어 있음 －를 포함한다. 또한, 본 고안은 하나 이상의 방전램프를 작동하기 위한 방법과도 관련한다.
본 고안의 기초가 되는 문제점은 다양한 방전램프들, 특히 저압 방전램프들의 작동을 위한 소위 멀티램프-EVGs(독; elektronische Vorschaltgeraete), 다시 말해, 전자식 안정기들의 설계에서 발생한다. 전형적인 멀티램프-EVG에 있어서, 전자식 안정기에 의해 작동 가능한 방전램프들의 출력범위는 예를 들어 14W에서 80W까지이다.
이 경우 표준적으로는 전자식 안정기에 접속된 하나 이상의 방전램프의 필라멘트들은 예열단계 동안에 가열된다. 점화단계가 시작되기 직전에 상기 필라멘트들의 가열은 스위치-오프된다. 상응하는 스위칭 과정을 시행하기 위해서, 공지된 종래의 전자식 안정기들의 경우에는 제어장치가 주문형 집적회로(ASIC: application specific integrated circuit)로서 구현되어 있고, 이 경우 상기와 같은 방식의 집적된 스위칭은 소위 상태 기계(state machine)로서의 기능을 한다. 따라서, 상태들은 단지 순차적으로만 실행될 수 있는데, 다시 말해 본 고안에서는 제일 먼저 예열단계, 그리고 이어서 점화단계가 실행될 수 있다.
DC 공급 전압이 각각 접속된 방전램프와는 무관하기 때문에, 각각 접속된 방전램프에 매칭하기 위한 유일한 가능성은 제 1 전자 스위치 및 제 2 전자 스위치에 대한 구동제어신호의 작동 주파수를 변화시키는 데 있다. 상응하게 언급된 예에서 작동 주파수들의 스펙트럼은 90kHz(14W-램프들용)에서 45kHz(80W-램프들용)까지에 이른다.
하지만, 이 경우에는 이제 상이한 경계조건들이 충족되어야 한다: 한편으로는 가급적 적은 손실을 발생시키기 위해 공진 콘덴서가 예를 들어 2.2nF로 작게 선택된다. 특히 높은 효율을 갖는 종래의 전자식 안정기들의 경우, 바람직하게 활성 부품들, 특히 제어장치에는 부하회로 내의 AC 전압원(AC voltage source), 바람직하게는 사다리꼴 콘덴서로부터 에너지가 공급되기 때문에, 상기 사다리꼴 콘덴서는 하한 한계 주파수(lower frequency limit), 예를 들어 즉, 약 45kHz에서 충분히 전류를 이용하도록 치수 설계되어야 한다. 그 때문에 상기 사다리꼴 콘덴서는 가급적 크게 치수 설계되어야 한다; 예에서는 약 1nF.
공진 콘덴서 용량 대 사다리꼴 콘덴서 용량의 비율은 브리지 회로의 제 1 브리지 중점에서 전압(UHBM)의 준도(steepness)를 규정한다. 도 1과 관련해서 곡선 경로 1)은 언급된 큰 비율에 대한 파형을 보여주고, 곡선 경로 2)는 언급된 작은 비율에 대한 파형을 보여준다. 도 1의 도면에서 추가로 알 수 있는 바와 같이, 곡선 경로 2)의 경우에 시간(ts2)은 시간(ts1)에 비해 줄어든다. 그러므로 상기 비율이 더 작아질수록, 브리지 회로의 스위칭 무부하 전환(reversal)을 보장하는 것이 더욱더 어려워지는데, 그 이유는 상기 전환을 발생시키는 스위칭 과정은 시간(ts1, ts2) 내에서 이루어져야만 하기 때문이다.
전압(UHBM)이 제 1 브리지 중점에서 계속해서 0이 아니거나 또는 이미 재차 0이 아닐 때 실행되면, 스위칭 과정이 "힘겹게" 스위칭된다. 이러한 상황은 원치않는 손실과 과도한 응력을 발생시키고, 그럼으로써 관련 부품들의 수명이 짧아지는 결과를 초래한다.
