KR830002716B1 - 조명 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

조명 장치

제1도는 아아크 방전램프를 주광원, 대기용광원 그리고 소형의 전력공급원을 사용하며 통상의 램프 소켓에 접속하기에 적합한 새로운 조명장치를 도해한 도면.

제2도는 본 조면장치의 전기회로도.

제3도는 정상 조명시이퀀스에 있어서 아아크 방전램프 및 대기용 필라멘트 등의 상태와 그에 따라 에너지공급의 필요성을 작성한 조명장치의 5가지 상태를 도시한 표.

제4도는 전력공급장치의 일부가 되는 페라이트 트랜스를 도시한 도면.

본 발명은 백열광원과 기능적으로 유사하게끔 설계된 조명장치에 관한 것으로서, 특히 주광원이 대기용의 필라멘트식 광원에 의해서 보조되는 아아크 방전램프로 되어있으며, 소형의 고주파 전력공급장치를 구비하여 통상의 110볼트 60헬즈의 전원으로부터 필요한 에너지를 발생하는 조명장치에 관한 것이다.

통상적으로, 백열램프에 있어서는 공급되는 전기에너지의 대부분이 열로 변환되고 10% 이하의 작은 부분만이 가시광으로 변환되므로, 에너지적인 면에서 볼때, 전기에너지로부터 광으로의 변환효율이 높은 조명장치가 강력히 요구되어 왔다.

따라서, 이러한 요구를 충족시키는 일예의 조명장치로서는 백열광의 조명효율보다 2 내지 3배의 조명효율을 갖는 형광램프등을 들수 있는데, 이같은 장치는 그의 특성 때문에, 전반적인 응용에 있어 제약을 받으며, 또한 전력공급의 면에서 안정기로 인해 초기의 비용이 높으며, 게다가, 형상에 있어서도 길게 되어야만 한다는 단점이 있다. 한편, 다른 대용품으로서 고압방전램프, 예를들어 고압금속증기램프를 들수 있는데, 이같은 고압방전램프는 백열램프보다 6배의 효율을 갖고서, 고전력장치에 이용이 가능하나, 고가의 전력장치를 필요로 하므로, 그의 응용에 있어 가로등 및 상업용의 조명에만 한정되고, 가정용의 조명으로서는 적당하지 않다. 근래에 와서, 대형의 램프와 대등한 효율을 갖는 소형이며 전력소비가 작은 금속 할라이드램프가 제안되고 있는데 이러한 램프는 대기용의 조명에 대해, 그리고 두 광원에 관한 각종의 전기적인 요구조건의 충족에 대해 저가의 대책이 강구될 수 있다면 백열램프에 대해 에너지효율이 양호한 대용품으로 될 수 있다.

고주파전력장치에 있어서는 비포화식의 조작을 위해 제어되는 페라이트 트랜스 및 트랜지스터 스위치가 대단히 중요한 요소로 된다. 이러한 전력공급장치는 직류성분을 정적, 즉 비가동부품에 의해 교류성분으로 변환하기 때문에 정적 인버터로 불리운다. 이같은 부류의 인버터 및 페라이트 트랜스는 미합중국 특허 제3,914,680호, 제4,002,390호 및 제4,004,251호가 참조된다.

본 발명의 목적은 신규한 조명장치를 제공하고자 한 것으로, 본 조명장치에서는 에너지 효율이 양호한 금속증기방전램프가 주광원으로서 사용되고, 주광원은 대기용의 필라멘트식 광원에 의해 보조되며, 대기 용광원의 필라멘트는 방전램프용의 저항성 안정기로서의 역활을 한다.

본 조명장치는 또한 직류전력공급장치 및 동작용의 회로망을 구비하고 120볼트 60헬즈의 에너지가 주램프 및 대기용램프의 동작에 필요한 형태로 변환되게 한다. 그리고 주램프 및 대기용필라멘트는 단일의 유리외주부내에 내장되며, 직류공급장치 및 동작회로망은 어떤 작은 케이스내에 내장되며, 상기 케이스에는 유리외주부가 부착되고, 이 케이스는 본 조명장치를 통상의 램프소켓에 삽입하기 위한 "에디슨" 베이스("Edison" base)를 갖는다.

간단히 말해서, 본 신규의 조명장치는 백열램프와 기능적으로 유사하나, 전력을 보다 효율적으로 사용하여 광을 발생한다.

본 조명장치의 직류 전력공급장치는 정류기, 전형적으로는 브리지 정류기를 구비하여 교류를 직류로 변환하고, 또한 캐패시터를 구비하여 리플을 감소시킨다.

한편, 본 조명장치의 동작회망은 인가전압과 더불어 저항치가 증가하는 저항소자(예로서, 대기용램프의 필라멘트), 트랜스 및 트랜지스터 스위치를 구비하며, 또한 주램프의 전기적 상태에 응동하여 주램프의 준비(warm-up) 및 통상의 동작중에 제1상태(오프)에 스위치를 유지한과 동시에 주램프의 다른 상태에 있는 제2상태(간헐동작)에 스위치를 유지하는 장치를 구비한다.

