KR20130135761A - 방전 램프 조명 장치, 자동차용 고휘도 방전 램프 조명 장치, 자동차용 헤드라이트 장치 및 차량 - Google Patents

방전 램프 조명 장치, 자동차용 고휘도 방전 램프 조명 장치, 자동차용 헤드라이트 장치 및 차량 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 방전 램프 조명 장치는, 방전 램프에 인가된 AC 전압으로서 규정된 구동 전압의 측정값을 기초로 하여, 이상(abnormality)이 발생했는지의 여부를 판정하는 이상 판정 프로세스를 실행하도록 구성된 제어기를 포함한다. 제어기는, 이상 판정 프로세스에서, 구동 전압이 대칭성이 결여된 비대칭 상태가 미리 결정된 기간 동안 발생했는지의 여부를 판정하도록 구성된다. 제어기는, 비대칭 상태가 미리 결정된 기간 동안 발생했다고 결정하면, 이상이 발생했다고 결정하도록 구성된다.

Description

방전 램프 조명 장치, 자동차용 고휘도 방전 램프 조명 장치, 자동차용 헤드라이트 장치 및 차량{DISCHARGE LAMP LIGHTING DEVICE, AUTOMOTIVE HIGH-INTENSITY DISCHARGE LAMP LIGHTING DEVICE, AUTOMOTIVE HEADLIGHT DEVICE, AND CAR}
본 발명은 방전 램프 조명 장치, 자동차용 고휘도 방전 램프 조명 장치, 자동차용 헤드라이트 장치 및 자동차에 관한 것이다.
고휘도 방전 램프(예컨대, 메탈 할로겐(metal halide) 램프)가 상대적으로 고휘도를 가지므로, 그러한 고휘도 방전 램프는 자동차, 오토바이 및 기차와 같은 차(차량)에 사용한다.
도 18은, 고휘도 방전 램프를 켜도록 구성된 종래의 방전 램프 조명 장치("B")의 회로 구성의 예를 도시한다. 방전 램프 조명 장치("B")는 DC/DC 변환기(101), 검출기(102), 인버터(103), 점화기(104), 전원 전압 검출기(105), 온도 검출기(106), 제어기(107) 및 구동기(108 및 109)를 포함한다.
DC/DC 변환기(101)는, DC 전원(E101)의 DC 전압(전원 전압)을 증가 또는 감소시켜 원하는 DC 전력을 출력하도록 구성된 전력 변환기로서 기능한다. 예컨대, DC/DC 변환기(101)는 플라이백 변환기 회로이다. DC 전원(E101)과 DC/DC 변환기(101) 사이에는 스위치(SW101)가 삽입된다. 또한, 방전 램프 조명 장치("B")가, 스위치(SW101)가 턴 온 또는 오프됨에 따라 활성화 또는 활성화해제된다. 또한, DC 전원(E101)의 저전압선이 회로 접지에 연결된다.
검출기(102)는 전압 검출기(102a)와 전류 검출기(102b)를 포함한다. 전압 검출기(102a)는 저항(R101, R102 및 R103)의 직렬 회로로 구성되며, 이 회로는 DC/DC 변환기(101)의 출력 단자에 연결되는 일 단과, 제어기(107)에 연결된 타 단을 갖는다. 전류 검출기(102b)는, DC/DC 변환기(101)의 출력 단자 사이에 삽입된 저항(R104)에 의해 구성된다.
인버터(103)는 DC/DC 변환기(101)로부터 출력된 DC 전력을 AC 전력으로 변환하도록 기능하며, 결과적인 AC 전력을 방전 램프(La)에 공급한다. 예컨대, 인버터(103)는 풀-브릿지 방식으로 연결된 스위칭 소자에 의해 구성된다.
점화기(104)는 방전 램프(La)를 점화하기 위해 수 kV의 고전압을 생성한다.
전원 전압 검출기(105)는 DC/DC 변환기(101)의 입력 전압(전원 전압)을 검출한다.
온도 검출기(106)는 방전 램프 조명 장치("B")의 주위 온도를 검출한다.
제어기(107)는 DC/DC 변환기(101)의 출력에 대해 피드백 제어를 실행하여, 램프 전력을 전력 타겟 값과 동일하게 유지되게 한다.
구체적으로, 제어기(107)는, 전압 검출기(102a)를 사용하여 DC/DC 변환기(101)의 출력 전압(Vo101)을 검출하여, 방전 램프(La)에 인가된 램프 전압을 등가적으로 검출한다. 또한, 제어기(107)는 전류 검출기(102b)를 사용하여 DC/DC 변환기(101)의 출력 전류(Io101)를 검출하여, 방전 램프(La)에 공급되는 램프 전류를 등가적으로 검출한다.
게다가, 제어기(107)는 전원 전압 검출기(105)에 의해 검출된 전원 전압과 온도 검출기(106)에 의해 검출된 주위 온도에 따라 조정되는 전력 타겟 값을 생성한다. 제어기(107)는, 결과적인 전력 타겟 값을 출력 전압(Vo101)의 검출값으로 나눠서 전류 타겟 값을 계산한다. 제어기(107)는 출력 전류(Io101)의 검출값을 전류 타겟 값과 비교하여, 그 사이의 차이에 대응하는 크기를 갖는 에러 신호를 구동기(108)에 출력한다.
구동기(108)는 에러 신호에 기초하여 DC/DC 변환기(101)에 구동 신호를 출력하여, 출력 전류(Io101)의 검출값은 전류 타겟 값과 같아진다.
게다가, 제어기(107)는 인버터(103)를 제어하기 위한 제어 신호를 구동기(109)에 출력한다. 구동기(109)는 제어 신호에 기초하여 구동 신호를 인버터(103)에 출력한다.
제어기(107)는 전술한 동작을 통해 DC/DC 변환기(101)와 인버터(103)의 동작을 제어하여 방전 램프(La)를 켠다.
이 방전 램프 조명 장치("B")에서, 단락 회로 또는 접지 고장이 방전 램프(La) 측(부하 측) 상에서 발생할 경우, 접지 고장 전류는 회로 손실이나 구성요소 스트레스의 증가를 초래할 수 있다. 그 결과, 회로 파손이 발생할 수 있다.
이러한 점에 있어서, 단락 회로나 접지 고장이 부하 측에서 발생할 경우, 출력 전압(Vo101)은 감소하는 경향이 있다. 이 점을 고려하여, 출력 전압(Vo101)이 임계치 이하인 전압으로 강하할 경우, 제어기(107)는 DC/DC 변환기(101)의 동작을 종료한다(예컨대, 참고문헌 1[JP 2006-252872A] 참고).
전술한 종래기술에 따라, 단락 회로나 접지 고장이 부하 측에서 발생할 경우, 제어기(107)는 DC/DC 변환기(101)의 동작을 종료한다.
그러나 제어기(107)는, 단락 회로나 접지 고장이 부하 측에서 발생할 경우, 출력 전압(Vo101)이 임계치 이하인 전압으로 강하하는 이벤트를 검출해야 한다. 방전 램프(La)의 단락 회로가 발생할 경우, 방전 램프(La)의 임피던스는 실질적으로 0이 되며, 출력 전압(Vo101)은 그 공칭 레벨로부터 상당한 범위만큼 감소한다. 그러므로 DC/DC 변환기(101)의 동작을 종료할 수 있다.
대조적으로, 접지 고장이 발생할 경우, 단락 회로의 발생과 같이, 접지 고장의 지점과 회로 접지 사이의 임피던스가 실질적으로 0인 한, 출력 전압(Vo101)은 그 공칭 레벨로부터 상당한 범위만큼 감소한다. 그러므로 DC/DC 변환기(101)의 동작을 종료할 수 있다. 이 후, 접지 고장의 지점과 회로 접지 사이의 임피던스를 접지 고장 저항이라고 한다.
그러나 접지 고장 저항이 상대적으로 클 경우, 출력 전압(Vo101)은 임계치 이하의 전압으로 강하하지 않을 것이다. 이 경우, 접지 고장이 부하 측에서 발생하더라도, 제어기(107)는 DC/DC 변환기(101)의 동작을 종료하지 못한다. 그 결과, DC/DC 변환기(101)는, 접지 고장의 발생에도, 출력 동작을 계속하게 될 것이다. 결국, 안정된 조명 상태에서의 전류보다 더 큰 전류가 계속 흐른다. 따라서, 큰 전류는 회로 손실이나 구성요소 스트레스의 증가를 초래한다. 그 결과, 회로 파손이 발생할 수 있다.
상기 결점을 고려하여, 본 발명은, 상대적으로 큰 접지 고장 저항으로 그러한 접지 고장이 발생할 경우에도 접지 고장을 검출할 수 있는 방전 램프 조명 장치, 자동차용(차량내) 고휘도 방전 램프 조명 장치, 자동차용(차량내) 헤드라이트 장치 및 차량을 제안하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 제1 양상의 방전 램프 조명 장치는, 방전 램프에 인가된 AC 전압으로서 규정된 구동 전압의 측정값에 기초하여 이상(abnormality)이 발생했는지의 여부를 판정하는 이상 판정 프로세스를 실행하도록 구성된 제어기를 포함한다. 제어기는, 이상 판정 프로세스에서, 구동 전압이 대칭성이 결여된 비대칭 상태가 미리 결정된 기간 동안 발생했는지의 여부를 판정하도록 구성된다. 제어기는, 비대칭 상태가 미리 결정된 기간 동안 발생했다고 결정하면, 이상이 발생했다고 결정하도록 구성된다.
제1 양상에 추가하여, 본 발명에 따른 제2 양상의 방전 램프 조명 장치에 대해서도, 제어기는, 구동 전압의 극성의 반전 이전에 얻은 측정값으로 규정된 제1 측정값과, 구동 전압의 극성의 반전 이후 얻은 측정값으로 규정된 제2 측정값 중 하나의 절대값이 제1 측정값과 제2 측정값 중 다른 하나의 절대값보다 큼을 인식하면, 비대칭 상태가 발생했다고 결정하도록 구성된다.
제2 양상에 추가하여, 본 발명에 따른 제3 양상의 방전 램프 조명 장치에 대해서도, 제어기는, 각각의 제1 및 제2 측정값의 절대값 중 더 큰 값의 각각의 제1 및 제2 측정값의 절대값 중 더 작은 값에 대한 비를 계산하고; 이 비가 임계치 이상임을 인식하면, 비대칭 상태가 발생했다고 결정하도록 구성된다.
제3 양상에 추가하여, 본 발명에 따른 제4 양상의 방전 램프 조명 장치에 대해서도, 임계치는 1.5 이상이다.
제2 양상에 추가하여, 본 발명에 따른 제5 양상의 방전 램프 조명 장치에 대해서도, 제어기는, 각각의 제1 및 제2 측정값의 절대값 사이의 차이를 계산하고; 이 차이의 절대값이 임계치 이상임을 인식하면, 비대칭 상태가 발생했다고 결정하도록 구성된다.
제5 양상에 추가하여, 본 발명에 따른 제6 양상의 방전 램프 조명 장치에 대해서도, 임계치는 방전 램프의 정격 램프 전압의 1/2 이상이다.
제1 양상 내지 제6 양상에 추가하여, 본 발명에 따른 제7 양상의 방전 램프 조명 장치에 대해서도, 제어기는, 비대칭 상태가 미리 결정된 기간 동안 계속됨을 인식하면, 비대칭 상태가 미리 결정된 기간 동안 발생했다고 결정하도록 구성된다.
제7 양상에 추가하여, 본 발명에 따른 제8 양상의 방전 램프 조명 장치에 대해서도, 미리 결정된 기간은 방전 램프의 점화(start-up) 기간의 길이와 같은 길이를 갖는다.
제7 양상 또는 제8 양상에 추가하여, 본 발명에 따른 제9 양상의 방전 램프 조명 장치에 대해서도, 미리 결정된 기간은 10초 이상의 길이를 갖는다.
제1 양상 내지 제9 양상 중 어느 한 양상에 추가하여, 본 발명에 따른 제10 양상의 방전 램프 조명 장치에 대해서도, 제어기는, 비대칭 상태의 발생의 횟수가 규정된 기간의 통과 전 미리 결정된 횟수 이상임을 인식하면, 비대칭 상태가 미리 결정된 기간 동안 발생했다고 결정하도록 구성된다.
제1 양상 내지 제 10 양상 중 어느 하나에 추가하여, 본 발명에 따른 제11 양상의 방전 램프 조명 장치에 대해서도, 방전 램프 조명 장치는, AC 전압을 방전 램프에 인가하는 기능을 갖는 조명 회로부를 더 포함한다. 제어기는, 방전 램프에 공급된 전력을 조정하도록 조명 회로부를 제어하도록 구성된다.
제11 양상에 추가하여, 본 발명에 따른 제12 양상의 방전 램프 조명 장치에 대해서도, 조명 회로부는 전력 변환기, 인버터, 전압 검출기 및 전류 검출기를 포함한다. 전력 변환기는 외부 전원으로부터의 전원 사용에 의해 DC 전력을 생성하도록 구성된다. 인버터는, 전력 변환기에 의해 생성된 DC 전력의 사용에 의해 AC 전압을 방전 램프에 인가하도록 구성된다. 전압 검출기는 방전 램프에 인가된 전압을 측정하도록 구성된다. 전류 검출기는 방전 램프를 흐르는 전류를 측정하도록 구성된다. 제어기는, 전압 검출기의 측정값과 전류 검출기의 측정값을 기초로 하여 전력 변환기에 의해 생성된 DC 전력을 조정하도록 구성된다.