고주파수에 의한 작동의 경우에 시간(ts2)은 특히 짧다. 이러한 맥락에서 고려되어야 할 것은 브리지 회로의 스위치들은 예열 및 점화의 목적을 위해서 상기 기재된 표준 작동에서의 경우보다 확실히 더 높은 주파수에 의해 작동되어야 한다는 것이다. 또한, 특히 낮은 출력을 갖는 방전램프가 전자식 안정기에 접속되는 경우에는, 방전램프의 필라멘트들이 예열되는 동안에 주파수가 너무 낮아지면 안 되는데, 그 이유는 그렇지 않으면 방전램프의 개방 회로 전압(OCV: Open Circuit Voltage)이 초과되는 경우에 조기 점화의 위험이 발생하기 때문이다.
다시 말해서 전반적으로, 전자식 안정기를 손실, 신뢰할만한 보조 전압원 그리고 조기 점화의 위험에 대한 예방과 관련해서 설계할 때에 바로, 전압(UHBM)의 전압곡선은 제 1 반 브리지 중점에서 발생하고, 상기 제 1 반 브리지 중점은 일반적인 경향에 따르면 도 1의 곡선 경로 2)와 동일하며, 실제로는 심지어 여전히 상대적으로 더 짧은 단계(ts2)를 갖는다는 사실이 확인된다. 이러한 현상은 일반적으로 변동하는－ 대부분 공지된 방식으로 변동하는 선간 전압(line voltage)으로부터 유도되는 －DC 공급 전압, 부품들의 오차 허용도, 주변 온도, 램프 노화 등을 고려한 상기와 같이 설계된 전자식 안정기가 자신에 접속된 다양한 방전램프들에서 단지 극도로 어렵게만 스위칭 무부하 작동상태로 작동될 수 있게 한다. 분석들에서 나타난 바와 같이, 이러한 작동은 점화 단계 범위에서 특히 임계적이다.
스위칭 무부하 작동상태를 보장하기 위해, 종래의 기술에서는 그 때문에 공진 콘덴서가 실제로 원하는 사이즈보다 더 크게 설계되었으며, 그러한 설계는 더 커진 손실을 가져왔다.
그 때문에 본 고안의 기초가 되는 과제는, 가급적 적은 손실과 더불어, 특히 방전램프의 점화단계에서도 신뢰할만한 스위칭 무부하 작동상태가 보장될 수 있도록 종래의 전자식 안정기 또는 종래의 방법을 개선하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제 1 항의 특징들에 의한 전자식 안정기 그리고 청구항 제 11항의 특징들에 의한 방법을 통해 해결된다.
전자식 안정기의 부하회로에서, 다시 말해 특히 램프 스로틀을 통해, 브리지 회로의 전환을 위해 필요한 무효 에너지를 제공하는 충분히 큰 전류가 계속해서 흐를 때에는, 신뢰할만한 스위칭 무부하 작동상태에 상응하는 안전한 전환이 공진 콘덴서 용량 대 사다리꼴 콘덴서의 용량의 비율이 작은 경우에도 보장될 수 있다는 인식은 본 고안의 기초가 된다. 종래 기술의 조치방법에 대한 더 정확한 분석은 종래 기술에서는 로드(electric load)의 스위치-오프로 인하여, 다시 말해, 부하회로에서 전류가 공급된 필라멘트의 가열로 인하여 방전램프의 점화단계가 시작되기 전에 부하 회로에 존재하는 무효 에너지가 급하강한다는 것을 알아냈다. 이러한 무효 에너지의 급하강은 종래 기술의 문제점들의 실제 원인이다. 본 고안에 따르면 필라멘트들의 가열은 점화단계의 시작을 지나서도 활성적으로 남아있기 때문에, 부하회로로부터 전력이 감소될 경우에도 중단이 전혀 발생하지 않는데, 그 이유는 가열장치에 여전히 동력이 공급되기 때문이다. 그에 따라 브리지 회로의 신뢰할만한 스위치 오버를 위한 무효 에너지가 충분히 존재한다.