동작용회로망의 소자들은 스위치가 오프되어 있을때에 주램프를 구동시키고 안정화하기 위해 저항성소자와 주램프에 직류전류를 공급하기 위한 직류공급원에 상호 접속된다. 스위치가 간헐적으로 동작되면 전류는 맥동하는 형태로 저항소자에 공급되어 대기용의 광을 발생하며, 또한 교번하는 형태로 트랜스의 입력에 공급되어 주램프를 시동한다.

주램프 상태의 반영인 동작용회로망의 전압 및 전류에 관한 센서는 주램프의 예비점화, 점화 및 글로우(glow)으로부터 아아크로의 전이를 통해 간혈적인 스위칭동작을 유지한다.

열이온의 방출(준비 : warm-up)이 발생하면, 간헐적인 스위칭동작이 종료되고, 직류전류가 대기용 램프를 통해 흘러 주램프가 시동된다.

동작용 회로망은 주램프의 시동과정으로 부터 초기의 준비과정으로의 전이중에 거의 일정한 대기조명을 유지함과 동시에, 예비점화로부터 최종적인 동작까지 주램프의 광범위한 이종의 요구조건을 만족케 한다.

장치의 소형화는 전기적인 가청주파수 이상의 사용에 의해 행해지므로 효율이 양호하며, 페라이트 트랜스의 소형화가 가능하고, 후술될 바와 같이 효율이 양호한 고체회로의 소형화가 가능하다.

동작회로망을 특히 고찰하면, 저항소자 및 스위치는 직류공급원의 양단간에 직렬로 접속되고 제1캐패시터, 트랜스의 1차 주권선 및 수위치는 직류공급원의 양단간에 있는 스위치에 직렬로 접속되며, 제1캐패시터와 1차 주권선의 직렬접속체는 제1저항소자에 의해 분로된다. 스위치의 간헐동작은 대기조명에 대한 맥동전류와 주램프에 대한 교번전류를 제공한다.

제1 캐피시터는 트랜스 1차측에서의 직류의 흐름을 방지하여, 불필요한 전력소비를 감소시킨다.

트랜스는 일단부가 1차 권선에 접속되고, 타단부가 제2캐패스터를 통해 가스방전램프의 애노우드에 접속된 2차 출력권선을 갖는다. 하나의 다이오드는 직류 공급원으로 부터의 직류전루가 필라멘트 저항을 통해 주램프에 스위치의 오프시 흐를 수 있도록 극성화되어 있다. 스위치가 건헐적으로 동작되면, 출력회로는 주램프에 공급되는 변환된 교번출력을 정류한다.

주램프 응답장치는 주램프의 전류를 감지하는 소자, 전압을 감지하는 소자 및 감지된 성분들의 양적인차에 응동하여 스위치를 제거하기 위한 트리거 발진기가 구비하는데, 이들 감지소자들은 램프의 캐소드와 직류공급원의 기준단자(-)에 접속된 주전류 감지저항 및 권선의 상호 접속점과 직류 기준단자간에 접속된 분압기이다. 권선의 상호접속점에 나타나는 전압은 스위치의 간헐동작에 있어서 주램프에 의해 입력회로에 생성된 부하를 반영함과 동시에, 스위치의 오프상태시에 램프전압을 반영한다. 감지된 전압들은 접합트랜지스터의 베이스전극 및 에미터전극에 제각기 공급된다. 접합트랜지스터는 완화발진기의 형태로 입력접합부의 양단간에 있는 개패시터에 접속된다. 발진기의 지속기간은 캐패시터의 충전속도에 영향을 끼치는 감지된 전압차의 함수이다. 완화발진기는 트랜스 궤환의 도움으로 피이크된 트리거 펄스를 발생하여 고체장치 스위치를 도통시키고 또한 접합트랜지스터를 도통시킨다.

트랜지스터 스위치는 트리거 발진기로 부터의 트리거 펄스에 의해 도통상태로 된 후, 일정기간 동안 도통상태를 유지한 후에 자체적으로 비도통상태로 된다. 이같은 자체적인 비도통상태로의 변환은 스위칭 트랜지스터에 접속된 한쌍의 궤한권선에 의해 달성된다.

한쌍의 궤환권선에 의해 제공되는 궤환은 트랜스코어에 있어서 자속의 레벨이 예정의 레벨이 이를때 도통을 원조하는 상태로 부터 도통을 금지하는 상태로 되게한다.

이같은 자속의 레벨은 트랜스의 주권선에 있어서 스위치로 제어되는 전류에 기인한 것이다.

트리거 발진기는 주램프의 상태에 응동하여 트랜지스터 스위치를 제어한다. 초기에 조명장치에 에너지가 공급된 때, 제2램프전류는 영이고, 감지된 전압은 최대이며, 트리거 발진기는 온상태로 되어 간헐적인 스위치 동작을 일으킨다. 이 같은 간헐적인 스위치동작은 램프전류가 초기의 준비동작에 상응하는 커다란 초기값에 이르고, 권선 상호접속점의 전압이 초기의 준비동작에 상응하는 낮은 전압으로 될 때까지 지속된다.