제11 양상 또는 제12 양상에 추가하여, 본 발명에 따른 제13 양상의 방전 램프 조명 장치에 대해서도, 제어기는, 이상이 발생했다고 결정하면, 방전 램프에 공급된 전력을 미리 결정된 값으로 강하하도록 구성된다.
제13 양상에 추가하여, 본 발명에 따른 제14 양상의 방전 램프 조명 장치에 대해서도, 제어기는 방전 램프에 공급된 전력을 점진적으로 감소시키도록 구성된다.
제11 양상 또는 제12 양상에 추가하여, 본 발명에 따른 제15 양상의 방전 램프 조명 장치에 대해서도, 조명 회로부는 DC 전압을 방전 램프에 인가하는 기능을 갖는다. 제어기는, 이상이 발생했다고 결정하면, 방전 램프에, 각각의 제1 및 제2 측정값의 절대값 중 더 큰 값에 대응하는 극성과 동일한 극성을 갖는 DC 전압을 공급하는 방식으로, 조명 회로부를 제어하도록 구성된다.
제1 내지 제15 양상 중 어느 하나에 추가하여, 본 발명에 따른 제16 양상의 발광 램프 조명 장치에 대해서도, 제어기는, 방전 램프가 점화 기간의 상태로부터 안정된 조명 기간의 상태로 변화한 후, 이상 판정 프로세스를 시작하도록 구성된다.
본 발명에 따른 제17 양상의 자동차용 고휘도 방전 램프 조명 장치는 제1 양상 내지 제16 양상 중 어느 하나에 기재된 방전 램프 조명 장치에 의해 한정되고, 고휘도 방전 램프를 켜도록 구성된다.
본 발명에 따른 제18 양상의 자동차용 헤드라이트 장치는 방전 램프와, 제1 양상 내지 제16 양상 중 어느 하나에 기재된 방전 램프 조명 장치를 포함한다. 방전 램프 조명 장치는 방전 램프를 켜도록 구성된다.
본 발명에 따른 제19 양상의 차량은 제18 양상에 기재된 자동차용 헤드라이트 장치를 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 상대적으로 큰 접지 고장 저항으로 그러한 접지 고장이 발생할 경우에도 접지 고장을 검출할 수 있는 방전 램프 조명 장치, 자동차용(차량내) 고휘도 방전 램프 조명 장치, 자동차용(차량내) 헤드라이트 장치 및 차량을 얻을 수 있다.
도 1은 제1 실시예의 방전 램프 조명 장치의 구성을 예시하는 회로도이다.
도 2는, 제1 실시예의 방전 램프 조명 장치의 램프 전압 검출값을 판독하는 동작을 예시하는 파형도이다.
도 3은, 제1 실시예의 방전 램프 조명 장치의 정상 상태에서의 동작을 예시하는 파형도이다.
도 4는, 제1 실시예의 방전 램프 조명 장치의 접지 고장 상태에서의 동작을 예시하는 파형도이다.
도 5는, 제1 실시예의 방전 램프 조명 장치의 접지 고장 상태에서의 동작을 예시하는 파형도이다.
도 6은, 제1 실시예의 방전 램프 조명 장치의 접지 고장 상태에서의 동작을 예시하는 파형도이다.
도 7은, 제1 실시예의 방전 램프 조명 장치의 접지 고장 상태에서의 동작을 예시하는 파형도이다.
도 8은, 제1 실시예의 방전 램프 조명 장치의 접지 고장 상태에서의 동작을 예시하는 파형도이다.
도 9는, 제1 실시예의 방전 램프 조명 장치의 전력 타겟 값을 예시하는 그래프이다.
도 10은, 제1 실시예의 방전 램프 조명 장치의 접지 고장 상태에서의 동작을 예시하는 파형도이다.
도 11은, 제1 실시예의 방전 램프 조명 장치의 접지 고장 상태에서의 동작을 예시하는 파형도이다.
도 12는, 제2 실시예의 방전 램프 조명 장치의 접지 고장 상태에서의 동작을 예시하는 파형도이다.
도 13은, 제2 실시예의 방전 램프 조명 장치의 접지 고장 상태에서의 동작을 예시하는 파형도이다.
도 14는, 제2 실시예의 방전 램프 조명 장치의 접지 고장 상태에서의 동작을 예시하는 파형도이다.
도 15는, 제3 실시예의 방전 램프 조명 장치의 접지 고장 상태에서의 동작을 예시하는 파형도이다.
도 16은, 제4 실시예의 방전 램프 조명 장치의 접지 고장 상태에서의 동작을 예시하는 파형도이다.
도 17은, 제5 실시예의 차량을 예시하는 개략도이다.
도 18은, 종래의 방전 램프 조명 장치의 구성을 예시하는 블록도이다.
(제1 실시예)
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")는 전력을 방전 램프(La)에 공급하도록 구성된 조명 회로부(10)와, 방전 램프(La)에 공급된 전력을 조정하는 방식으로 조명 회로부(10)를 제어하도록 구성된 제어기(7)를 포함한다.
조명 회로부(10)는 AC 전압으로서 규정된 구동 전압을 방전 램프(La)에 인가하는 기능을 갖는다. 예컨대, 구동 전압은 대칭인 AC 전압이다. 본 실시예에서, 구동 전압은 대칭인 직사각형 AC 전압이다.
예컨대, 본 실시예에서 조명 회로부(10)는 DC/DC 변환기(1), 검출기(2), 인버터(3), 점화기(4), 전원 전압 검출기(5), 온도 검출기(6) 및 구동기(8 및 9)를 포함한다.
다음의 상세한 설명은 본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")에 대한 것이다. 도 1은, 고휘도 방전 램프(방전 램프)(La)를 켜도록 구성된 본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")의 회로 구성을 도시한다. 방전 램프 조명 장치("A")는 DC/DC 변환기(1), 검출기(2), 인버터(3), 점화기(4), 전원 전압 검출기(5), 온도 검출기(6), 제어기(7) 및 구동기(8 및 9)를 포함한다. 이 방전 램프 조명 장치("A")는 자동차, 오토바이 및 열차와 같은 차량(차)에서 사용된다.
DC/DC 변환기(1)는, 원하는 DC 전력을 출력하기 위해 DC 전원(외부 전원)(E1)의 DC 전압(전원 전압)을 증가 또는 감소시키도록 구성된 전력 변환기로서 기능한다. 요약하면, DC/DC 변환기(1)는, 외부 전원(본 실시예에서, DC 전원(E1))으로부터의 전력의 사용에 의해 DC 전력을 생성하도록 구성된 전력 변환기 역할을 한다. 예컨대, DC 전원(E1)은 자동차용 배터리(차량내 배터리)임을 주목해야 한다. 그러나 DC 전원(E1)은 자동차용 배터리로 제한되지 않는다. 오히려, 외부 전원은 DC 전원으로 제한되기보다는 AC 전원일 수 있다. 이 경우, AC/DC 변환기가 전력 변환기로서 사용된다.
도 1에 도시한 바와 같이, DC/DC 변환기(1)는 변압기(Tr1)를 사용하는 플라이백 변환기 회로이다. 스위치(SW1), 변압기(Tr1)의 1차 권선(N1), 및 DC/DC 변압기(1)의 입력 단자 사이에 삽입된 스위칭 소자(Q1)의 직렬 회로가 있다. 또한, DC/DC 변환기(1)의 입력 단자 사이에 또한 삽입되는 커패시터(C1)가 있다. 다이오드(D1)와, 변압기(Tr1)의 2차 권선(N2)의 반대편 단부 사이에 삽입된 커패시터(C2)의 직렬 회로가 있다.
스위칭 소자(Q1)를 턴 온 및 오프하면, DC 전원(E1)으로부터의 DC 전압(전원 전압)의 증가나 감소를 초래하여 커패시터(C2) 양단에 DC 전압을 발생시킨다. 요약하면, DC/DC 변환기(1)는 DC 전원(E1)으로부터의 입력을 원하는 DC 전력으로 변환한다. 또한, 방전 램프 조명 장치("A")는, 스위치(SW1)가 턴 온 또는 오프됨에 따라 활성화되거나 활성화해제된다. 더 나아가, DC 전원(E1)의 저-전압 라인은 회로 접지(11)에 연결된다.
검출기(2)는 전압 검출기(2a)와 전류 검출기(2b)를 포함한다.
전압 검출기(2a)는 DC/DC 변환기(1)의 출력 전압(Vo1)을 검출하여, 후술될 방전 램프(La)에 인가된 램프 전압(Vla)을 등가적으로 검출한다. 다시 말해, 전압 검출기(2a)는 방전 램프(La)에 인가된 전압(램프 전압)(Vla)을 측정하도록 구성된다. 예컨대, 이 전압 검출기(2a)는, DC/DC 변환기(1)의 출력 단자에 연결된 일 단과 제어기(7)에 연결된 타 단을 갖는 하나 이상의 저항의 직렬 회로로 구성된다.
또한, 전류 검출기(2b)는 DC/DC 변환기(1)의 출력 전류(Io1)를 검출하여, 방전 램프(La)에 공급된 램프 전류(Ila)를 등가적으로 검출한다. 다시 말해, 전류 검출기(2b)는 방전 램프(La)를 통해 흐르는 전류(램프 전류)(Ila)를 측정하도록 구성된다. 예컨대, 전류 검출기(2b)는 DC/DC 변환기(1)의 출력 단자 사이에 삽입된 저항으로 구성되며, 이 저항 양단의 전압을 검출하도록 구성된다.
다음의 설명에서, 필요하다면, 출력 전압(Vo1)의 검출값(전압 검출기(2a)의 측정값)을 램프 전압 검출값이라고 하며, 출력 전류(Io1)의 검출값(전류 검출기(2b)의 측정값)을 램프 전류 검출값이라고 한다.
인버터(인버터 회로)(3)는 검출기(2)를 통해 DC/DC 변환기(1)의 출력 단자에 연결되며, 풀-브릿지 방식으로 연결된 스위칭 소자(Q2 내지 Q5)로 구성된다. 스위칭 소자(Q2 및 Q3)의 직렬 회로와 스위칭 소자(Q4 및 Q5)의 직렬 회로는 DC/DC 변환기(1)의 출력 단자 사이에서 서로 병렬로 연결된다.
스위칭 소자(Q2 및 Q5)의 세트와 스위칭 소자(Q3 및 Q4)의 세트를 교호적으로 온 및 오프하면, 저주파수로 교호하는 직사각형 AC 전압이 스위칭 소자(Q2 및 Q3)의 연결점과 스위칭 소자(Q4 및 Q5)의 연결점 사이에서 발생한다.
요약하면, 인버터 회로(3)는 DC/DC 변환기(1)로부터 출력된 DC 전력을 AC 전력으로 변환하여 결과적인 AC 전력을 방전 램프(La)에 공급한다. 이러한 점에 있어서, 인버터(3)는 AC 전압(구동 전압)을 DC/DC 변환기(전력 변환기)(1)에 의해 생성된 DC 전력을 이용해 방전 램프(La)에 인가하도록 구성된다. 인버터(3)로부터 출력된 AC 전압은 대칭 직사각형 AC 전압이다. 그러므로 인버터(3)로부터 출력된 AC 전압에서, 양의 극성의 전압과 음의 극성의 전압은 동일한 크기(절대값)를 갖는다.
바람직하게는, AC 전압의 주파수는 200Hz 내지 600Hz의 범위에 있음을 주목해야 한다.
점화기(4)는 커패시터(C3), 변압기(Tr2) 및 스파크 갭(SG1)으로 구성되며, 방전 램프(La)를 점화하기 위해 수십 kV의 고전압을 생성한다. 커패시터(C3)가 인버터(3)의 출력 단자 사이에 연결된다. 변환기(Tr2)는 1차 권선(N11)과 2차 권선(N12)을 가지며, 이들 권선은 그 제1 단부에서 서로 연결된다. 1차 권선(N11)은 스파크 갭(SG1)에 연결된 제2 단부를 갖는다. 1차 권선(N11)과 스파크 갭(SG1)의 직렬 회로가 커패시터(C3)와 병렬로 연결된다. 또한, 방전 램프(La)는 2차 권선(N12)의 제2 단부와 스파크 갭(SG1)과 커패시터(C3)의 연결점 사이에 연결된다.
전원 전압 검출기(5)는 DC/DC 변환기(1)의 입력 전압(전원 전압)을 검출한다.
온도 검출기(6)는 방전 램프 조명 장치("A")의 주위 온도를 검출한다.
제어기(7)는 전력 타겟 저장부(7a), 최대 전력 제한부(7b), 전류 타겟 계산부(7c), 에러 증폭기(7d) 및 구동기 제어부(7e)를 포함한다. 제어기(7)는 예컨대 마이크로컴퓨터의 사용에 의해 구성된다.
전력 타겟 저장부(7a)는 방전 램프(La)에 공급된 램프 전력의 타겟 값(초기 전력 타겟 값)을 미리 저정한다. 이 초기 전력 타겟 값은, 주위 온도와 전원 전압이 각각의 기준값과 같은 상황에서의 값으로서 규정된다.