따라서, 자세히 관찰해보면 종래 기술에서는 브리지 회로가 예열 동안에도 여전히 스위칭 무부하 방식으로 작동되었는데, 그 이유는 필라멘트들의 가열에 의해 에너지가 사용되었기 때문이다. 필라멘트 가열에서 점화단계로 가는 과도기에서는 가열은－ 점화단계가 시작되기 전에 －스위치-오프되었다. 그럼으로써 출력회로에서는 전력이 소비되지 않았는데, 그 이유는 방전램프가 아직 완전 점화되지 않았기 때문이었다. 전력감소가 없음으로써 램프 스로틀을 통과하는 전류가 작고, 따라서 부하회로에는 무효 에너지가 거의 존재하지 않았다. 결과적으로 상기 램프 스로틀에 의한 전류의 전환이 연장되었다. 이러한 연장된 전류의 전환은 더 나아가 전압(UHBM)이 제 1 브리지 중점에서 더 이상 제로가 되지 않게 할 수 있었다. 따라서, 브리지 회로의 스위치들은 더 이상 스위칭 무부하 방식으로 접속되지 않았다. 상기 브리지 회로에서는, 상응하는 관찰에서 심지어 전자식 안정기의 스위치-오프를 야기할 수 있었던 장애전류가 흘렀다.
본 고안에 따른 조치방법에서는 필라멘트들의 예열이 점화단계로 연장됨으로써 상기 점화단계에서도 충분히 큰 전류가 부하회로에서 흐른다. 그 때문에 충분한 양의 무효 에너지가 존재하고, 상기 무효 에너지는 방전램프의 점화 후 회로 배열의 안전한 전환을 마련한다. 상기와 같은 현상으로부터는 본 고안에 따른 전자식 안정기의 경우에 있어서 공진 콘덴서가 작게 치수 설계될 수 있다는 장점이 나타나며, 상기와 같은 작은 치수의 공진 콘덴서는 손실전력의 감소를 유도한다. 이외에 점화 동안에 필라멘트들이 가열됨으로써, 방전램프의 스위칭 수가 눈에 띄게 증가될 수 있는데, 그 이유는 상기 방전램프가 상대적으로 더 낮은 전압에서 점화되기 때문이다. 이러한 현상은 본 고안에서는 가열장치의 추가작동에 의해 점화가 종래 기술에서보다 더 높은 온도에서 실행됨으로써 나타나며, 그 이유는 상대적으로 더 높은 온도에서 더 많은 전자들이 존재하기 때문이다. 또한, 본 고안에 따른 조치방법에서는 램프 스로틀이 종래 기술에서처럼 강하게 부하를 받지 않는데, 그 이유는 부하 변동이 불연속적이지 않고, 오히려 연속적이기 때문이다. 이러한 연속적 부하 변동은 부품 수명의 추가 상승을 가져온다.
본 고안에 따른 전자식 안정기의 추가의 한 장점은, 본 고안에 따른 전자식 안정기에 의해 램프 등가 저항(equivalent resistance)도 전달문제 없이 작동될 수 있다는 것이며, 그 이유는 본 고안을 통해 급격한 부하 변동(sudden load variation)이 예열 후 브리지 회로의 높은 작동 주파수와 관련해서 가열장치의 추가작동에 의해 신뢰할만하게 방지되기 때문이다.
바람직하게 필라멘트들의 가열은 방전램프가 점화될 때까지 유지된다. 점화 후에는, 말하자면 어떠한 경우라도 충분히 큰 전류가 출력회로에서 흐르고, 상기 충분히 큰 전류는 전환시간을 줄여주며, 브리지 회로의 스위치들이 스위치 무부하 방식으로 작동되도록 보장한다.