스위치는 램프의 전류가 통상의 동작전류보다 작은 임의의 값 이하로 떨어지지 않고, 전압이 통상의 전압보다 큰 임의의 값 이상으로 상승하지 않는 한, 준비상태로 부터 최종적인 상태까지 오프위치를 유지한다. 상기와 같은 이탈은 램프가 과도적인 낮은 전압선로 상태에 응동하여 트리거가 재시동되므로써 램프가 점멸될 때 일어난다.

동작용 회로망을 간헐적인 상태에 있게하고 또한 직류상태에 있게하는 시기를 설정하는 전술한 장치들외에도, 동작용회로망은 대기 필라멘트와 아아크 방전램프의 비유사 필요성에 대해 적절히 응동하기 위해 예비점화기간과 주램프의 글로우로부터 아아크로의 전이기간을 구별하는 장치를 갖는다. 동작용 회로망의 응답은 예비점화중의 50KHz로부터 글로우로 부터 아아크로의 전이중의 35KHz로의 스위칭 속도변화를 포함한다. 스위칭 속도가 높아지면 트랜지스터 스위치에 대한 평균 온도시간도 높아져 대기 필라

"방전램프" 또는 "아아크 방전램프"의 용어는 이온화가 가능한 가스, 증기화가 가능한 금속, 증기화가 가능한 금속염을 통해 방전이 발생하는 램프를 특징화하게끔 변환 가능하게 사용된다. 본 발명의 소정의 특징이 금속할라이드 램프의 사용에 적용되는 한, 본 발명의 원리는 아아크 방전램프류에 이용가능하다.

이하, 본 발명은 도면을 참조하여 상세히 설명될 것이다.

제1도에 통상의 저주파(50 내지 60헬즈)교류 전원에 의해 작동하는 신규한 조명장치를 도시한 것으로, 본 조명장치는 광을 발생하는 램프구조체와, 램프구조체에 전력을 공급하는 전력공급장치를 구비하며, 이 조명장치의 어떤 요소들은 이중의 광발생 및 안정화기능을 갖는다. 램프구조는 고효율의 아아크 방전램프(11) 및 필라멘트 저항소자(12),(13)를 내장하고 있는 유리외주부(9)를 구비한다. 저항소자(12),(13)는 아아크 방전램프를 안정화하는데 사용되는 전력공급원의 전기부품으로서, 특히 소자(12)는 보

본 조명장치는 설계에 있어 경제적이고 가정용 조명에 적당한 효율적이고 쉽게 조정되는 광원을 제공한다. 효율적인 동작은 아아크 방전 램프를 주광원으로 사용하는 것에 의해 따른다. 아아크 방전램프의 단위 전력당 광속은 백열등의 광속보다 4 내지 6배 크며, 만일 전기적으로 비효율적인 저항 안정화가 채택될지라도 효율은 적어도 가정용 형광장치에 비길만하다. 저가인 대량 생산부품의 수를 최소로 선정하는 것에 의해 본 장치의 초기의 비용은 통상의 형광장치와 견줄만하며, 백열램프와 비교해 볼 때, 본 신규조명장치의 수명기간중의 전력 절약은 초기의 높은 비용을 충당하고도 남는다.

본 신규 조명장치는 제1도에 도시되었듯이, 백열전구의 통상의 크기를 가지며, 전력공급장치는 베이스(14)와 램프장치 구조체간의 공간을 차지한다. 백열램프에 있어서, 이 공간, 즉, 램프의 목부분에 상당하는 공간은 보통 필라멘트 지지구조체가 차지한다. 본 램프구조체의 유리외주부(9)는 대략 원통형이다.

본 조명장치의 길이 및 직경도 백열램프와 거의 같다.

본 조명장치는 백열램프와 같이 커지고, 재시동되며 혹은 꺼지는 한편 보통 아아크 방전램프에 영향을 미치는 선로의 과도현상에 민감하지 않다. 아아크 방전램프의 시동시에 보통 일어나는 광발생의 지연은 외주부(9) 내에 들어있는 보조백열소자(12)를 사용하여서 덜 불쾌하게 하였다. 모든 램프동작의 모든 단계에 있어서, 본 램프구조체가 발생하는 광은 거의 동일위치로 부터 발생되며 강도와 색균형이 대략 같도록 유지된다. 이와 같은 특징은 아아크 방전램프가 저온시동 후에 완전한 조명에 도달할 때까지

램프구조체의 소자배치는 제1도에 양호하게 도시된다.

아아크 방전램프(11)와, 60와트 필라멘트 저항(12)과, 40와트 필라멘트저항(13)은 모두 단일의 큰 유리외주부(9) 안에 내장된다. 소자(11) 내지 (13)는 램프구조체의 베이스내에 봉입되는 리이드선상에 지지된다. 외주부(9)를 채우는 가스는 통상의 백열램프에 적합한 불활성 가스이다. 방전램프(11)는 정적극, 즉, 베이스 근처의 하방에 있는 애노우드 및 부전극, 즉, 베이스로부터 멀리 떨어져 상방에 있는 캐소드를 갖는다. 이들 두 전극은 외부형상이 원통형인 1.27cm의 직경을 갖는 작은 석영용기의 단부내에 봉입된다.