최대 전력 제한부(7b)는, 전원 전압 검출기(5)에 의해 검출된 전원 전압과 온도 검출기(6)에 의해 검출된 주위 온도를 기초로 하여 전력 타겟 저장부(7a)로부터 회수된 초기 전력 타겟 값을 조정하여, 전력 타겟 값을 생성한다. 전류 타겟 계산부(7c)는, 최대 전력 제한부(7b)로부터 얻은 전력 타겟 값을 램프 전압 검출값으로 나눔으로써 전류 타겟 값을 계산한다.
에러 증폭기(7d)는 램프 전류 검출값을 전류 타겟 값과 비교하여, 그 사이의 차이에 대응하는 크기를 갖는 에러 신호를 구동기(8)에 출력한다. 에러 신호의 크기를 감소시키기 위해, 구동기(8)는, 스위칭 소자(Q1)를 턴 온 및 오프하기 위해 스위칭 소자(Q1)의 듀티 사이클과 스위칭 주파수를 결정하는 구동 신호(S1)를 출력한다.
또한, 구동기 제어부(7e)는 스위칭 소자(Q2 내지 Q5)의 제어를 스위칭하기 위한 제어 신호를 구동기(9)에 출력한다.
제어 신호에 응답하여, 구동기(9)는, 스위칭 소자(Q2 및 Q5)의 세트와 스위칭 소자(Q3 및 Q4)의 세트를 교호적으로 턴 온 및 오프하기 위해 구동 신호(S2 및 S3)를 인버터(3)에 출력한다.
도 3의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 스위칭 소자(Q2 및 Q5)를 구동하기 위한 구동 신호(S2)와 스위칭 소자(Q3 및 Q4)를 구동하기 위한 구동 신호(S3)가 H 레벨과 L 레벨 사이에서 교호한다.
전류 타겟 계산부(7c)는 기간(ta)의 간격으로 램프 전압 검출값을 판독하여 판독 값을 일시적으로 저장한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 방전 램프(La)의 반대편 단부 사이에서 발생한 램프 전압(V1a)은, 출력 전압(Vo1)의 극성을 주기적으로 반전함으로써 얻은 파형과 동일한 파형을 갖는다. 전류 타겟 계산부(7c)는, 극성의 반전 타이밍 직전에 얻은 8개의 램프 전압 검출값의 평균을 사용하여 전류 타겟 값을 계산한다. 이러한 방식은 다음의 이유로 선택된다.
스위칭 소자(Q2 및 Q5)를 구동하기 위한 구동 신호(S2)와 스위칭 소자(Q3 및 Q4)를 구동하기 위한 구동 신호(S3)의 파형은 각각 도 3의 (a) 및 (b)에 도시되어 있다.
구동 신호(S2 및 S3)에 관해, 구동 신호(S2 및 S3)가 L 레벨을 갖고, 모든 스위칭 소자(Q2 내지 Q5)가 턴 오프 상태를 유지하는 데드 타임(td)이 제공된다. 데드 타임(td)에서, 램프 전류(Ila)는 순간적으로 0이 된다(도 3의 (d) 참조). 그러므로 DC/DC 변환기(1)의 출력 전압(Vo1)은 증가하고, 램프 전압(Vla)은 안정적이지 않게 된다.
이와 대조적으로, 극성의 반전 타이밍 직전에, 램프 전압(Vla)은 안정적이다. 따라서, 전술한 바와 같이, 전류 타겟 계산부(7c)는 극성 반전의 타이밍 직전에 얻은 8개의 램프 전압 검출값의 평균을 사용하여 전류 타겟 값을 계산한다. 결과적으로, 전류 타겟 값의 정확도를 개선할 수 있다.
다음으로, 방전 램프 조명 장치("A")의 동작을 상세하게 설명한다.
먼저, 스위치(SW1)가 턴 온될 때, 방전 램프 조명 장치("A")가 활성화된다. 그 후, 스위칭 소자(Q1)가 턴 온될 때, 전류가 DC 전원(E1)으로부터 출력되어 변압기(Tr1)의 1차 권선(N1)과 스위칭 소자(Q1)를 통해 흐른다. 이와 대조적으로, 역바이어스된 다이오드(D1)는 전류가 변압기(Tr1)의 2차 권선(N2)을 통해 흐르는 것을 방지한다. 따라서, 변압기(Tr1)는 그 내부에 자기 에너지를 저장한다. 다음으로, 스위칭 소자(Q1)가 턴 오프될 때, 전류가 변압기(Tr1)의 2차 권선(N2)으로부터 커패시터(C2)를 통해 다이오드(D1)로 흐르며, 그리하여 변압기(Tr1)에 저장된 에너지가 평활 커패시터(C2)에 전달된다.
방전 램프(La)의 초기화 전, 방전 램프(La)는 개방 상태에 있다. 그러므로 커패시터(C2) 양단의 전압이 증가한다. 스위칭 소자(Q2 및 Q5)가 온-상태로 유지되고, 스위칭 소자(Q3 및 Q4)가 오프-상태로 유지되는 동안, 점화기(4)의 커패시터(C3) 양단의 전압이 또한 증가한다. 커패시터(C3) 양단의 전압이 파괴 전압에 도달할 때, 스파크 갭(SG1)이 파괴되며, 1차 권선(N11) 양단의 전압의 권수비 배의 고전압이 변압기(Tr2)의 2차 권선(N12) 양단에 유도된다. 그러한 고전압(대략 수십 kV)은 방전 램프(La)에 인가되며, 그에 따라 방전 램프(La)는 파괴된다.
방전 램프(La)의 파괴에 응답하여, 전류가 DC/DC 변환기(1)로부터 방전 램프(La)로 공급되며, 방전 램프(La)는 아크 방전을 초래한다.
후속하여, 스위칭 소자(Q2 및 Q5)의 세트와 스위칭 소자(Q3 및 Q4)의 세트의 교호적인 턴 온 및 오프는 AC 전압의 방전 램프(La)로의 인가를 초래한다. 그러므로 방전 램프(La)는 안정되게 발광한다. 이러한 점에 있어서, 전술한 바와 같이, DC/DC 변환기(1)로부터 출력된 DC는 제어기(7)의 에러 증폭기(7d)로부터 출력된 에러 신호에 의해 제어되고, 피드백 제어가 실행되어, 램프 전력은 타겟 값과 같게 유지된다.
단락 회로나 접지 고장이 방전 랩프(La) 측(부하 측) 상에서 발생할 때, 방전 램프("A")는 다음의 동작을 보인다.
램프 검출값(도 2를 참조하면, 극성의 반전 타이밍 직전에 판독된 8개의 램프 전압 검출값의 평균)이 미리 결정된 임계치(K1) 이하의 값으로 강하할 때, 제어기(7)의 전류 타겟 계산부(7c)는 전류 타겟 값을 0으로 조정하여, 스위칭 소자(Q1)를 오프-상태로 유지한다.
다시 말해, 단락 회로나 접지 고장이 부하 측 상에서 발생하고, 램프 전압 검출값이 정상 상태에서의 것보다 더 큰 범위로 감소할 때, 제어기(7)는 DC/DC 변환기(1)의 동작을 종료한다. 이때, 또한, 구동기 제어부(7e)는 스위칭 소자(Q2 내지 Q5)를 오프-상태로 유지하여, 인버터(3)의 동작을 종료한다.
이러한 보호 기능은, 방전 램프(La)가 단락 회로가 되거나 접지 고장 저항이 상대적으로 작은 경우에 효과적이다. 이후, 이러한 보호 기능을 제1 보호 기능이라고 함을 주목해야 한다.
그러나 접지 고장 저항이 상대적으로 클 때, 램프 전압 검출값이 임계치(K1) 이하의 값으로 강하하지 않을 가능성이 있다.
예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 접지 고장이 방전 램프(La)의 제1 단부 상의 지점(X1)에서 발생하고, 접지 고장 저항(Rs)이 상대적으로 클 때, 접지 고장 전류(Is)는 방전 램프(La)를 통해 흐르지 않는다. 결국, 방전 램프(La)의 소등(extinction)이 발생한다.
그러나 램프 전압 검출값이 임계치(K1) 이상이므로, 전술한 제1 보호 기능은 효과가 없다.
이러한 점에 있어서, 제어기(7)는 램프 전압의 전압비에 대한 제한을 사용하여 제2 보호 기능을 갖는다. 제2 보호 기능에서, 제어기(7)는, 방전 램프(La)에 인가된 AC 전압으로서 규정된 구동 전압의 측정값을 기초로 해서 이상이 발생했는지를 판정하는 이상 판정 프로세스를 실행하도록 구성된다. 이 제어기(7)는 이상 검출 장치 역할을 한다. 본 실시예에서, 제어기(7)는 전압 검출기(2a)로부터 방전 램프(La)에 인가된 AC 전압(구동 전압)의 측정값을 얻도록 구성된다. 다시 말해, 제어기(7)와 전압 검출기(2a)는 이상 검출 장치를 구성하는 것으로 간주된다.
접지 고장이 도 1에 도시된 바와 같이 지점(X1)에서 발생할 때, 램프 전압(V1a), 램프 전류(Ila) 및 접지 고장 전류(Is)의 파형이 개별적으로 도 4의 (a) 내지 (c)에 예시되어 있다.
접지 전류(Is)는 접지 고장 저항(Rs), 점화기(4), 인버터(3), 검출기(2) 및 커패시터(C2)를 갖는 가상의 저항을 통해 흐르며, 방전 램프(La)의 단 하나의 극성(양의 극성)에 도달한다(도 4의 (c)를 참조). 방전 램프(La)가 접지 고장으로 인해 소등될 때, 램프 전류(Ila)는 흐르지 않는다(도 4의 (b)를 참조).
따라서, 출력 전류(Io1)의 양의 극성(양의 성분)만이 흐르게 된다. 그러므로 출력 전류(Io1)의 음의 성분이 흐르지 않는 기간에, 제어기(7)는 DC/DC 변환기(1)를 제어하여 그 정상 상태에서의 것에 비해 출력 전압(Vo1)을 증가시킨다. 결국, 극성 반전 램프 전압(Vla)에 관해, 양의 극성의 전압값의 절대값(Va)과 음의 극성의 전압값(음의 성분)의 절대값(Vb) 사이에 차이가 있다(도 4의 (a) 참조).
이러한 점에 있어서, 제어기(7)의 전류 타겟 계산부(7c)는 구동기 제어부(7e)로부터 극성의 반전 타이밍을 나타내는 정보를 얻으며, 극성의 각 반전에 대한 개별적인 양 및 음의 극성(성분)의 램프 전압 검출값(도 2를 참조하면, 극성의 반전 타이밍 직전에 얻은 8개의 램프 전압 검출값의 평균)을 저장한다.
램프 전압의 극성의 반전 시간 주위의 램프 전압의 양의 극성의 램프 전압 검출값과 램프 전압의 음의 극성의 램프 전압 검출값 사이의 차이가 임계치 이상인 상태(비대칭 상태)가 미리 결정된 기간(T1) 동안 발생했을 때, 전류 타겟 계산부(7c)는 접지 고장과 같은 이상이 발생했다고 결정한다. 표현 "상태가 미리 결정된 기간(T1) 동안 발생했다"는 "상태가 미리 결정된 기간 동안 계속해서 발생했다"와 "상태가 미리 결정된 기간 내에 단속적으로 발생했다"를 의미한다. 게다가, 미리 결정된 기간은 미리 결정된 시간 길이를 갖는다. 미리 결정된 기간(T1)은, 접지 고장과는 상이한 원인으로 인한 일시적 상태(비대칭 상태)의 발생과 접지 고장으로 인한 상태(비대칭 상태)의 발생 사이를 구별하기 위한 기간으로서 규정된다.
제어기(7)(전류 타겟 계산부(7c))는, 이상 판정 프로세스에서, 전압 검출기(2a)로부터 얻은 측정값(램프 전압 검출값)을 기초로 하여, 구동 전압이 대칭성이 결여된다는 비대칭 상태가 미리 결정된 기간(T1) 동안 발생했는지의 여부를 판정하도록 구성된다. 더 상세하게, AC 전압(램프 전압(Vla))의 극성 반전 이전에 얻은 측정값(램프 전압 검출값)으로서 규정된 제1 측정값과 AC 전압의 극성 반전 이후 얻은 측정값(램프 전압 검출값)으로서 규정된 제2 측정값 중 하나의 절대값이 제1 측정값과 제2 측정값 중 다른 하나의 절대값보다 큼을 인식하면, 제어기(7)(전류 타겟 계산부(7c))는 비대칭 상태가 발생했다고 결정한다.
비대칭 상태가 미리 결정된 기간(T1) 동안 발생했다고 결정하면, 제어기(7)는 이상이 발생했다고 결정한다.
제어기(7)(전류 타겟 계산부(7c))는, 이상이 발생했다고 결정하면, 방전 램프(La)에 공급된 전력을 미리 결정된 값으로 강하한다.
예컨대, 미리 결정된 값은 0이다. 요약하면, 제어기(7)(전류 타겟 계산부(7c))는 방전 램프(La)로의 전력 공급을 종료한다. 이 경우, 제어기(7)(전류 타겟 계산부(7c))는 조명 회로부(10)의 동작을 종료한다.