바람직한 한 실시 예에서 사전 설정된 시간은 작동 주파수가 하강하기 시작할 때부터 적어도 20ms, 바람직하게는 적어도 50ms, 더욱 바람직하게는 적어도 100ms이다. 이 경우 사전 설정된 시간의 지속시간은 작동 주파수가 하강되는 속도와 상관관계가 있다. 이미 가열단계 및 점화단계의 단기간 겹침 현상은 개선된 전환과 관련하여 전자식 안정기의 브리지 회로에 장점을 가져온다. 이러한 개선된 전환은 일반적 경향에 따르면 시간 연장에 의해 더욱더 향상될 수 있다. 따라서 특히 바람직한 한 실시 예에서 사전 설정된 시간은 방전램프의 점화시점 후까지 연장되도록 선택되었다.
작동 주파수가 하강하기 전에, 다시 말해 예열단계 동안에 상기 작동 주파수는 100 내지 150kHz이다. 방전램프의 점화시에는 상기 작동 주파수가 바람직하게 50 내지 100kHz이다.
제어장치는 바람직하게 작동 주파수를 방전램프의 점화 후 공칭 주파수에 설정하도록 설계되어 있다. 상기 공칭 주파수는 40 내지 95kHz이다.
이미 언급했듯이, 전자식 안정기는 또한 보조 전압원을 포함하고, 상기 보조 전압원은 특히, 전하펌프(chargepump)를 사용하여 자신에게 전력을 공급하기 위하여 사다리꼴 콘덴서와 커플링되어 있다. 상기와 같은 사다리꼴 콘덴서와의 커플링은 특히 저손실 형태의 전압원을 구현하는 가능성을 제공하며, 상기 전압원의 진폭은 DC 공급 전압의 진폭보다 뚜렷하게 더 작다. 언급한 바와 같이, 매우 바람직하게 제어장치는 자신에게 전력을 공급하기 위하여 보조 전압원과 커플링되어 있다.
그 외에 상기 제어장치는 방전램프의 점화가 확인가능한 즉시, 가열장치를 비활성화하도록 설계될 수 있다. 상기 방전램프의 점화는 간단한 방법으로 램프 유지전압(lampe maintaining voltage)을 관찰함으로써 확인될 수 있다. 램프의 점화 후 부하회로에서는 큰 전류가 흐르기 때문에, 즉, 로드가 존재하기 때문에, 가열장치는 브리지 회로의 안전한 전환을 위협하지 않고 아무런 문제없이 스위치-오프될 수 있다.
추가의 바람직한 실시 예들은 종속 청구항들에 나타나 있다.
본 고안에 따른 전자식 안정기와 관련하여 소개된 바람직한 실시 예들과 이 실시 예들의 장점들은, 적용가능한 한, 본 고안에 따른 방법에도 상응하게 유효하다.
하기에서는 이제 첨부된 도면들을 인용하여 본 고안의 실시 예가 더 자세히 기술된다.
도 1은 종래 기술에 따른 공진 콘덴서의 상이한 치수설계에 있어서, 제 1 브리지 중점에서의 전압(UHBM)의 시간적 파형을 개략도로 보여주고;
도 2는 종래의 전자식 안정기 구조를 개략도로 보여주며;
도 3은 종래 기술에 따른 전자식 안정기의 설계에 있어서, 도 2 구조의 상이한 전기 변수들에서의 시간적 파형을 보여주고;
도 4는 본 고안에 따른 설계의 한 실시 예에 있어서, 도 2의 회로도에서 브리지 회로의 전자 스위치들의 구동제어신호에 있는 작동 주파수의 시간적 파형을 보여주며; 그리고
도 5는 본 고안에 따른 전자식 안정기의 설계에 있어서, 도 2의 구조의 상이한 전기 변수들에서의 시간적 파형을 보여준다.
도 2는 전자식 안정기의 구조를 개략도로 보여준다. 이러한 구조는 그것 자체로 종래 기술에 공지되어 있고, 이 경우 본 고안은 도 2에서는 우선 나타나 있지 않고 더 삽입되어야 할 제어장치(12)의 설계에 반영된다.