아아크 램프의 내부에는 특별히 도시되어 있지 않으나, 이온화성 혼합물로 채워진 구형 혹은 타원형의 중앙실이 포함되어 있다. 이온화성 혼합물로서는 아르곤, 이온화시동용가스, 수은(가열시 증기로 됨), 증기화 가능한 금속염(예로서, 나트륨 및 스칸듐 옥화물)을 들수 있다. 동작시, 아아크는 중앙실을 통해 조명을 생성하는 전극들간에 형성된다. 전술한 저전력램프는 금속 할라이드 램프 또는 금속증기램프로서 언급된다.

광발생은 방전램프(11)와 필라멘트 저항(12) 사이에 할당된다.

필라멘트 저항(12),(13)는 아아크 방전램프용의 저항안정화를 제공한다. 통상의 "최종동작" 조작에 있어서, 필라멘트 저항(12)(어두운 경우에는 13)은 방전램프에 흐르는 전류를 전도하나 주된 광발생은 방전램프에서 일어난다. 주방전램프의 시동 또는 재시동 및 준비에 있어서, 필라멘트 저항(주로 12)은 보조조명을 발생한다. 어두운 경우의 동작시에서는 전류가 평탄하게되고 그에 따라 방전램프의 밝기는 전류통로에 대한 저항(13)의 부과에 의해 감소된다.

본 조명장치의 또다른 특징은 우발적으로 자외선이 발생되는 것을 방지하는 것이다. 방전에 의해서는 실제 자영선이 발생된다. 방전램프내의 전극의 온도는 상당히 높아야만 하기 때문에, 외주부는 석영으로 만들어야 한다. 석영은 높은 온도에서의 작동이 가능하지만 또한 자외선을 투과한다. 자외선 방출은 자외선을 흡수하는 유리외주부의 사용에 의해 방지된다. 유리외주부가 파손되는 경우, 방전 램프의 계속적인 작동과 계속적인 자외선의 방사의 가능성은 아아크 방전램프를 저항 필라멘트(12),(13)와 직렬

필라멘트는 램프 작동중에 높은 온도에서의 작동에 의해 유리외주부가 파손되는 것으로 인해 방호용의 가스체에 소멸이 있으면 파괴되어서 램프가 더 이상 작동되는 것을 막는다. 이와같이, 사용자는 가스봉입이 파괴되는 경우, 주램프의 순간적인 소광에 의하여 자외선 방출로부터 보호된다.

아아크 방전램프는 통상의 사용에 있어서 몇가지 독특한 상태를 나타내며 각 활성상태는 독특한 에너지 공급을 필요로 한다. 실제적인 관점에서, 아아크 방전램프는 페이스(phase)(Ⅰ-Ⅲ)로 명명되는 3가지의 기본적인 활성상태와 비활성상태를 갖는다.

페이스 Ⅰ의 경우 점화가 일어난다. 점화시간은 보통 1초 또는 2초 미만이며, 종종 훨씬 짧다. 이것은 적절히 높은 전압에 의해 아아크 방전램프 내에 수용된 가스의 "전기적인 브레이크 다운(Break down)"이 최대의 램프전압 강화를 개시하게끔 하는데 필요한 시간이다. 이 후자의 상태는 또한 "글로우 방전"을 확립하는 것으로서 참조된다. 정의를 목적으로, 점화는 예비점화와 구별되었다. 예비점화는 점화에 대해 선행하는데, 그의 지속시간은 주어진 방전램프와 전력공급장치에 의하여 예측할 수 있으며, 램프내의 조건이 물리적으로 최적의 상태가 아니어서 점화가 부적당하게 되는 기간이다.

예비점화는 아래에서 논해질 것이다.

점화기간은 원리적으로 예비 점화기간으로부터 구별될 수 있는 점화기간의 대부분을 구성하는 지연기간과, 초기방전과 관련된 대단히 짧은 10^-6초 내지 10^-3초의 상승기간으로 이루어진다.

점화지연은 램프가 통상의 주위 조건하에 있다고 가정하면, 이는 통계적 평균치를 갖는 기간으로서 설계에 의하여 1초나 2초 미만이다.

점화지연은 부분적으로 방전의 전위를 순간적으로 감소시키는 임의의 격리된 자연적인 이온의 발생에 기여하고, 부분적으로는 점화 전압의 특성에 기여한다. 점화전위가 유지된다면, 점화지연이 펄스화된 점화의 경우보다 낮다고 예상되며, 이 낮은 전압이 사용될 수 있다. 점화전압이 펄스화되면, 인가전압과 임의의 자연발생적인 이온화간의 일치에 의해 점화순간이 정해진다. 이와 같은 일치가 예상되는 시간지연은 점화펄스가 짧아짐에 따라 증가된다.

위에서 나타난 바와 같이, 점화지연은 시동을 실제적으로 확립하기 위하여 1초 또는 2초 미만이어야 한다. 점화전위의 증가나 혹은 점엇펄스의 지속시간의 증가는 점화지연을 축소시킨다. 최소전압과 최소지속기간의 점화펄스가 필요한 경우, 제2광원으로부터 아아크 방전 램프로의 조사는 필요한 전압의 수백 볼트의 강하를 일으킬 수 있으며, 마이크로 초 지속기간의 점화펄스를 유지하는 직류전위의 대용으로 하는데 이용케한다.