예컨대, 전류 타겟 계산부(7c)는, 극성의 반전 이전 및 이후 얻은 극성의 램프 전압 검출값에 있어서 더 작은 절대값을 갖는 제1 극성의 램프 전압 검출값과 더 큰 절대값을 갖는 제2 극성의 램프 전압 검출값 사이를 구별한다. 그 후, 전류 타겟 계산부(7c)는, 제1 극성의 램프 전압 검출값의 절대값에 대한 제2 극성의 램프 전압 검출값의 절대값의 비를 나타내는 전압비(D)를 계산한다. 전압비(D)가 임계값(제1 임계값)(K1) 미만이 아니도록 유지되는(이상으로 유지되는) 상태가 미리 결정된 기간(T1) 동안 발생했을 때, 전류 타겟 계산부(7c)는 이상이 발생했다고 결정한다. 이 임계치(K1)는 "K1>1"의 조건을 만족하도록 선택된다.
다시 말해, 제어기(7)(전류 타겟 계산부(7c))는 이상 판정 프로세스에서 각각의 제1 및 제2 측정값의 절대값 중 더 큰 것의 각각의 제1 및 제2 측정값의 절대값 중 더 작은 것에 대한 비(전압비)(D)를 계산한다. 비(전압비)(D)가 임계치(제1 임계치)(K1) 이상임을 인식하면, 제어기(7)(전류 타겟 계산부(7c))는 미리 결정된 조건(이상 판정 조건)이 충족되었다고 결정한다.
또한, 비대칭 상태가 미리 결정된 기간 동안 계속됨을 인식하면, 제어기(7)(전류 타겟 계산부(7c))는 비대칭 상태가 미리 결정된 기간 동안 발생했다고 결정한다. 요약하면, 비대칭 상태가 미리 결정된 기간 동안 계속해서 발생을 인식하면, 제어기(7)는 이상이 발생하였다고 결정한다.
예컨대, 도 5의 파형도(a) 내지 (e)의 파형을 예로 들면, 부하 측 상의 단락 회로와 접지 고장은 시간 지점(t1) 이전에 관찰되지 않는다. 그러므로 램프 전압(Vla)은 양의 극성과 음의 극성 사이에 대칭성을 갖도록 유도된다. 램프 전압 검출값의 양의 극성의 절대값(Va)와 이 양의 극성에 후속한 램프 전압 검출값의 음의 극성의 절대값(Vb)은 실질적으로 동일한 값을 가지며, 그러므로 전압비(D)는 1과 같다. 전압비(D)가 1과 같고, 임계치(K1) 미만이므로, 전류 타겟 계산부(7c)는 이상이 발생하지 않았다고 결정한다.
또한, 시간 지점(t1) 이전에, 램프 전류(Ila)가 방전 램프(La)를 통해 흐르며, 접지 고장 전류(Is)가 발생하지 않는다. 더 나아가, 스위칭 소자(Q1)가 구동 신호(S1)에 응답하여 턴 온 및 오프되며, DC/DC 변환기(1)는 동작 중이다.
다음으로, 접지 고장이 시간 지점(t1)의 지점(X1)에서 발생하고, 그리하여 접지 고장 저항(Rs)이 상대적으로 큰 상태가 발생한다고 가정한다(도 1 참조). 시간 지점(t1) 이후, 접지 고장 전류(Is)는 양의 극성에서만 생성된다. 결과적으로, 양의 극성과 음의 극성 사이에서 대칭성이 결여된 램프 전압(Vla)이 생성된다. 그러므로 램프 전압 검출값에 있어서, 절대값(Va)은 절대값(Vb) 미만이 되며, 전압비(D=Vb/Va)를 얻게 된다.
전술한 바와 같이, 전류 타겟 결정부(7c)는 개별적인 제1 및 제2 측정값의 절대값(Va 및 Vb) 중 더 큰 것(절대값(Vb))의 개별적인 제1 및 제2 측정값의 절대값(Va 및 Vb) 중 더 작은 것(절대값(Va))에 대한 비(전압비)(D=Vb/Va)를 계산한다.
전압비(D=Vb/Va)가 임계치(K1) 이상인 상태(비대칭 상태)가 미리 결정된 기간(T1) 동안 발생했을 때, 전류 타겟 계산부(7c)는 이상이 발생했다고 결정한다. 절대값(Va)이 절대값(Vb)보다 클 때, 전압비(D)는 D=Va/Vb로 주어진다.
전류 타겟 계산부(7c)가 시간 지점(t2)에서 이상이 발생했다고 결정한 후, 전류 타겟 계산부(7c)는 전류 타겟 값을 0으로 조정하고, 구동 신호(S1)의 스위칭 소자(Q1)로의 출력을 종료하여 DC/DC 변환기(1)의 동작을 종료한다.
이때, 구동기 제어부(7e)는 스위칭 소자(Q2 내지 Q5)를 오프-상태로 유지하여 인버터(3)의 동작을 종료한다. 결국, 접지 고장 전류(Is)가 방전 램프(La)의 소등에도 회로를 통해 계속 흐르는 원치 않는 상황이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
상기 구성에 따라, 제1 보호 기능이 상대적으로 큰 접지 고장 저항(Rs)으로 인해 효과가 없을 때에도, 접지 고장은 제2 보호 기능에 의해 검출될 수 있다. 다시 말해, 제1 보호 기능이 접지 고장이 발생에 응답하여 효과가 없을 때에도, 회로 동작은 제2 보호 기능에 의해 종료된다. 그러므로 회로 손실과 구성요소의 스트레스는 억압될 수 있고, 회로 파괴를 방지할 수 있다.
임계치(K1)가 방전 램프(La)의 안정된 조명 상태에서 얻을 수 없는 전압비의 범위로부터 선택되고, 부하 이상 상태에서만 얻은 전압비의 특정 값으로 설정됨을 주목해야 한다.
접지 고장이 방전 램프(La)의 제2 단자 측 상의 지점(X2)에서 발생하고 접지 고장 저항(Rs)이 상대적으로 큰 상황이 발생했을 때(도 1 참조), 본 회로의 특정 부분에서의 파형은 개별적으로 도 6의 파형도(a) 내지 (e)에 예시된다.
이러한 점에 있어서, 접지 고장 전류(Is)는 다른 극성(음의 극성)에서만 생성된다. 결국, 양의 극성과 음의 극성 사이에서 대칭성이 결여된 램프 전압(Vla)이 생성된다. 그러므로 램프 전압 검출값에 대해, 절대값(Va)은 절대값(Vb)보다 더 크게 되며, 전압비(D=Va/Vb)를 얻게 된다.
상술한 바와 같이, 전류 타겟 계산부(7c)는 개별적인 제1 및 제2 측정값의 절대값(Va 및 Vb) 중 더 큰 것(절대값(Va))의 개별적인 제1 및 제2 측정값의 절대값(Va 및 Vb) 중 더 작은 것(절대값(Vb))에 대한 비(전압비)(D=Va/Vb)를 계산한다.
전압비(D=Va/Vb)가 임계치(K1) 이상인 상태(비대칭 상태)가 미리 결정된 기간(T1) 동안 발생했을 때, 전류 타겟 계산부(7c)는 이상이 발생했다고 결정한다.
또한, 도 5의 파형도(a) 내지 (e)는, 방전 램프(La)가 접지 고장으로 인해 소등되는 상황에서의 본 회로의 부분에서의 파형을 도시한다. 이와 대조적으로, 도 7의 파형도(a) 내지 (e)는, 방전 램프(La)가 접지 고장이 발생한 때에도 소등되지 않는 상황에서의 본 회로의 부분에서의 파형을 도시한다. 방전 램프(La)가 접지 고장이 발생한 때에도 소등하지 않을 때, 램프 전류(Ila)는 계속 흐른다. 그러나 램프 전류(Ila)가 흐를 때에도, 램프 전압(Vla)이 양의 극성과 음의 극성 사이에서 비대칭성을 보이고 전압비(D)가 임계치(K1) 이상이 되는 한 이상의 발생을 검출할 수 있다.
접지 고장 저항(Rs)은 특정 값으로 제한되기보다는 10Ω, 30Ω 또는 1㏀이 될 수 있다. 본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")는, 접지 고장이 발생할 때 전압비(D)가 임계치(K1) 이상이 되는 한, 인가될 수 있다.
방전 램프 조명 장치("A")의 전술한 제2 보호 기능은, 상대적으로 큰 접지 고장 저항을 갖는 접지 고장 외에도, 램프 전압 검출값이 임계치(K1) 이하로 감소하지 않는 다른 부하 이상을 검출할 수 도 있고, 회로 동작을 종료할 수 도 있다.
특히, 본 실시예에서, 임계치(K1)는 1.5 이상이도록 선택된다.
예컨대, 도 4의 (a) 내지 (c)에 도시한 바와 같이, 램프 전류(Ila)는 지점(X1)에서의 접지 고장으로 인해 흐르지 않게 되며, 방전 램프(La)는 소등하며, 양의 극성을 갖는 접지 고장 전류(Is)가 발생한다. 이 상황에서, 양의 극성의 절대값(Va)이 40V이고, 음의 극성의 절대값(Vb)이 60V일 때, 램프 전압(Vla)의 전압비(D)는 D=60/40=1.5로 표현된다.
전압비(D=1.5)가 임계치(K1=1.5) 이상이므로, 전류 타겟 계산부(7c)는 이상이 발생했다고 결정한다. 따라서, 전류 타겟 계산부(7c)는 DC/DC 변환기(1)의 동작과 인버터(3)의 동작을 종료한다. 결국, 접지 고장 전류(Is)가 방전 램프(La)의 소등에도 회로를 통해 계속 흐르는 원치 않는 상황이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이 실시예에서, 임계치(제1 임계치)(K1)는 1.5 이상이 되도록 선택된다. 따라서, 이상(예컨대, 단락 회로와 접지 고장)이 발생하지 않는 동안 이상의 허위 검출에 응답하여 회로 동작을 종료하는 허위 동작이 방지된다. 또한, 방전 램프(La)의 수명이 종료된 때에도, 전압비(D)가 1.5 이상일 가능성은 진동이 발생할 경우를 제외하고 극히 낮다. 그러므로 이상의 허위 검출을 방지할 수 있다. 요약하면, 1.5 이상인 임계치(K1)를 선택하면, 정상 조명 상태에서 회로 동작을 종료하는 허위 동작을 방지할 수 있다. 본 실시예에서, 임계치(K1)의 하한은 1.5이지만 임계치(K1)의 상한은 특정 값으로 제한되지 않는다. 임계치(K1)의 상한은 접지 고장에 의해 야기된 이상의 검출을 가능케 하도록 적절히 선택된다.
게다가, 도 8의 파형도(a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 램프 전류(Ila)는 지점(X2)에서 접지 고장으로 인해 흐르지 않으며, 방전 램프(La)는 소등하며, 음의 극성을 갖는 접지 고장 전류(Is)가 발생한다. 램프 전압(Vla)의 양의 극성의 절대값(Va)이 60V이고, 램프 전압(Vla)의 음의 극성의 절대값(Vb)이 40V일 때, 전압비(D)는 D=60/40=1.5로 표현된다. 이 경우에도, 전압비(D=1.5)가 임계치(K1=1.5) 이상이므로, 전류 타겟 계산부(7c)는 이상이 발생한다고 결정한다. 그 결과, DC/DC 변환기(1)와 인버터(3)의 동작이 종료될 수 있다.
또한, 본 실시예에서, 미리 결정된 기간(T1)은 10초 이상이 도록 선택된다.
도 9는 제어기(7)의 최대 전력 제한부(7b)에 의해 선택된 전력 타겟 값을 도시한다. 방전 램프(La)의 상태가 예열 기간 후 광속(luminous flux)을 방출하기 위한 점화 상태로부터 안정적인 조명 상태에 도달하기 전, 시간은 기간(Ta), 기간(Tb) 및 기간(Tc)을 이 순서로 통과한다.
기간(Ta)에서, 방전 램프(La)의 전극이 충분히 가열되지 않으므로, 방전 램프(La)의 소등 가능성이 있다. 또한, 방전 램프(La)의 광속을 신속히 증가시키기 위해, 전력 타겟 값은 상대적으로 큰 램프 전력(최대 전력 타겟 값, 예컨대 78W)이도록 선택된다. 이 최대 전력 타겟 값이 유지되는 점화 기간(Ta)은 대략 5 내지 10초의 범위의 길이를 갖는다.
그 후, 기간(Tb)에서, 전력 타겟 값은 점진적으로 방전 램프(La)의 정격 전력으로 강하한다.
후속하여, 기간(Tc)에서, 전력 타겟 값은 방전 램프(La)의 정격 전력(예컨대, 35W)과 같게 유지된다.
기간(Ta)에서, 이상(예컨대, 단락 회로와 접지 고장)이 발생하지 않았을 때에도, 램프 전압(Vla)은 양의 극성과 음의 극성 사이에서 비대칭성을 가질 것이며, 전압비(D)는 또한 증가하는 경향이 있다. 이러한 점에 있어서, 10초 이상이도록 미리 결정된 기간(T1)을 선택할 때, 전압비(D)가 증가하게 되는 경향이 있는 광속을 방출하기 위한 점화 상태에서도 회로 동작의 종료는 방지될 수 있다.
본 실시예에서, 미리 결정된 기간(T1)의 하한은 10초이지만 미리 결정된 기간(T1)의 상한은 특정한 값으로 제한되지 않음을 주목해야 한다. 미리 결정된 기간(T1)의 상한은 접지 고장에 의해 초래된 이상의 검출을 가능케 하도록 적절히 선택된다.
또한, 접지 고장이 발생할 때 이상이 제2 보호 기능에 의해 검출될 경우, 본 실시예의 전류 타겟 계산부(7c)는 DC 출력을 DC/DC 변환기(1)로부터 미리 결정된 전력으로 강하한다.