도 2에 도시된 전자식 안정기는 제 1 입력단자(E1) 및 제 2 입력단자(E2)를 구비한 입력부를 포함하고, 상기 입력단자들 사이에는 DC 공급 전압, 바람직하게는 소위 중간 회로 전압(UZw)이 인가되어 있다. 상기 중간 회로 전압(UZw)을 지원하기 위해 입력부에는 저장 콘덴서(C1)가 병렬 스위칭되어 있다. 상기 저장 콘덴서(C1)는 인버터(inverter)(10)에 전류를 공급하며, 상기 인버터는 본 고안에서는 반 브리지 회로로서 구현되어 있는 브리지 회로를 포함한다. 상기 브리지 회로는 전자 스위치(S1) 및 전자 스위치(S2) 그리고 두 개의 결합 콘덴서들(CK1 및 CK2)을 포함하고, 상기 전자 스위치들 사이에는 제 1 반 브리지 중점(HBM1)이 형성되어 있으며, 상기 결합 콘덴서들 사이에는 제 2 반 브리지 중점(HBM2)이 형성되어 있다. 램프 스로틀(L1)은 전자식 안정기의 제 1 반 브리지 중점(HBM1)과 제 1 출력단자(A1) 사이에 커플링되어 있다. 제 2 출력단자(A2)는 제 2 반 브리지 중점(HBM2)과 커플링되어 있다. 출력단자들(A1, A2) 사이에는 제 1 필라멘트(W1) 및 제 2 필라멘트(W2)를 포함하는 방전램프(La)가 커플링되어 있다. 사다리꼴 콘덴서(CT)는 스위치(S2)와 병렬로 커플링되어 있다. 공진 콘덴서(CR)는 제 1 출력단자(A1)와 기준전위(reference potential) 사이에 커플링되어 있고, 상기 기준전위는 본 고안에서 제 2 입력단자(E2)이다. 이 외에 전자식 안정기는 제어장치(12)를 포함하고, 상기 제어장치는 작동 주파수를 갖는 구동제어신호를 이용하여 출력(AL)을 통해서 스위치(S2)를 구동제어하고 그리고 출력(AH)을 통해서 스위치(S1)를 구동 제어된다.
또한, 도 2에 도시된 전자식 안정기는 가열장치를 포함한다. 이러한 목적을 위해 트랜스포머(Tr), 콘덴서(C2) 그리고 전자 스위치(S3)의 일차권선(La)의 직렬회로가 제 1 반 브리지 중점(HBM1)과 기준전위 사이에 커플링되어 있다. 제 1 이차권선(Lb1)은 방전램프(La)의 제 1 필라멘트(W1)와 커플링되어 있고, 제 2 이차권선(Lb2)은 방전램프(La)의 제 2 필라멘트(W2)와 커플링되어 있다. 스위치(S3)는 마찬가지로 제어장치(12)에 의해 구동 제어되고, 더 정확히 말해서 출력(AS3)을 통해 구동 제어된다. 따라서, 스위치(S3)가 전도성으로 스위칭되면, 전류는 트랜스포머(Tr)의 일차권선(La)을 통해 흐르고, 그럼으로써 각각의 이차권선(Lb1, Lb2)을 통하는 전류(flow of electricity)가 생성된다. 상기 전류는 방전램프(La)의 필라멘트들(W1, W2)을 가열하게 된다.
보조 전압원(UH)을 구현하기 위해서 다이오드들(D1, D2)을 포함하는 단방향 정류기(half-wave rectifier)가 사다리꼴 콘덴서(CT)와 커플링되어 있다. 정류기(D1, D2)의 출력에 제공된 전압을 집적하기 위해서는 제너 다이오드(Z1)가 병렬 스위칭되어 있는 콘덴서(C3)가 사용된다. 보조 전압원(UH)은 제어장치(12)의 단자(VCC)와 커플링되어, 상기 제어장치에 에너지를 공급한다.