방전의 상승기간은 점화의 짧은 종단부분에 있다. 아아크 방전램프는 1000 내지 2000볼트의 점화전압에서 브레이크 다운되어, 램프 전압을 15볼트로 급격히 강하시킬 것이며, 램프는 그 다음 내포된 가스의 이온화레벨이 증가하고 글로우로 부터 아아크의 전이가 개시됨에 따라 보통 낮은 전압에서 램프는 두번째로 재점화된다.

페이스 Ⅰ의 경우, 여기서 생각하는대로 설계된 램프는 점화에 대해 마이크로 초의 지속기간을 갖는 펄스를 사용하는 1000 내지 2000볼트의 전압음 필요로 한다. 점화기간동안 필요한 전력은 적다.

페이스 Ⅱ, 즉, 글로우로 부터 아아크로의 전이는 1/10초에서 2초까지 연장되며, 오래 유지되는 이온화 레벨 및 낮은 최대전압에 의해 특징화된다. 페이스 Ⅱ가 시작하면, 방전은 불안정하여, 최대치와 최소치간에서 요동하고, 방전전압은 계속하여 강화되어 15볼트 근처에서 최소가 된다. 가스도통의 평균레벨이 증가함에 따라 최대 램프전압은 떨어지고, 소비전력은 증가하며 램프내의 온도가 증가한다. 최대 램프 전압이 200 내지 400볼트 근처까지 떨어지면, 더욱 실제적인 에너지(특히 2 내지 4와트)가 금속증기 램프에 필요하게 된다.

페이스 Ⅲ는 캐소드 부분이 열이온 방출온도에 이를 때 발생하는 아아크의 형성과 함께 시작된다. 페이스 Ⅱ로부터 패이스 Ⅲ으로 현저히 이행되면, 방전 전압은 그의 불안정한 특질을 잃으며, 약 15볼트의 초기치에 유지된다. 패이스 Ⅲ에서, 유지되는 낮은 램프 임피던스가 나타나며, 지나친 과열을 방지하기 위해 전류제한용의 안정기가 필요하다. 패이스 Ⅲ의 개시점에서, 램프의 전력소모는 10 내지 15와트이며 상당한 광이 발생되기 시작한다.

준비기간은, 패이스 Ⅲ의 초기부분으로, 보통 30초 내지 45초 지속된다. 준비기간동안, 램프는 완전 작동온도에 이르며 내포된 가스는 높은 최종압력에 이른다. 램프에 걸리는 전압은 87볼트의 값까지 증가하며 램프의 콘덕턴스의 감소가 수반된다. 최종적인 동작상태가 될 때, 램프는 최대전력(특히 32와트)을 흡수하여 최대의 광출력이 생긴다.

예비 점화기간은 표준 주위조건에서 영의 공칭 최소치를 가지며 아아크의 실패 및 고온재 시동의 필요시 45초 내지 60초간의 최대치를 갖는 가변기간이다. 램프의 통상 동작중에 에너지가 공급되지 않으면 램프는 단기간 상승된 온도 및 높은 가스압력상태에 있게 된다.

램프가 열동작상태에 있을 때 아아크를 다시 일으키려면, 필요 전위는 저온점화 때의 크기보다 커야 한다(예를 들어 10 내지 30킬로볼트). 램프의 열시정수는 열동작상태로 부터 통상전압(1 내지 2킬로볼트)이 다시 아아크를 일으키는 점까지 냉각시키는데 필요한 시간이 45초 내지 4분으로 되게한다.

보조조명은 고온 재시동을 위한 준비기간 및 예비 점화기간 중에 사용자에게 특히 중요하다. 정상적인 저온 점화개시를 가정하면, 예비점화 및 점화는 1초 또는 2초동안 지속된다. 그리고, 아아크 방전램프는 무시할 수 있을 정도의 광만을 발생하므로 대기조명이 바람직하다. 글로우에서 아아크로의 전이기간은 약 2초에 달하며 동일 이유로 보조조명이 필요하다. 30초 내지 45초 지속되는 준비중에 방전램프의 광출력은 대단히 낮은 값으로부터 정상값으로 증가하며, 보조조명은 바람직하게는 역의 의미로 가감되는 것이 불가결하다. 최종동작의 상태에서는 보조조명이 불필요하다 .고온재시동이 필요하면, 아아크의 회복에 필요한 시간은 4분 이내가 요구되며, 보조조명이 또한 불가결하다. 대기조명이 준비 및 고온 재시동 기간중에 특히 필요로 되는한 시동 또는 재시동의 처리를 통해서 조명의 완만함이 바람직하며, 대기조명은 예비점화로부터 초기 준비까지 대략 일정하도록 조절된다.

아아크 방전램프 및 대기 광발생 필라멘트의 적절한 동작 전력은 제2도에 도시된 전력 공급장치에서 공급된다. 방전램프가 최종적인 동작상태가 될때, 전력공급 장치는 약 145볼트의 직류 에너지를 저항안정화와 함께 공급한다. 안정화는 램프의 전압을 87볼프까지 낮추며 동작전력을 32와트에 고정시킨다. 이 기간중 전류는 필라멘트를 상승된 온도로 유지하기에 충분하나 필라멘트에 의미있는 광을 발생하기에는 충분하지 않게끔 필라멘트(12)를 통하여 흐른다.