요약하면, 이상이 발생했다고 결정하면, 제어기(7)는 방전 램프(La)에 공급된 전력을 미리 결정된 값으로 강하한다. 이러한 점에 있어서, 제어기(7)는 방전 램프(La)에 공급된 전력을 점진적으로 감소시킨다. 다시 말해, 이상이 발생했다고 결정하면, 제어기(7)는 방전 램프(La)에 공급된 전력을 점진적으로 감소시키는 방식으로 조명 회로부(10)를 제어하여, 방전 램프(La)에 공급된 전력은 미리 결정된 감소 기간이 경과한 후 미리 결정된 값과 같게 된다. 미리 결정된 감소 기간은 적절히 선택됨을 주목해야 한다.
예컨대, 도 10의 파형도(a) 내지 (e)에 도시된 바와 같이, 램프 전류(Ila)는 지점(X1)에서의 접지 고장으로 인해 흐르지 않고, 방전 램프(La)는 소등되며, 양의 극성을 갖는 접지 고장 전류(Is)가 발생한다. 이러한 상황에서, 램프 전압(Vla)이 양의 극성의 전압값의 절대값(Va)과 음의 극성의 전압값의 절대값(Vb) 사이에 비대칭성을 갖는다. 전류 타겟 계산부(7c)는, 전압비(D)(또는 후술할 전압차(F))에 기초하여, 이상이 발생했다고(시간 지점(t21)) 결정할 때, 전류 타겟 계산부(7c)는 전류 타겟 값을 점진적으로 감소시킨다.
결국, 스위칭 소자(Q1)에 공급된 구동 신호(S1)의 듀티 사이클은 점진적으로 감소하여, 예컨대, DC/DC 변환기(1)로부터의 DC 출력(Po)은 35W로부터 26W로 점진적으로 강하한다. 이 동작 내내, 구동 제어부(7e)는 스위칭 소자(Q2 내지 Q5)를 구동하여 인버터(3)의 동작을 계속한다. DC 출력(Po)에서의 점진적인 감소 이전 및 이후의 값(미리 결정된 값)은 적절히 선택될 수 있고, 특정한 값으로 제한되지 않는다. 예컨대, 미리 결정된 값은 0 이상일 수 있다. 미리 결정된 값이 0일 때, 제어기(7)는 방전 램프(La)에 공급된 전력을 특정 값으로 강하시켜서 후속하여 조명 회로부(10)의 동작을 종료한다.
그러므로 접지 고장이 발생할 때, DC/DC 변환기(1)로부터의 DC 출력(Po)은 점진적으로 감소하며, 접지 고장 전류(Is)도 감소한다. 그러므로 회로 손실 및 구성요소 스트레스는 억압될 수 있으며, 회로 파괴를 방지할 수 있다.
택일적으로, 도 11의 파형도(a) 내지 (e)에 도시한 바와 같이, 이상이 발생했다고(시간 지점(t31)) 전압비(D)를 기초로 하여 인식하면, 전류 타겟 계산부(7c)는 단계적으로 전류 타겟 값을 감소시킬 수 있다. 이러한 배치에서, DC/DC 변환기(1)로부터의 DC 출력(Po)은 단계적으로 감소한다.
제어기(7)가 방전 램프(La)에 공급된 전력을 반드시 점진적으로 감소시킬 필요가 없음을 주목해야 한다. 그러므로 이상이 발생했다고 결정하면, 제어기(7)는 방전 램프(La)에 공급된 전력을 미리 결정된 값으로 즉시 감소시킬 수 있다. 이 변경에서, 이상이 발생했다고 결정하면, 제어기(7)는 조명 회로부(10)의 동작을 즉시 종료할 수 있다.
또한, 본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")는, 방전 램프(La)의 상태가 점화 기간의 상태로부터 안정된 조명 기간의 상태로 변화한 후 전압비(D)를 사용하여 제2 보호 기능을 가능케 한다.
도 9에 관해, 기간(Ta 및 Tb)은 점화 기간이며, 기간(Tc)은 안정된 조명 기간이다. 제어기(7)는, 방전 램프(La)의 상태가 점화 기간(Ta 및 Tb)의 상태로부터 안정된 조명 기간(Tc)의 상태로 변화한 이후 제2 보호 동작을 활성화한다.
이러한 방식으로, 전압비(D)를 사용한 제2 보호 기능은, 램프 전압(Vla)이 매우 요동하는 점화 기간(Ta 및 Tb)에는 활성화되지 않는다. 결국, 점화 기간(Ta 및 Tb)에서의 이상의 허위 검출에 응답하여 회로 동작을 종료하는 허위 동작을 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")는 전력 변환기(DC/DC 변환기)(1), 인버터(3), 전압 검출기(2a), 전류 검출기(2b) 및 제어기(7)를 포함한다. DC/DC 변환기(1)는 입력된 전력을 원하는 DC 전력으로 변환한다. 인버터(3)는 전력 변환기(1)로부터 출력된 DC 전압을 AC 전압으로 변환하여, 결과적인 AC 전압을 방전 램프(La)에 출력한다. 전압 검출기(2a)는 방전 램프(La)에 공급된 전압을 검출한다. 전류 검출기(2b)는 방전 램프(La)에 공급된 전류를 검출한다. 제어기(7)는 전압 검출기(2a)의 전압 검출값과 전류 검출기(2b)의 전류 검출값을 기초로 하여 전력 변환기(1)로부터 출력된 DC 전력을 조정한다. 제어기(7)는 AC 전압의 극성의 각각의 반전에 대한 각각의 극성의 전압 검출값을 저장한다. 임계치 이상의 차이가 극성의 반전 이전 및 이후에 개별적으로 얻은 하나의 극성의 전압 검출값과 다른 하나의 극성의 전압 검출값 사이에 발생한 상황이 미리 결정된 기간 동안 발생했을 때, 제어기(7)는 이상이 발생했다고 결정한다.
또한, 본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")에서, 제어기(7)는, 극성의 반전 이전 및 이후에 얻은 극성의 램프 전압 검출값에 대해 더 작은 절대값을 갖는 제1 극성의 램프 전압 검출값과 더 큰 절대값을 갖는 제2 극성의 램프 전압 검출값 사이를 구별한다. 제어기는 제2 극성의 램프 전압 검출값의 절대값의 제1 극성의 램프 전압 검출값의 절대값에 대한 비를 나타내는 전압비를 계산한다. 전압비가 임계치 이상으로 유지되는 상태가 미리 결정된 기간 동안 발생했을 때, 제어기(7)는 이상이 발생했다고 결정한다.
또한, 본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")에서, 임계치(제1 임계치)(K1)는 1.5 이상이다.
또한, 본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")에서, 미리 결정된 기간(T1)은 미리 결정된 시간 기간을 갖는다.
또한, 본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")에서, 미리 결정된 기간(T1)은 10초 이상이다.
또한, 본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")에서, 제어기(7)는, 이상이 발생했다고 결정할 때, 방전 램프(La)로의 전력 공급을 종료하거나 방전 램프(La)에 공급된 전력을 감소시킨다.
또한, 본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")에서, 제어기(7)는, 이상이 발생했다고 결정할 때, 방전 램프(La)에 공급된 전력을 점진적으로 감소시킨다.
또한, 본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")에서, 제어기(7)는, 방전 램프(La)의 상태가 점화 기간의 상태로부터 안정된 조명 기간의 상태로 변화한 후 이상 검출 프로세스를 실행한다.
다시 말해, 본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")는 다음의 제1 내지 제12 특성을 포함한다. 제2 내지 제12 특성은 부가적임을 주목해야 한다.
제1 특성의 경우, 본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")는, 방전 램프(La)에 인가된 AC 전압으로서 규정된 구동 전압의 측정값을 기초로 해서, 이상이 발생했는지의 여부를 판정하는 이상 판정 프로세스를 실행하도록 구성된 제어기(7)를 포함한다. 제어기(7)는, 이상 판정 프로세스에서, 구동 전압이 대칭성이 결여된 비대칭 상태가 미리 결정된 기간(T1) 동안 발생했는지의 여부를 판정하도록 구성된다. 제어기(7)는, 비대칭 상태가 미리 결정된 기간(T1) 동안 발생했다고 결정하면, 이상이 발생했다고 결정하도록 구성된다.
제2 특성의 경우, 제1 특성에 추가하여, 제어기(7)는, 구동 전압의 극성의 반전 이전에 얻은 측정값으로서 규정된 제1 측정값과 구동 전압의 극성의 반전 이후에 얻은 측정값으로서 규정된 제2 측정값 중 하나의 절대값이 제1 측정값과 제2 측정값 중 다른 하나의 절대값보다 큼을 인식하면, 비대칭 상태가 발생했다고 결정하도록 구성된다.
제3 특성의 경우, 제2 특성에 추가하여, 제어기(7)는, 이상 판정 프로세스에서, 개별적인 제1 및 제2 측정값의 절대값 중 더 큰 것의 개별적인 제1 및 제2 측정값의 절대값 중 더 작은 것에 대한 비(전압비)(D)를 계산하여, 이 비(D)가 임계치(제1 임계치)(K1) 이상이면, 비대칭 상태가 발생했다고 결정하도록 구성된다.
제4 특성의 경우, 제3 특성에 추가하여, 임계치(제1 임계치)(K1)는 1.5 이상이다.
제5 특성의 경우, 제1 내지 제4 특성 중 어느 하나에 추가하여, 제어기(7)는, 상태(비대칭 상태)가 미리 결정된 기간(T1) 동안 계속됨을 인식하면, 상태(비대칭 상태)가 미리 결정된 기간(T1) 동안 발생했다고 결정하도록 구성된다.
제6 특성의 경우, 제5 특성에 추가하여, 미리 결정된 기간(T1)이 방전 램프(La)의 점화 기간(Ta)의 길이와 같은 길이를 갖는다.
제7 특성의 경우, 제5 또는 제6 특성에 추가하여, 미리 결정된 기간(T1)은 10초 이상의 길이를 갖는다.
제8 특성의 경우, 제1 내지 제7 특성 중 어느 하나에 추가하여, 방전 램프 조명 장치("A")는 AC 전압을 방전 램프(La)에 인가하는 기능을 갖는 조명 회로부(10)를 더 포함한다. 제어기(7)는 조명 회로부(10)를 제어하여 방전 램프(La)에 공급된 전력을 조정하도록 구성된다.
제9 특성의 경우, 제8 특성에 추가하여, 조명 회로부(10)는 전력 변환기(1), 인버터(3), 전압 검출기(2a) 및 전류 검출기(2b)를 포함한다. 전력 변환기(1)는 외부 전원(예컨대, DC 전원(E1))으로부터의 전력의 사용에 의해 DC 전력을 생성하도록 구성된다. 인버터(3)는 전력 변환기(1)에 의해 생성된 DC 전력의 사용에 의해 AC 전압을 방전 램프(La)에 인가하도록 구성된다. 전압 검출기(2a)는 방전 램프(La)에 인가된 전압(램프 전압(Vla))을 측정하도록 구성된다. 전류 검출기(2b)는 방전 램프(La)를 흐르는 전류(램프 전류(Ila))를 측정하도록 구성된다. 제어기(7)는, 전압 검출기(2a)의 측정값과 전류 검출기(2b)의 측정값을 기초로 해서 전력 변환기(1)에 의해 생성된 DC 전력을 조정하도록 구성된다.
제10 특성의 경우, 제8 또는 제9 특성에 추가하여, 제어기(7)는, 이상이 발생했다고 결정하면, 방전 램프(La)에 공급된 전력을 미리 결정된 값으로 강하시키도록 구성된다.
제11 특성의 경우, 제10 특성에 추가하여, 제어기(7)는 방전 램프(La)에 공급된 전력을 점진적으로 감소시키도록 구성된다.
제12 특성의 경우, 제1 내지 제11 특성 중 어느 하나에 추가하여, 제어기(7)는, 방전 램프(La)가 점화 기간의 상태로부터 안정된 조명 기간의 상태로 변화한 후 이상 판정 프로세스를 시작하도록 구성된다.
전술한 바와 같이, 상대적으로 큰 접지 고장 저항으로 접지 고장이 발생한 때에도, 본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")는 그러한 접지 고장을 검출할 수 있다. 다시 말해, 회로 동작이 접지 고장에 응답하여 종료되므로, 회로 손실 및 구성요소 스트레스는 억압될 수 있으며, 회로 파괴를 방지할 수 있다.
(제2 실시예)
본 실시예에서, 제어기(7)는 램프 전압의 전압차 제한을 사용하여 제2 보호 기능을 갖는다. 게다가, 본 실시예는 제1 실시예의 구성과는 동일한 다른 구성을 포함하며, 그러한 구성은 동일한 참조번호로 표기되며, 그 설명은 불필요할 것이다.
제어기(7)의 전류 타겟 계산부(7c)는 제1 극성의 램프 전압 검출값의 절대값과 제2 극성의 램프 전압 검출값의 절대값 사이를 나타내는 전압차(F)를 계산한다. 전압차(F)가 임계치(제2 임계치)(K2) 미만이 아니도록 유지되는 (이상이도록 유지되는) 상태가 미리 결정된 기간(T2) 동안 발생했을 때, 전류 타겟 계산부(7c)는 이상이 발생했다고 결정한다. 이 임계치(제2 임계치)(K2)는 "K2>0"의 조건을 만족하도록 선택된다.