출력단자들(A1, A2)을 통해 하강하는 전압은 ULa로 표시되었고, 램프 스로틀(L1)을 통과하는 전류는 IL1, 스위치(S3)를 구동 제어하는 전류는 IGS3 그리고 스위치(S2)를 통과하는 전류는 IS2로 표시되었다.
도 3은 종래 기술에 따른 도 2의 전자식 안정기의 설계에 있어서 변수들(IGS3, ULa, IL1, IS2)의 시간적 파형을 보여주며, 이 경우 도 3b는 시점(t1) 바로 후 도 3a의 섹션을 뚜렷하게 확대된 분해도로 보여준다. 도 3a에서 분명하게 알 수 있는 바와 같이, 스위치(S3)는 시점(t1)에 역방향 바이어스 방식으로 스위칭되고, 그럼으로써 필라멘트들(W1, W2)의 예열이 종료된다. 예열이 종료된 다음에는 스위치들(S1, S2)의 작동 주파수가 연속적으로 하강되며, 그로 인해 위에서부터, 다시 말해서 상대적으로 더 높은 주파수로부터 출발해서 부하회로의 공진 주파수에 접근된다. 상기와 같은 공진 주파수에로의 접근은 시점(t2)에 방전램프(La)의 점화를 유도하는 전압(ULa)의 증대를 가져온다. 시간(t1 내지 t2) 동안에 전압(ULa)의 계속적 증대는 전류(IS2)의 계속적 증가와 상관 관계가 있다. 시점(t2)에서의 방전램프(La)의 점화 후에는 전류(IL1)가 뚜렷하게 계속 증가한다.
도 3b에서 알 수 있듯이, 전류(IS2)는 피크 로드(peak load)를 가지며, 상기 피크 로드는 반 브리지 회로의 스위치들(S1, S2)이 부드럽게, 다시 말해 스위칭 무부하 방식으로 스위칭 되지 않도록 하는 간접 증거이다. 전류(IS2)가, 일반적인 경우에서처럼, 예를 들어 분로-저항(shunt-resistance)을 이용하여 측정되고 그리고 상기 분로-저항 때문에 하강하는 전압이 제어장치(12)에 공급되는 경우에는, 상기와 같은 피크 로드의 검출은 전자식 안정기의 스위칭-오프를 야기할 수 있다.
도 4는 구동제어신호들에서의 작동 주파수의 시간적 파형을 보여주며, 상기 구동제어신호들은 도 2에 따른 본 고안의 전자식 안정기의 설계의 경우 제어장치(12)의 출력들(AH, AL)에서 스위치들(S1, S2)로 제공된다. 따라서, 시점(t1)까지의 작동 주파수(f)는 값(fheat)이며, 상기 주파수는 일반적으로 예열을 위해 사용된 주파수이다. 시점(t1)에, 다시 말해 점화단계의 시작시에 작동 주파수(f)는 시점(t2)에서 방전램프(La)의 점화가 이루어질 때까지 점차 하강된다. 그런 다음에 작동 주파수(f)는 공칭 주파수(fnom) 범위로 하강된다. 본 고안에서 점화단계는 t2와 t1사이에 있고 본 고안에서는 TZ로 표시된 시간에 걸쳐있다. 종래 기술에서는 스위치(S3)가 시점(t1)에 역방향 바이어스 방식으로 스위칭되었던 반면에, 본 고안에서는 가열단계(Theat)가 시점(t1)을 지나서도 연장된다; 일점쇄선으로 표시된 바와 같이, 상기 가열단계는 심지어 시점(t2)을 지나서까지 연장될 수 있다.
도 2에 도시된 전자식 안정기의 도 4에 따른 설계의 경우에는, 도 5에 도시된 전기적 변수들(ULa, IGS3, IL1, IS2)의 시간적 파형들이 얻어지며, 이 경우 도 5b는 재차 시점(t1) 바로 후에 도 5a의 섹션을 뚜렷하게 확대된 분해도로 보여준다. 점화단계의 시작은 재차 t1으로 표시되었으며, 점화의 시점은 t2로 표시되었다. 전류(IGS3)의 파형에서 나타난 바와 같이, 이제 방전램프(La)의 필라멘트들(W1, W2)은 시점(t3)까지, 다시 말해 방전램프(La)의 점화 시점(t2)을 지나서도 가열된다.