예비점화 및 점화에 있어서, 전력공급 장치는 고주파 교류성분을 가진 일련의 고주파 일방향성 펄스를 발생한다. 초기에 50킬로헬즈 반복속도로 발생하는 일방향성 펄스는 필라멘트 저항에 거의 전 전력을 공급한다. 동시에 교류성분은 변압되고 정류되어 점화를 위하여 아아크 방전램프에 인가된다. 이것은 1600볼트의 피이크대 피이크값으로서 낮은 전력레벨에 있다.

전전력 대기조명용의 고주파펄스들은 연속적이며, 한편 아아크 방전등에 쓰이는 고주파전력은 200내지 400볼트의 최대치를 거치면서 9와트까지 증가된다. 이러한 사용전력의 증가는 펄스 반복속도에 있어서 3킬로 헬즈로의 감소에 응동하는 램프상태에 의하여 이루어진다. 사용전력의 증가는 금속증기램프가 준비동작으로 시뢰성있게 전이되는 것을 보장한다.

준비가 행해지면, 전력공급장치의 고주파동작은 끝나고 전력공급 장치는 120헬즈의 리플에 좌우되는 직류출력을 발생한다. 이 직류 출력은 아아크 방전램프 및 필라멘트 저항 모두에 인가된다. 필라멘트 저항의 준비개시시의 역활은 아아크 방전램프를 안정화하는 동안 전광출력을 발생하는 것이다. 안정화는 아아크 방전램프의 초기 전력소모를 아아크 전압이 약 12볼트로 보유지지한다. 준비가 계속되면, 필라멘트 저항에 의하여 발생되는 광은 아아크램프에 의하여 발생되는 광이 증가하는 경우 무시할 수 있을 정도

제2도에 회로도로서 도시된 조명장치에는 주요소자로서 아아크 방전램프(11),120볼트 60헬즈의 교류를 직류로 변환하는 직류전력공급장치(14,15,16), 직류전력공급장치에 의하여 공급되는 전기에너지를 램프구조체의 동작에 필요한 형태로 변환하는 동작용 회로망(17내지 36)과, 동작용회로망에 있어서 안정화 기능을 수행하는 필라멘트 저항을 갖는다(저항 (12)은 대기광의 발생에 관계된다). 조명장치에는 방전램프, 대기광원 및 동작용회로망의 상태로 특징화되는 5가지의 동작상태가 있다. 앞의 설명을 요약한, 이들 상태는 제3도에 도시된다.

발진회로의 직류전력 공급회로는 통상의 것과 같다. 전파정류브리지(15)의 교류 입력단자에는 2개의 입력접속을 통하여 120볼트 60헬즈의 교류전원으로부터 에너지가 공급된다. 브리지의 정출력 단자는 직류공급원의 정출력단자로되고, 브리지의 부출력단자는 직류공급원의 공통 혹은 기준출력단자로 된다. 필터 캐패시터(16)는 교류공급원의 출력단자간에 접속되어 교류의 리플을 감소시킨다. 아아크 방전램프(11)의 통상의 동작조작중의 직류전력 출력은 1/3암페어 전류에서 145볼트로서, 약 50와트의 출력전력을 발생하는데, 그중 32와트는 램프에 사용된다. 고온 재시등중, 조명장치에 의해 직류전력공급에 필요로되는 전력은 대략 60와트이며, 아아크 방전램프의 준비중에 최대 필요로되는 전력은 약 75와트이다.

직류전원에서 전력을 끌어내며 그 다음에 램프구조체에 에너지를 공급하는 동작용회로 망은 다음과같이 연결된 소자들로 구성된다. 필라멘트 저항(12),(13), 다이오드(17), 아아크 방전램프(11) 및 램프전류 감지저항(33)은 열거된 순서대로 직류전원의 정단자와 공통 단자사이에 감지저항(33)은 열거된 순서대로 직류전원의 정단자와 공통 단자사이에 직렬로 연결된다. 스위치(18)는 필라멘트 저항(13)을 분로하여, 열렸을때 방전램프를 어둡게하고 닫혔을때 어둡지 않게 작동한다. 직류전원으로 부터 방전램프에 전류가 흐르기 쉽도록 극성화된 다이오드((17)는 애노우드가 저항(13)의 한 단자에 결합되고 캐소드가 가스 방전램프(11)의 한단자에 결합된다. 필요에 의하여 극성화되는 방전램프는 애노우드가 다이오드(17)의 캐소드에 결합되며 캐소드가 전류감지저항(33)의 한 단자와 결합된다.

동작회로망의 설명에 계속해서, 전력트랜지스터(19)와, 승압트랜스(20)와 수동부품(28),(28)으로 구성되는 트리거식 단안정 고체장치의 스위치가 제공된다. 전력트랜지스터에는 베이스, 에미터 및 콜렉터 전극이 있다. 승압트랜스(20)에는 고주파 동작(20)킬로 헬즈이상)을 위한 페라이트 코어와, 주 1차권선(21)과, 주 2차 권선(22)와, 1차 제어권선(23)과, 2차제어권선(24)를 구비한다.