다시 말해, 제어기(7)(전류 타겟 계산부(7c))는 이상 판정 프로세스에서 개별적인 제1 및 제2 측정값의 절대값 사이의 차이(전압차)(F)를 계산한다. 차이(전압차)(F)가 임계치(제2 임계치)(K2) 이상임을 인식하면, 제어기(7)(전류 타겟 계산부(7c))는 비대칭 상태가 발생했다고 결정한다.
또한, 제1 실시예와 같이, 비대칭 상태가 미리 결정된 기간(T2) 동안 계속됨을 인식하면, 제어기(7)(전류 타겟 계산부(7c))는 비대칭 상태가 미리 결정된 기간(T2) 동안 발생했다고 결정한다. 요약하면, 비대칭 상태가 미리 결정된 기간(T2) 동안 계속해서 발생을 인식하면, 제어기(7)는 이상이 발생한다고 결정한다.
예컨대, 도 12의 파형도(a) 내지 (e)의 파형을 예로 들 때, 부하 측 상의 단락 회로 및 접지 고장은 시간 지점(t11) 이전에는 관찰되지 않는다. 그러므로 램프 전압(Vla)은 양의 극성과 음의 극성 사이에 대칭성을 갖도록 유도된다. 램프 전압 검출값의 양의 극성의 절대값(Va)과 이 양의 극성에 후속하는 램프 전압 검출값의 음의 극성의 절대값(Vb)은 실질적으로 동일한 값을 가지며, 따라서 전압차(F)는
Figure pat00001
로서 표현된다. 전압차(F)가 0과 같고 임계치(K2) 미만이므로, 전류 타겟 계산부(7c)는 이상이 발생하지 않았다고 결정한다.
또한, 시간 지점(t11) 이전에, 램프 전류(Ila)는 방전 램프(La)를 흐르며, 접지 고장 전류(Is)가 발생하지 않는다. 더 나아가, 스위칭 소자(Q1)는 구동 신호(S1)에 응답하여 턴 온 및 오프되며, DC/DC 변환기(1)가 동작한다.
다음으로, 접지 고장이 시간 지점(t11)의 지점(X1)에서 발생하고, 그 후 접지 고장 저항(Rs)이 상대적으로 큰 상태가 발생한다고 가정한다(도 1 참조). 시간 지점(t11) 이후, 접지 고장 전류(Is)는 양의 극성에서만 생성된다. 결과적으로, 양의 극성과 음의 극성 사이의 대칭성이 결여된 램프 전압(Vla)이 생성된다. 그러므로 램프 전압 검출값에 대해, 절대값(Va)은 절대값(Vb) 미만이 되며, 전압차(
Figure pat00002
)를 얻는다.
전술한 바와 같이, 전류 타겟 계산부(7c)는 개별적인 제1 및 제2 측정값의 절대값(Va 및 Vb) 사이의 차이(전압차)(F)를 계산한다.
전압차(
Figure pat00003
)가 임계치(K2) 이상인 상태(비대칭 상태)가 미리 결정된 기간(T2) 동안 발생했을 때, 전류 타겟 계산부(7c)는 이상이 발생했다고 결정한다.
전류 타겟 계산부(7c)가 시간 지점(t12)에서 이상이 발생했다고 결정한 후, 전류 타겟 계산부(7c)는 전류 타겟 값을 0으로 조정하고, 스위칭 소자(Q1)로의 구동 신호(S1)의 출력을 종료하여, DC/DC 변환기(1)의 동작을 종료한다.
이때, 구동기 제어부(7e)는 또한 스위칭 소자(Q2 내지 Q5)를 오프-상태로 유지하여 인버터(3)의 동작을 종료한다. 결국, 접지 고장 전류(Is)가 방전 램프(La)의 소등에도 회로에 계속 흐르는 원치 않는 상황이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
상기 구성에 따라, 제1 보호 기능이 상대적으로 큰 접지 고장 저항(Rs)으로 인해 효과가 없을 때에도, 접지 고장은 제2 보호 기능에 의해 검출될 수 있다. 다시 말해, 제1 보호 기능이 접지 고장의 발생에 응답하여 효과가 없을지라도, 회로 동작은 제2 보호 기능에 의해 종료된다. 그러므로 회로 손실과 구성요소의 스트레스가 억압될 수 있으며, 회로 파괴가 방지될 수 있다.
임계치(K2)가 방전 램프(La)의 안정된 조명 상태에서 얻을 수 없는 전압비의 범위로부터 선택되고, 부하 이상 상태에서만 얻은 전압비의 특정 값으로 설정됨을 주목해야 한다.
접지 고장이 방전 램프(La)의 제2 단자 측 상의 지점(X2)에서 발생하고 접지 고장 저항(Rs)이 상대적으로 큰 상황이 발생했을 때(도 1 참조), 본 회로의 특정 부분에서의 파형은 도 13의 파형도(a) 내지 (e)에서 개별적으로 예시된다.
이러한 점에 있어서, 접지 고장 전류(Is)는 다른 극성(음의 극성)에서만 생성된다. 결국, 양의 극성과 음의 극성 사이의 대칭성이 결여된 램프 전압(Vla)이 생성된다. 그러므로 램프 전압 검출값에 대해, 절대값(Va)은 절대값(Vb)보다 더 크게 되고, 전압차(
Figure pat00004
)를 얻게 된다.
전술한 바와 같이, 전류 타겟 계산부(7c)는 개별적인 제1 및 제2 측정값의 절대값(Va 및 Vb) 사이의 차이(전압차)(F)를 계산한다.
전압차(
Figure pat00005
)가 임계치(K2) 이상인 상태(비대칭 상태)가 미리 결정된 기간(T2) 동안 발생했을 때, 전류 타겟 계산부(7c)는 이상이 발생했다고 결정한다.
또한, 도 12의 파형도(a) 내지 (e)는 방전 램프(La)가 접지 고장으로 인해 소등되는 상황에서 본 발명의 회로의 부분에서의 파형을 도시한다. 이와 대조적으로, 도 14의 파형도(a) 내지 (e)는 방전 램프(La)가 접지 고장이 발생한 때에도 소등되지 않은 상황에서의 본 발명 회로의 부분에서의 파형을 도시한다. 방전 램프(La)가 접지 고장이 발생한 때에도 소등되지 않을 때, 램프 전류(Ila)가 계속 흐른다. 그러나 램프 전류(Ila)가 흐를 때에도, 램프 전압(Vla)이 양의 극성과 음의 극성 사이에서 비대칭성을 보이며 전압차(
Figure pat00006
)가 임계치(K2) 이상이 되는 한, 이상의 발생을 검출할 수 있다.
접지 고장 저항(Rs)이 특정 값으로 제한되기보다는 10Ω, 30Ω 또는 1㏀이 될 수 있다. 본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")는, 접지 고장이 발생한 때에, 전압차(F)가 임계치(K2) 이상인 한 적용될 수 있다.
본 실시예에서, 임계치(K2)는 방전 램프(La)의 정격 램프 전압(정격 전압)의 1/2 이상이도록 선택된다.
예컨대, 도 4의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 램프 전류(Ila)는 지점(X1)에서 접지 고장으로 인해 흐르지 않으며, 방전 램프(La)는 소등되며, 양의 극성을 갖는 접지 고장 전류(Is)가 발생한다. 이 상황에서, 양의 극성의 절대값(Va)이 40V이고, 음의 극성의 절대값(Vb)이 60V일 때, 램프 전압(Vla)의 전압차(F)는 F=｜60-40｜=20V로 표현된다.
이러한 점에 있어서, 방전 램프(La)의 정격 전압은 40V이고, 임계치(K2)는 40V의 정격 전압의 1/2인 20V이다. 전압차(F=20V)가 임계치(K2=20V) 이상이므로, 전류 타겟 계산부(7c)는 이상이 발생했다고 결정한다. 따라서, 전류 타겟 계산부(7c)는 DC/DC 변환기(1)의 동작과 인버터(3)의 동작을 종료한다. 결과적으로, 접지 고장 전류(Is)가 방전 램프(La)의 소등에도 회로를 계속 흐르는 원치 않는 상황이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이 실시예에서, 임계치(제2 임계치)(K2)는 방전 램프(La)의 정격 전압의 1/2인 20V로 설정된다. 따라서, 이상(예컨대, 단락 회로와 접지 고장)이 발생하지 않는 동안 이상의 허위 검출에 응답하여 회로 동작을 종료하는 허위 동작이 방지된다. 또한, 방전 램프(La)의 수명의 종료시에도, 전압차(F)가 20V 이상인 가능성은 진동이 발생하는 경우를 제외하고는 극히 낮다. 그러므로 이상의 허위 검출을 방지할 수 있다. 요약하면, 20V 이상인 임계치(K2)를 선택하면, 정상 조명 상태에서 회로 동작을 종료하는 허위 동작을 방지할 수 있다. 본 실시예에서, 임계치(K2)의 하한은 방전 램프(La)의 정격 전압의 1/2와 같지만, 임계치(K2)의 상한은 특정 값으로 제한되지 않는다. 임계치(K2)의 상한은 접지 고장에 의해 초래된 이상의 검출을 가능케 하도록 적절히 선택된다.
게다가, 예컨대 도 8의 파형도(a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 램프 전류(Ila)는 지점(X2)에서의 접지 고장으로 인해 흐르지 않게 되며, 방전 램프(La)는 소등되어, 음의 극성을 갖는 접지 고장 전류(Is)가 발생한다. 램프 전압(Vla)의 양의 극성의 절대값(Va)이 60V이고, 램프 전압(Vla)의 음의 극성의 절대값(Vb)이 40V일 때, 전압차(F)는 F=｜60-40｜=20V로 표현된다. 이 경우에도, 전압차(F=20V)는 임계치(K2=20V) 이상이므로, 전류 타겟 계산부(7c)는 이상이 발생했다고 결정한다. 결과적으로, DC/DC 변환기(1)의 동작과 인버터(3)의 동작이 종료될 수 있다.
또한, 본 실시예에서, 미리 결정된 기간(T2)은 10초 이상이도록 선택된다.
점화 기간(Ta)에서, 이상(예컨대, 단락 회로 및 접지 고장)이 발생하지 않았을 때에도, 램프 전압(Vla)은 양의 극성과 음의 극성 사이에 비대칭성을 가질 것이며, 전압차(F)는 또한 증가하는 경향이 있다. 이러한 점에 있어서, 10초 이상인 미리 결정된 기간(T2)을 선택하면, 회로 동작의 종료는, 전압차(F)가 증가하는 경향이 있는 광속을 방출하기 시작하는 상태에서도 방지될 수 있다.
본 실시예에서, 미리 결정된 기간(T2)의 하한은 10초이지만, 미리 결정된 기간(T2)의 상한은 특정 값으로 제한되지 않음을 주목해야 한다. 미리 결정된 기간(T2)의 상한은 접지 고장에 의해 초래된 이상의 검출을 가능케 하도록 적절히 선택된다.
또한, 이상이 접지 고장이 발생한 때에 제2 보호 기능에 의해 검출될 때, 본 실시예의 전류 타겟 계산부(7c)는 DC/DC 변환기(1)로부터의 DC 출력을 미리 결정된 전력으로 강하한다.
도 10의 파형도(a) 내지 (e)에 도시한 바와 같이, 램프 전류(Ila)는 지점(X1)에서 접지 고장으로 인해 흐르지 않고, 방전 램프(La)는 소등되며, 양의 극성을 갖는 접지 고장 전류(Is)가 발생한다. 이러한 상황에서, 램프 전압(Vla)은 양의 극성의 전압값의 절대값(Va)과 음의 극성의 전압값의 절대값(Vb) 사이의 비대칭성을 갖는다. 전류 타겟 계산부(7c)가, 전압차(F)를 기초로 해서, 이상이 발생했다고(시간 지점(t21)) 결정할 때, 전류 타겟 계산부(7c)는 점진적으로 전류 타겟 값을 감소시킨다.
결국, 스위칭 소자(Q1)에 제공된 구동 신호(S1)의 듀티 사이클은 점진적으로 감소하며, 예컨대 DC/DC 변환기(1)로부터의 DC 출력(Po)은 점진적으로 35W로부터 26W로 강하한다. 이 동작 전반에 걸쳐서, 구동기 제어부(7e)는 스위칭 소자(Q2 내지 Q5)를 구동하여 인버터(3)의 동작을 계속한다. DC 출력(Po)의 점진적인 감소 이전 및 이후의 값(미리 결정된 값)이 적절히 선택될 수 있고, 특정한 값으로 제한되지 않음을 주목해야 한다. 예컨대, 미리 결정된 값은 0 이상일 수 있다. 미리 결정된 값이 0일 때, 제어기(7)는 방전 램프(La)에 공급된 전력을 특정 값으로 강하할 수 있고, 후속하여 조명 회로부(10)의 동작을 종료한다.
그러므로 접지 고장이 발생한 때, DC/DC 변환기(1)로부터의 DC 출력(Po)은 점진적으로 감소하며, 접지 고장 전류(Is)도 감소한다. 그러므로 회로 손실 및 구성요소 스트레스는 억압될 수 있으며, 회로 파괴를 방지할 수 있다.
택일적으로, 도 11의 파형도(a) 내지 (e)에 도시된 바와 같이, 전압차(F)를 기초로 해서, 이상이 발생했다고(시간 지점(t31)) 인식하면, 전류 타겟 계산부(7c)는 단계적으로 전류 타겟 값을 감소시킬 수 있다. 이러한 배치에서, DC/DC 변환기(1)로부터의 DC 출력(Po)은 단계적으로 감소한다.