도 5b는 방전램프(La)가 점화되기 직전에 특히 두드러진 도 5a 영역을 확대된 분해도로 보여준다. 전류(IS2)의 파형에서 명확히 알 수 있는 바와 같이, 이제 피크 로드는 더 이상 존재하지 않는다; 따라서 반 브리지 회로의 스위치들(S1, S2)이 부드럽게 스위칭된다.

Claims (11)

  1. DC 공급 전압(UZW)과 커플링하기 위한 제 1 입력단자(E1) 및 제 2 입력단자(E2)를 구비한 입력부;
    하나 이상의 방전램프(La)와 커플링하기 위한 제 1 출력단자(A1) 및 제 2 출력단자(A2)를 구비한 출력부;
    하나 이상의 제 1 전자 스위치(S1) 및 제 2 전자 스위치(S2)를 구비한 브리지 회로(10)－ 이때, 상기 제 1 전자 스위치(S1) 및 제 2 전자 스위치(S2)의 직렬회로는 제 1 브리지 중점(HBM1)을 형성하면서 상기 제 1 입력단자(E1)와 제 2 입력단자(E2) 사이에 커플링되어 있음 －;
    상기 제 1 브리지 중점(HBM1)과 상기 제 1 출력단자(A1) 사이에 커플링되어 있는 램프 스로틀(L1);
    상기 전자 스위치들(S1, S2) 중 하나의 전자 스위치에 병렬로 커플링되어 있는 하나 이상의 사다리꼴 콘덴서(CT);
    상기 제 1 출력단자(A1) 및 제 2 출력단자(A2)에 병렬로 커플링되어 있는 공진 콘덴서(CR);
    구동제어신호(AL, AH)에 의해 적어도 상기 제 1 전자 스위치(S1) 및 제 2 전자 스위치(S2)를 구동 제어하기 위한 제어장치(12) － 이때, 상기 구동제어신호(AL, AH)는 상기 제 1 출력단자(A1)와 제 2 출력단자(A2) 사이에서 접속된 하나 이상의 방전램프(La)의 제 1 필라멘트(W1) 및 제 2 필라멘트(W2)의 예열단계(Theat) 동안에 작동 주파수(f)를 가지며, 상기 제어장치(12)는 상기 방전램프(La)의 점화단계(TZ) 동안에 상기 작동 주파수(f)를 하강시키도록 설계되어 있음 －; 그리고
    상기 제어장치(12)와 커플링되어 있는 가열장치(TR, La, Lb1, Lb2, S3, C2)－ 이때, 상기 가열장치(TR, La, Lb1, Lb2, S3, C2)는 또한 상기 제 1 브리지 중점(HBM1)과 커플링되어 있고, 상기 방전램프(La)의 제 1 필라멘트(W1) 및 제 2 필라멘트(W2)를 가열하도록 설계되어 있음 －
    를 포함하는, 하나 이상의 방전램프(La)를 작동하기 위한 전자식 안정기로서,
    상기 제어장치(12)가 상기 가열장치(TR, La, Lb1, Lb2, S3, C2)를 적어도 점화단계(TZ)의 사전 설정된 시간 동안에 활성화하도록 설계된,
    전자식 안정기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 사전 설정된 시간(t3-t2)은 작동 주파수(f)가 하강하기 시작할 때부터 적어도 20ms, 바람직하게는 적어도 50ms, 더욱 바람직하게는 적어도 100ms인,
    전자식 안정기.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 사전 설정된 시간(t3-t2)이 상기 방전램프(La)의 점화 시점 후까지 연장되도록 선택된,
    전자식 안정기.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 작동 주파수(f)가 하강되기 전에는 100 내지 150kHz인,
    전자식 안정기.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 작동 주파수(f)가 상기 방전램프(La)의 점화시 50 내지 100kHz인,
    전자식 안정기.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어장치(12)가 상기 방전램프(La)의 점화 후 상기 작동 주파수(f)를 공칭 주파수(fnom) 범위로 설정하도록 설계된,
    전자식 안정기.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 공칭 주파수(fnom)가 40 내지 95kHz인,
    전자식 안정기.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자식 안정기가 또한 보조 전압원(UH)을 포함하고, 상기 보조 전압원은 특히 전하펌프를 사용하여 자신에게 전력을 공급하기 위하여 사다리꼴 콘덴서(CT)와 커플링된,
    전자식 안정기
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제어장치(12)가 자신에게 전력을 공급하기 위하여 상기 보조 전압원(UH)과 커플링된,
    전자식 안정기.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어장치(12)가 상기 방전램프(La)의 점화가 확인가능한 즉시, 상기 가열장치(TR, La, Lb1, Lb2, S3, C2)를 비활성화하도록 설계된,
    전자식 안정기.