설명될 제어권선은 페라이트 코어의 자기상태에 응동하여 단안정작용을 해서 코어의 완전포화를 회피하는 트랜지스터의 도통제어기능을 행한다. 주 1차권선의 점이 안찍힌 단자는 캐패시터(25)를 통하여 정전 원단자에 결합되며, 점이 찍힌 단자는 필라멘트 저항(12)와 (13)의 상호 접속단자(26)에 결합된다. 트랜스(22)의 주 2차권선의 점이 안찍힌 단자는 단자(26)에 연결되며, 점이찍힌 단자는 캐패시터(27)를 통하여 방전램프(11)의 애노우드에 연결된다. 스위칭 트랜지스터(19)의 애미터는 1차 제어권선(23)의 마크가 없는 단자에 결합된다. 1차 제어권선의 마크가 있는 단자는 아아크 방전램프(11)의 캐소드에 연결된다. 트랜지스터(19)의 베이스는 에노우드가 저항(29)을 통하여 공통 직류단자에 결합되는 클램핑 다이오드(28)의 캐소드에 결합된다. 2차제어권선의 마크가 없는 단자는 트랜지스터(19)의 베이스에 결합되고, 마크가 있는 단자는 애미터에 연결된다. 트랜지스터(19)의 베이스에는 각 도통 사이클을 시작하기위해 트리거 펄스가가 해진다.

동작용회로 망은 고체장치의 스위칭 트랜지스터(19)를 반복적으로 턴 온시키는 트리거 발진기를 관련부품과 더불어 형성하는 트랜지스터(30)에 의하여 완성된다. 트리거 발진기는 온오프됨과 더불의 아아크방전램프의 전기적인 상태로인한 전기적인 상태에 응하여 주파소가 시프트된다. 트랜지스터(30)는 애미터가 트랜지스터(19)의 에미터에 결연되고, 베이스는 캐패시터(31)을 통해 트랜지스터(19)의 베이스에 연결되고, 콜렉터는 저항(32)를 통하여 상호 접속단자(26)에 연결된다. 전압감지 분압기는 다이오드(17)의 애노우드와 트랜지스터(30)의 베이스사이에 연결된 저항(34) 및 트랜지스터(30)의 베이스와 공통 전원단자 사이에 연결된 저항(35)으로 구성되 어제공된다. 준비 및 최종적인 등작의 조작(모두 조명장치의 직류상태임)중에 다이오드(17)는 순발향바이어스되고, 트랜지스터(30)베이스의 분압기 출력전압은 램프전압의 직접적인 측도 가된다. 조명장치의 고주파 상태중에는 램프에 전력이 공급될때, 다이오드(17)가 역방향 바이어스되어, 분압기의 전압은 트랜스 회로에서의 아아크 방전램프의 부하효과를 반영함과 더불어 램프전입의 간접적인 측도가 된다. 트랜지스터(30)의 에미터가 가스 방전램프(11)와 직렬인 저항(33)의 비기준 단자에 접속된 것에 의해 트리거 발진기는 저항(33)에서의 램프전류에 비례하는 전압의 형태를 램프 전류에 응동하게 된다. 트리거 발진기는 상술된 방법으로 감지된 전압의 차이에 응동하도록 접속된다.

위치 감지스위치(36)는 램프가 정상위치에 있지 않으면 램프의 작동을 방지하도록 저항(35)과 병렬로접속된다.

앞에 나타난 바와 같이 동작용회로망은 조명장치의 복잡한 에너지 요구를 만족시킨다. 동작용 회로망은 주 아아크 방전램프의 감지된 상태에 응동하여 작용하고 제3도의 도표에 요약된 상태를 취한다. 이 도표는 램프의 어두운 동작이나, 과도현상 포획동작도 않는다는 점에 있어서 완전하지 못하다. 먼저 동작용회로망의 최종적인 동작상태를 보기로 한다.

조명장치의 최종 동작상태에서, 동작용회로망은 저항 안정화와 더불어 아아크 방전램프에 직류전력을 공급하고, 사용자의 선택에 의하여 아아크 방전램프를 어둡게 하는 것이 가능케 하며, 아아크 방전램프의 전류와 전압을 감시하여, 아아크의 초기 손상을 감지한다.

직류공급 전압은 120헬즈 리플의 15 내지 20퍼센트를 갖는다. 최종동작(램프가 어둡지 않은) 동안, 아아크의 전압은 87볼트로서 아아크 램프에서 32와트 소모되며 18와트는 주로 필라멘트 저항(12)에서 소모된다.

광촐력은 2200루멘으로 이는 거의 150와트의 삼로(three way) 백열램프에 의해 발생된다. 어둡지 않을때 145볼트의 직류전원(14,15,16)에서 공급되는 아아크 방전램프의 전류는 필라멘트 저항(12), 닫혀진 스위치(18), 다이오드(17), 램프(11) 자체 및 전류감지 저항(33)을 포함한 직렬통로를 통하여 흐른다.

램프의 동작점은 최종동작 상태의 약1/3암페어, 87볼트의 전압, 그리고 상기된 아아크 방전등의 특성 및 직류 공급장치의 출력전압에 의하여 정해진다. 다이오드(17)와 작은(2음) 저항(33)은 회로에 직렬로 연결된 다른 소자로서 전류에 무시할만한 영향을 미치며 소량의 전력을 소모한다.