또한, 본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")는, 방전 램프(La)의 상태가 점화 기간의 상태로부터 정상 조명 기간의 상태로 변화한 후 전압차(F)를 사용하여 제2 보호 기능을 가능케 한다.
도 9에 있어서, 기간(Ta 및 Tb)은 점화 기간이며, 기간(Tc)은 안정된 조명 기간이다. 제어기(7)는, 방전 램프(La)의 상태가 점화 기간(Ta 및 Tb)의 상태로부터 안정된 조명 기간(Tc)의 상태로 변화한 후 제2 보호 동작을 활성화한다.
이러한 방식으로, 전압차(F)를 사용한 제2 보호 기능은 램프 전압(Vla)이 크게 요동하는 점화 기간(Ta 및 Tb)에는 활성화되지 않는다. 결국, 점화 기간(Ta 및 Tb)의 이상의 허위 검출에 응답하여 회로 동작을 종료하는 허위 동작을 방지할 수 있다.
제어기(7)는 반드시 방전 램프(La)에 공급된 전력을 점진적으로 감소시킬 필요가 있지는 않음을 주목해야 한다. 그러므로 이상이 발생했다고 결정하면, 제어기(7)는 방전 램프(La)에 공급된 전력을 미리 결정된 값으로 즉시 강하할 수 있다. 이러한 변경에서, 제어기(7)는 이상이 발생했다고 결정하면 조명 회로부(10)의 동작을 즉시 종료할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")에서, 제어기(7)는, 극성의 반전 이전 및 이후에 개별적으로 얻은 제1 극성의 램프 전압 검출값의 절대값과 제2 극성의 램프 전압 검출값의 절대값 사이의 차이를 나타내는 전압차(F)를 계산한다. 전압차(F)가 임계치(K2) 미만이 아니도록 유지되는 (그 이상으로 유지되는) 상태(비대칭 상태)가 미리 결정된 기간(T2) 동안 발생했을 때, 제어기(7)는 이상이 발생했다고 결정한다.
또한, 본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")에서, 임계치(제2 임계치)(K2)는 방전 램프(La)의 정격 램프 전압의 1/2 이상이다.
다시 말해, 본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")는 전술한 제1 및 제2 특성에 추가하여 다음의 제13 및 제14 특성을 포함한다. 제14 특성은 부가적임을 주목해야 한다.
제13 특성의 경우, 제어기(7)는 개별적인 제1 및 제2 측정값의 절대값 사이의 차이(전압차)(F)를 계산하여, 차이(전압차)(F)의 절대값이 임계치(제2 임계치)(K2) 이상임을 인식하면, 비대칭 상태가 발생했다고 결정하도록 구성된다.
제14 특성의 경우, 임계치(제2 임계치)(K2)는 방전 램프(La)의 정격 램프 전압의 1/2 이상이다.
게다가, 본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")는 전술한 제5 내지 제12 특성으로부터 선택된 하나 이상의 부가적 특성을 포함할 수 있다.
(제3 실시예)
본 실시예에서, 전류 타겟 계산부(7c)가, 제2 보호 기능의 사용에 의해, 이상이 발생했다고 결정할 때, 구동기 제어부(7e)는 인버터(3)의 극성 반전 기능을 종료하고, 인버터(3)로부터 DC 전압을 출력하는 방식으로 인버터(3)를 제어한다. 게다가, 본 실시예는 제1 또는 제2 실시예의 구성과 동일한 다른 구성을 포함하며, 그러한 구성은 동일한 참조번호로 표시되며, 그 설명은 불필요하게 된다.
조명 회로부(10)는 DC/DC 변환기(1)와 인버터(3)를 포함한다. 조명 회로부(10)는, 인버터(3)의 스위칭 소자(Q2 및 Q5) 세트와 스위칭 소자(Q3 및 Q4) 세트를 교호적으로 턴 온 및 오프함으로써 AC 전압을 출력한다.
또한, 조명 회로부(10)는, 인버터(3)의 스위칭 소자(Q2 및 Q5)의 세트를 계속 턴 온되게 하고, 인버터(3)의 스위칭 소자(Q3 및 Q4)의 세트를 계속 턴 오프되게 함으로써 양의 극성의 DC 전압(즉, 양의 DC 전압)을 출력할 수 있다. 또한, 조명 회로부(10)는, 인버터(3)의 스위칭 소자(Q2 및 Q5) 세트를 계속 턴 오프되게 하고, 인버터(3)의 스위칭 소자(Q3 및 Q4) 세트를 계속 턴 온되게 함으로써 음의 극성을 갖는 DC 전압(즉, 음의 DC 전압)을 출력할 수 있다.
요약하면, 조명 회로부(10)는, AC 전압을 방전 램프(La)에 인가하는 기능 외에, 방전 램프(La)에 양 또는 음의 극성의 DC 전압을 인가하는 기능을 갖는다.
본 실시예에서, 제어기(7)는, 이상이 발생했다고 결정하면, 개별적인 제1 및 제2 측정값의 절대값 중 큰 것에 대응하는 극성과 동일한 극성을 갖는 DC 전압을 방전 램프(La)에 공급하는 방식으로 조명 회로부(10)를 제어하도록 구성된다.
개별적인 제1 및 제2 측정값의 절대값 중 더 큰 것이 양의 극성에 대응할 때, 제어기(7)는, 양의 극성을 갖는 DC 전압을 방전 램프(La)에 공급하는 방식으로 조명 회로부(10)를 제어한다. 예컨대, 제어기(7)는 인버터(3)의 스위칭 소자(Q2 및 Q5)를 계속 턴 온하고, 인버터(3)의 스위칭 소자(Q3 및 Q4)를 계속 턴 오프하여, 양의 극성을 갖는 DC 전압(양의 DC 전압)을 조명 회로부(10)로부터 방전 램프(La)에 공급한다. 이러한 상황에서, 방전 램프(La)의 제1 단부 측 상의 지점(X1)은 방전 램프(La)의 제2 단부 상의 지점(X2)에서의 전기 포텐셜보다 더 높은 전기 포텐셜을 갖는다.
이와 대조적으로, 개별적인 제1 및 제2 측정값의 절대값 중 더 큰 것이 음의 극성에 대응할 때, 제어기(7)는, 음의 극성을 갖는 DC 전압을 방전 램프(La)에 공급하는 방식으로 조명 회로부(10)를 제어한다. 예컨대, 제어기(7)는 인버터(3)의 스위칭 소자(Q2 및 Q5)를 계속 턴 오프하고, 인버터(3)의 스위칭 소자(Q3 및 Q4)를 계속 턴 온함으로써, 음의 극성을 갖는 DC 전압(음의 DC 전압)을 조명 회로부(10)로부터 방전 램프(La)에 공급한다. 이러한 상황에서, 방전 램프(La)의 제1 단부 측 상의 지점(X1)은 방전 램프(La)의 제2 단부 측 상의 지점(X2)에서의 전기 포텐셜보다 더 낮은 전기 포텐셜을 갖는다.
예컨대, 도 15의 (a) 내지 (d)에 도시된 바와 같이, 램프 전류(Ila)는 지점(X1)에서 접지 고장으로 인해 흐르지 않으며, 방전 램프(La)는 소등되며, 양의 극성을 갖는 접지 고장 전류(Is)가 발생한다. 이러한 상황에서, 램프 전압(Vla)은 양의 극성의 절대값(Va)과 음의 극성의 절대값(Vb) 사이에서 비대칭성을 갖는다.
전류 타겟 계산부(7c)가, 전압비(D)나 전압차(F)를 기초로 해서, 이상이 발생했다고(시간 지점(t41)) 결정하면, 구동기 제어부(7e)는 인버터(3)의 스위칭 소자(Q2 내지 Q5)의 스위칭 동작을 종료하여 인버터(3)의 극성 반전 기능을 활성화해제한다.
접지 고장이 발생하는 동안, 음의 극성의 절대값(Vb)은 양의 극성의 절대값(Va)보다 더 크다. 그러므로 구동 제어부(7e)는 스위칭 소자(Q2 내지 Q5)를 제어하여 인버터(3)가 음의 극성을 가지며 더 큰 절대값을 갖는 DC 전압을 출력한다.
요약하면, 제어기(7)는, 개별적인 제1 및 제2 측정값의 절대값(Va 및 Vb) 중 더 큰 것(절대값(Vb))에 대응하는 것과 동일한 극성(음의 극성)을 갖는 DC 전압을 방전 램프(La)에 공급하는 방식으로 조명 회로부(10)를 제어한다.
상세하게, 구동기 제어부(7e)는 스위칭 소자(Q3 및 Q4)를 계속 온-상태에 있게 하고, 스위칭 소자(Q2 및 Q5)를 계속 오프-상태에 있게 하여, 인버터(3)는 음의 극성을 갖는 DC 전압을 출력한다. 제어기(7)가, 전압비(D)나 전압차(F)에 기초하여, 이상이 발생했다고 결정한 후에도, 제어기(7)는 계속 구동 신호(S1)를 출력하여 스위칭 소자(Q1)를 턴 온 및 오프한다.
따라서, 접지 고장이 발생할 때, 인버터(3)는 상대적으로 큰 절대값을 갖는 DC 전압을 출력한다. 따라서, 접지 고장(Is)은 흐르지 않는다. 결국, 회로 손실 및 구성요소 스트레스는 억제될 수 있고, 회로 파괴를 방지할 수 있다.
예컨대, 램프 전류(Ila)가 지점(X2)에서 접지 고장으로 인해 흐르지 않고, 방전 램프(La)가 소등되며, 접지 고장 전류(Is)가 발생할 때, 구동기 제어부(7e)는 스위칭 소자(Q2 내지 Q5)를 제어하여, 인버터(3)가 양의 극성을 가지며 더 큰 절대값을 갖는 DC 전압을 출력하게 한다. 요약하면, 제어기(7)는 , 개별적인 제1 및 제2 측정값의 절대값(Va 및 Vb) 중 더 큰 것(절대값(Va))에 대응하는 것과 동일한 극성(양의 극성)을 갖는 DC 전압을 방전 램프(La)에 공급하는 방식으로 조명 회로부(10)를 제어한다.
상세하게, 구동기 제어부(7e)는 스위칭 소자(Q2 및 Q5)를 계속 온-상태에 있게 하고, 스위칭 소자(Q3 및 Q4)를 계속 오프-상태에 있게 하여, 인버터(3)는 양의 극성을 갖는 DC 전압을 출력한다. 또한, 이러한 상황에서, 접지 고장(Is)은 흐르지 않으므로, 회로 손실 및 구성요소 스트레스는 억제될 수 있고, 회로 파괴를 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")에서, 이상이 발생했다고 결정하면, 제어기(7)는 인버터(3)를 제어하여, 인버터(3)는, 제1 극성 및 제2 극성 중 전압 검출값의 더 큰 절대값에 대응하는 극성을 갖는 DC 전압을 출력한다.
다시 말해, 본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")는 제1 및 제8 특성에 추가하여 다음의 제15 특성을 포함한다. 제15 특성의 경우, 조명 회로부(10)는 DC 전압을 방전 램프(La)에 인가하는 기능을 갖는다. 제어기(7)는, 이상이 발생했다고 결정하면, 개별적인 제1 및 제2 측정값의 절대값 중 더 큰 것에 대응하는 것과 동일한 극성을 갖는 DC 전압을 방전 램프(La)에 공급하는 방식으로 조명 회로부(10)를 제어하도록 구성된다.
본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")는 전술한 제2 내지 제7, 제9 및 제12 특성으로부터 선택된 하나 이상의 부가적인 특성을 포함할 수 있음을 주목해야 한다. 또한, 본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")는 전술한 제3 및 제4 특성 대신에 전술한 제13 및 제14 특성으로부터 선택한 하나 이상의 부가적인 특성을 포함할 수 있다.
(제4 실시예)
본 실시예의 제어기(7)는, 전압비(D)가 임계치(K1) 이상인 횟수나 전압차(F)가 임계치(K2) 이상인 횟수가 미리 규정된 기간(규정된 기간)(T3)이 경과하기 전에 미리 결정된 횟수 이상일 때, 이상이 발생했다고 결정하도록 구성된다. 게다가, 본 실시예는 제1 내지 제3 실시예 중 어느 것의 구성과 동일한 다른 구성을 포함하며, 그러한 구성은 동일한 참조번호로 표시되며, 그 설명은 불필요하게 된다.
다시 말해, 제어기(7)는, 상태(비대칭 상태)가 발생한 횟수가 규정된 기간(T3)이 경과하기 전에 미리 결정된 횟수(N) 이상임을 인식하면, 상태(비대칭 상태)가 미리 결정된 기간(T1)(또는 T2) 동안 발생했다고 결정하도록 구성된다.
예컨대, 규정된 기간(T3)이 미리 결정된 기간(T1)(또는 T2)의 길이와 동일한 길이를 가질 수 있고, 미리 결정된 기간(T1)(또는 T2)의 길이보다 더 짧은 길이를 가질 수 있다. 바람직하게는, 미리 결정된 횟수(N)는 2이상이다.
규정된 기간(T3)과 미리 결정된 횟수(N)는, 접지 고장과는 상이한 원인으로 인한 일시적인 상태(비대칭 상태)의 발생을 접지 고장으로 인한 상태(비대칭 상태)의 발생과 구별할 수 있도록 선택된다.