  11. DC 공급 전압(UZW)과 커플링하기 위한 제 1 입력단자(E1) 및 제 2 입력단자(E2)을 구비한 입력부;
    하나 이상의 방전램프(La)와 커플링하기 위한 제 1 출력단자(A1) 및 제 2 출력단자(A2)를 구비한 출력부;
    하나 이상의 제 1 전자 스위치(S1) 및 제 2 전자 스위치(S2)를 구비한 브리지 회로 － 이때, 상기 제 1 전자 스위치(S1) 및 제 2 전자 스위치(S2)의 직렬회로는 제 1 브리지 중점(HBM1)을 형성하면서 상기 제 1 입력단자(E1)와 제 2 입력단자(E2) 사이에서 커플링되어 있음 －;
    상기 제 1 브리지 중점(HBM1)과 상기 제 1 출력단자(A1) 사이에 커플링되어 있는 램프 스로틀(L1);
    상기 전자 스위치(S1, S2)들 중 하나의 전자 스위치에 병렬로 커플링되어 있는 하나 이상의 사다리꼴 콘덴서(CT);
    상기 제 1 출력단자(A1) 및 제 2 출력단자(A2)에 병렬로 커플링되어 있는 공진 콘덴서(CR);
    구동제어신호(AL, AH)에 의해 적어도 상기 제 1 전자 스위치(S1) 및 제 2 전자 스위치(S2)를 구동 제어하기 위한 제어장치(12) － 이때, 상기 구동제어신호(AL, AH)는 상기 제 1 출력단자(A1)와 제 2 출력단자(A2) 사이에서 접속된 하나 이상의 방전램프(La)의 제 1 필라멘트(W1) 및 제 2 필라멘트(W2)의 예열단계(Theat) 동안에 작동 주파수(f)를 가지며, 상기 제어장치(12)는 상기 방전램프(La)의 점화단계(TZ) 동안에 상기 작동 주파수(f)를 하강시키도록 설계됨 －; 그리고
    상기 제어장치(12)와 커플링되어 있는 가열장치(TR, La, Lb1, Lb2, S3, C2) － 이때, 상기 가열장치(TR, La, Lb1, Lb2, S3, C2)는 또한 상기 제 1 브리지 중점(HBM1)과 커플링되어 있고, 상기 방전램프(La)의 제 1 필라멘트(W1) 및 제 2 필라멘트(W2)를 가열하도록 설계되어 있음 －
    를 포함하는 전자식 안정기에서 하나 이상의 방전램프를 작동하기 위한 방법으로서,
    적어도 상기 점화단계(TZ)의 사전 설정된 시간 동안에 상기 가열장치(TR, La, Lb1, Lb2, S3, C2)를 활성화하는 단계를 갖는,
    전자식 안정기에서 하나 이상의 방전램프를 작동하기 위한 방법.
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