예컨대, 도 16의 (a) 내지 (d)에 도시한 바와 같이, 접지 고장이 지점(X1)에서 발생할 때, 방전 램프(La)는 소등되지 않으며, 램프 전류(Ila)는 계속 흘러, 추가로 접지 고장 전류(Is)가 발생한다. 이러한 접지 고장이 발생하는 동안, 램프 전압(Vla)의 절대값(Va 및 Vb)은 요동할 것이다(도 16의 (a) 참조)
예컨대, 제1 타이밍에서, 절대값(Va 및 Vb)이 개별적으로 Va1 및 Vb1을 가지며, Va1은 Vb1 미만이다. 제1 타이밍에 후속한 제2 타이밍에서, 절대값(Va 및 Vb)은 개별적으로 Va2 및 Vb2를 가지며, Va2는 실질적으로 Vb2와 같다. 제2 타이밍에 후속한 제3 타이밍에서, 절대값(Va 및 Vb)은 개별적으로 Va3 및 Vb3을 가지며, Va3은 실질적으로 Vb3과 같다. 제1 타이밍에서, 전압비(D)는 D1=Va1/Vb1>K1을 갖는다. 제2 타이밍에서, 전압비(D)는 D2=Va2/Vb2<K1을 갖는다. 제3 타이밍에서, 전압비(D)는 D3=Va3/Vb3>K1을 갖는다.
이러한 점에 있어서, 예컨대 이상의 발생에 대한 판정 기준은, 전압비(D)가 임계치(K1) 이상인 상태가 미리 결정된 기간(T1) 동안 계속해서 발생했고, 미리 결정된 기간(T1)이 타이머의 사용에 의해 계수된다는 것이다. 그러한 상황에서, 전압비(D)가 D1으로부터 D2로 변화할 때, 타이머의 계수된 시간이 리셋될 가능성이 있다.
이러한 점에 있어서, 본 실시예에서, 전압비(D)가 임계치(K1) 이상인 이벤트의 횟수나 전압차(F)가 임계치(K2) 이상인 이벤트의 횟수가 미리 결정된 기간(T3)이 경과하기 전에 미리 결정된 횟수 이상임을 인식하면, 제어기(7)의 전류 타겟 계산부(7c)는 이상이 발생했다고 결정한다.
예컨대, 전압비(D)가 임계치(K1) 이상인 이벤트의 횟수나 전압차(F)가 임계치(K2) 이상인 이벤트의 횟수가 도 16에 도시한 시간 지점(t51 및 t52) 사이의 기간(T3)에 N과 같을 때, 전류 타겟 계산부(7c)는 이상이 발생했다고 결정한다.
그러므로 램프 전압(Vla)이 접지 고장의 발생으로 인해 요동하는 상황에서도, 이 전압은 회로 동작을 종료하도록 할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")에서, 제어기(7)가 제1 극성의 전압 검출값과 제2 극성의 전압 검출값 사이에서 임계치 이상의 차이가 발생할 상황을 검출한 횟수가 미리 규정된 기간(T3)을 경과하기 전에 미리 결정된 횟수(N) 이상이 될 때, 제어기(7)는 이상이 발생했다고 결정한다.
다시 말해, 본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")는 제1 특성에 추가하여 다음의 제16 특성을 포함한다. 제16 특성의 경우, 제어기(7)는, 비대칭 상태가 발생할 횟수가 규정된 기간(T3)이 경과하기 전 미리 결정된 횟수(N) 미만이 아니게 됨(이상이 됨)을 인식하면, 비대칭 상태가 미리 결정된 기간(T1) 동안 발생했다고 결정하도록 구성된다.
본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")는 전술된 제2 내지 제4 및 제8 내지 제12 특성으로부터 선택된 하나 이상의 부가적인 특성을 포함할 수 있다. 또한, 본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")는 전술한 제3 및 제4 특성 대신에 전술한 제13 및 제14 특성으로부터 선택된 하나 이상의 부가적인 특성을 포함할 수 있다. 더 나아가, 본 실시예의 방전 램프 조명 장치("A")는 전술한 제10 및 제11 특성 대신에 제15 특성을 포함할 수 있다.
(제5 실시예)
도 17은, 자동차용 고휘도 방전 램프 조명 장치로서 제1 내지 제4 실시예 중 어느 하나에 기재된 방전 램프 조명 장치("A")를 사용하는 차량("Z")을 예시한 개략도이다.
방전 램프 조명 장치("A")(자동차용 고휘도 방전 램프 조명 장치)가 자동차와 같은 차량("Z") 상에 탑재되고, 차량("Z")의 헤드라이트로서 역할하는 고휘도 방전 램프(La)를 켜도록 설계된다.
즉, 본 실시예에 따른 자동차용 고휘도 방전 램프 조명 장치는 제1 내지 제4 실시예 중 어느 하나에 기재된 방전 램프 조명 장치("A")를 사용하여 고휘도 방전 램프(방전 램프)(La)를 켠다. 다시 말해, 본 실시예의 자동차용 고휘도 방전 램프 조명 장치는 전술한 제1 특성을 사용한 방전 램프 조명 장치("A")에 의해 규정되며, 고휘도 방전 램프(La)를 켜도록 구성된다.
게다가, 차량("Z")에 탑재되는 방전 램프 조명 장치("A") 및 고휘도 방전 램프(La)가 자동차용 헤드라이트 장치("Y")를 구성한다.
즉, 본 실시예에 따른 자동차용 헤드라이트 장치("Y")는 제1 및 제4 실시예 중 어느 하나에 기재된 방전 램프 조명 장치("A")와 방전 램프 조명 장치("A")에 의해 켜지는 방전 램프(La)를 포함한다. 다시 말해, 본 실시예에 따른 자동차용 헤드라이트 장치("Y")는 전술한 제1 특성을 수반하는 방전 램프 조명 장치("A")와 방전 램프(La)를 포함한다. 방전 램프 조명 장치("A")는 방전 램프(La)를 켜도록 구성된다.
자동차용 고휘도 방전 램프 조명 장치와 자동차용 헤드라이트 장치("Y")에서, 방전 램프 조명 장치("A")는 전술한 제2 내지 제12 특성으로부터 선택된 하나 이상의 부가적인 특성을 포함할 수 있다. 또한, 방전 램프 조명 장치("A")는 전술한 제3 및 제4 특성 대신에 전술한 제13 및 제14 특성으로부터 선택된 하나 이상의 부가적인 특성을 포함할 수 있다. 더 나아가, 방전 램프 조명 장치("A")는 전술한 제10 및 제11 특성 대신에 제15 특성을 포함할 수 있다. 게다가, 방전 램프 조명 장치("A")는 전술한 제5 내지 제7 특성 대신에 제16 특성을 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 차량("Z")은 자동차용 헤드라이트 장치("Y")를 포함한다.
근래에, 자동차에서 생활 공간을 확보하고, 연료 효율의 개선을 위해 중량을 절약하기 위해, 엔진 룸이 다운사이징되는 경향이 있으며, 그러한 다운사이징은 엔진 룸의 온도를 증가시킬 수 있다. 또한, 엔진 룸은 고열량을 갖는 엔진이 장착되므로, 엔진 룸의 온도는 더 증가하는 경향이 있다.
자동차용 헤드라이트 장치("Y")에 사용되는 방전 램프 조명 장치("A")는 이 엔진 룸에 설치되며, 회로 보호를 위해 부하의 이상의 발생에 응답하여 회로 동작을 종료하는 안전장치 기능을 가져야 한다. 요약하면, 방전 램프 조명 장치("A")는 고온 환경에서 큰 로버스트니스를 가져야 한다.
이러한 점에 있어서, 제1 내지 제4 실시예 중 어느 하나에 따른 방전 램프 조명 장치("A")를 사용하면, 이상(예컨대, 접지 고장)에 의해 초래된 열적 스트레스로 인해 그렇지 않으면 발생하게 될 회로 파괴를 성공적으로 방지할 것이다. 게다가, 방전 램프 조명 장치("A")는 간략화된 회로 구성으로 상기 효과를 발생시킬 수 있으므로, 방전 램프 조명 장치("A")를 다운사이징할 수 있다.

Claims (19)

  1. 방전 램프에 인가된 AC 전압으로 규정된 구동 전압의 측정값을 기초로 하여 이상(abnormality)이 발생했는지의 여부를 판정하는 이상 판정 프로세스를 실행하도록 구성된 제어기를 포함하는 방전 램프 조명 장치로서,
    상기 제어기는, 상기 이상 판정 프로세스에서, 상기 구동 전압이 대칭성이 결여된 비대칭 상태가 미리 결정된 기간 동안 발생했는지의 여부를 판정하도록 구성되며;
    상기 제어기는, 상기 비대칭 상태가 상기 미리 결정된 기간 동안 발생했다고 결정하면, 이상이 발생했다고 결정하도록 구성되는, 방전 램프 조명 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 구동 전압의 극성 반전 이전에 얻은 측정값으로 규정된 제1 측정값과 상기 구동 전압의 극성 반전 이후 얻은 측정값으로 규정된 제2 측정값 중 하나의 절대값이 상기 제1 측정값 및 상기 제2 측정값 중 다른 하나의 절대값보다 큼을 인식하면, 상기 비대칭 상태가 발생했다고 결정하도록 구성되는, 방전 램프 조명 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어기는,
    각각의 상기 제1 및 제2 측정값의 절대값 중 더 큰 것의 각각의 상기 제1 및 제2 측정값의 절대값 중 더 작은 것에 대한 비를 계산하며;
    상기 비가 임계치 이상임을 인식하면, 상기 비대칭 상태가 발생했다고 결정하도록 구성되는, 방전 램프 조명 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 임계치는 1.5 이상인, 방전 램프 조명 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어기는,
    각각의 상기 제1 및 제2 측정값의 절대값 사이의 차이를 계산하며;
    상기 차이의 절대값이 임계치 이상임을 인식하면, 상기 비대칭 상태가 발생했다고 결정하도록 구성되는, 방전 램프 조명 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 임계치는 상기 방전 램프의 정격 램프 전압의 1/2 이상인, 방전 램프 조명 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 비대칭 상태가 상기 미리 결정된 기간 동안 계속됨을 인식하면, 상기 비대칭 상태가 상기 미리 결정된 기간 동안 발생했다고 결정하도록 구성되는, 방전 램프 조명 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 미리 결정된 기간은 상기 방전 램프의 점화(start-up) 기간의 길이와 같은 길이를 갖는, 방전 램프 조명 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 미리 결정된 기간은 10초 이상인 길이를 갖는, 방전 램프 조명 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 비대칭 상태의 발생 횟수가, 규정된 기간의 경과 전에 미리 결정된 횟수 이상임을 인식하면, 상기 비대칭 상태가 상기 미리 결정된 기간 동안 발생했다고 결정하도록 구성되는, 방전 램프 조명 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 방전 램프 조명 장치는 AC 전압을 상기 방전 램프에 인가하는 기능을 갖는 조명 회로부를 더 포함하며,
    상기 제어기는 상기 조명 회로부를 제어하여 상기 방전 램프에 공급된 전력을 조정하도록 구성되는, 방전 램프 조명 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 조명 회로부는,
    외부 전원으로부터의 전력 사용에 의해 DC 전력을 생성하도록 구성된 전력 변환기;
    상기 전력 변환기에 의해 생성된 DC 전력의 사용에 의해 AC 전압을 상기 방전 램프에 인가하도록 구성된 인버터;
    상기 방전 램프에 인가된 전압을 측정하도록 구성된 전압 검출기; 및
    상기 방전 램프를 통해 흐르는 전류를 측정하도록 구성된 전류 검출기를 포함하며,
    상기 제어기는, 상기 전압 검출기의 측정값과 상기 전류 검출기의 측정값을 기초로 해서 상기 전력 변환기에 의해 생성된 DC 전력을 조정하도록 구성되는, 방전 램프 조명 장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 제어기는, 이상이 발생했다고 결정하면, 상기 방전 램프에 공급된 전력을 미리 결정된 값으로 강하하도록 구성되는, 방전 램프 조명 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제어기는 상기 방전 램프에 공급된 전력을 점진적으로 감소시키도록 구성되는, 방전 램프 조명 장치.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 조명 회로부는 DC 전압을 상기 방전 램프에 인가하는 기능을 가지며,
    상기 제어기는, 이상이 발생했다고 결정하면, 각각의 상기 제1 및 제2 측정값의 절대값 중 더 큰 것에 대응하는 극성과 동일한 극성을 갖는 DC 전압을 상기 방전 램프에 공급하는 방식으로 상기 조명 회로부를 제어하도록 구성되는, 방전 램프 조명 장치.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 방전 램프가 상기 점화 기간의 상태로부터 안정된 조명 기간의 상태로 변화한 후, 상기 이상 판정 프로세스를 시작하도록 구성되는, 방전 램프 조명 장치.
  17. 청구항 1에 기재된 방전 램프 조명 장치에 의해 규정되고, 고휘도 방전 램프를 켜도록 구성된 자동차용 고휘도 방전 램프 조명 장치.
  18. 방전 램프; 및
    청구항 1에 기재된 방전 램프 조명 장치를 포함하며,
    상기 방전 램프 조명 장치는 상기 방전 램프를 켜도록 구성되는, 자동차용 헤드라이트 장치.
  19. 청구항 18에 기재된 자동차용 헤드라이트 장치를 포함하는 차량.
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