램프는 최종동작 상태에서 장시간 20음 미만의 부저항을 나타내며, 전류가 적절히 제한되지 않으면 과대하게 전력을 소모하는 경향이 있다. 램프의 과대한 전력소면는 충분히 큰 정저항을 가지는 안정화 저항을 선정하는 것에 의해 방지될 수 있다. 필라멘트형의 안정화 저항(12)은 저온시에 10옴의 값을 가지며, 통상의 램프 동작전류에 의한 온도에서 약 200옴이 된다. 200옴의 안정화 저항은 안정된 동작점을 형성하여서 공급전압의 통상의 범위를 널어서는 램프의 과도소모를 방지한다.

선로 전압의 변화는 직류공급 전압에 영향을 미치며 아아크램프의 우발적인 강하에 있어 주되 위험을 초래한다. 과대한 선로전압은 오랫동안 지속되어도 과도한 가열을 초래할 뿐으로 심각하지 않으나, 감소된 선로전압은 짧아도 아아크가 소멸되게 한다. 작동상태에서, 직류공급장치는 15 내지 20퍼센트의 리플이 있는 직류출력 전압을 공급한다. 이것은 대략 50퍼센트의 리플을 램프전류내에 발생함과 더불어 8 내지 10퍼센트의 변화를 교류리플전압에 발생한다.

이와 같은 상태에서, 전력소모는 순간적으로 요동하다, 평균치가 적절하면, 순간적인 변화는 별로 증대하지 않다.

교류 선로전압이 20퍼센트 강하하고 교류 램프전압이 10퍼센트 상승한다면, 램프의 아아크에 공급전원으로부터 공급되는 전압보다 큰 전압이 필요할 때 순광이 생기고 램프는 꺼질 것이다. 선로 전압의 교류파형에 120사이클의 교류리플이 포함될 때, 공급전압의 최소는 급격한 곡이 되어 최대는 완만해진다.

램프에 요구되는 전압을 나타내는 곡선에는 날카로운 상향 피이크가 포함되는데, 피이크의 전후의 기울기는 점진적이다. 피이크는 공급전압의 최소에 관하여 120헬즈 사이클의 작은 일부만큼 지연된다. 강하하는 교류 공급전압이 곡선과 상승하는 교류램프의 필요조건에 관한 곡선은 공통값을 교차하겠지만 시간적으로 동일순간에서는 일치하지 않아 램프가 소광된다. 선로전압이 선로상의 과도적인 부하상태에 의하여 수 사이클동안 20퍼센트 떨어지면, 곡선은 비록 최소와 최대가 서로 변위되더라도 서로 교차할 것으로 예상된다. 교차가 일어나면, 아아크는 순간적으로 소광될 것이며, 만일 이온화말살이 일어나기 전에 다시 켜지지 않으면, 방전램프는 꺼질 것이다.

이 가능성은 과로현상포획회로에 의하여 감소되는데, 이 회로는 이온화말살이 발생하기 전에 램프를 재점화시킨다.

후에 설명될 과도현상 포획회로는 램프전류가 특히 50밀리암페어까지 내려갈때와 램프 전압이 10볼트까지 상승할 때의 모두에 반응하도록 설정되어야만 하며, 상기 상태는 램프가 거의 꺼질때 일어난다.

하강에 대한 회로의 감도는 필터 캐패시터(16)의 크기 증가에 의해 감소되어진다. 본 캐패시터의 크기(50마이크로파라드)는 부분적으로는 경제적인 면에서 그리고 부분적으로는 전체 크기를 작게할 필요에 의하여 정해진다. 이들 문제가 중요하지 않다면 용량이 약간 커져도 좋다.

10분지 1 이상의 증가는 회로의 입력측에 배치되는 스트레스의 관점에서 필요치 않다.

안정화 저항(12)은 충분히 높은 온도로 유지되어 글로우를 발생시키며, 글로우는 외주부에 구멍이 있는 경우 필라멘트를 파괴시키고 아아크 방전램프로의 전류를 끊어서 먼저 말한대로 사용자를 자외선 방사로 부터 보호한다. 어두운 모드에 있어서, 스위치(18)는 열리고 필라멘트 저항(13)이 주 전류통로의 일부로된다.

가스방전램프의 전류치는 1/3암페어에서 1/4암페어로 추가 직렬저항의 영향에 의하여 감소되며, 광출력은 대략 반으로 떨어진다. 그리고, 유리외주부에 손상이 생길 경우 전류레벨은 필라멘트 저항중의 하나를 파괴하기에 충분할 정도록 높으며 아아크램프의 전력공급이 중지된다.

아아크 방전등의 준비상태는 페이스 Ⅱ으로 제동이 걸리나 최종동작상태로 점차적으로 전이한다. 페이스 Ⅱ(즉 글로우에서 아아크로의 전이)에 있어서, 이온화상태는 이루어졌으나 램프의 평균전류, 전력소모 및 광출력은 낮고, 방전은 불안정하다. 준비기간의 시작과 함께, 방전은 안정화되어 평균전류, 전력소모 및 광출력의 증가가 일어난다. 최종동작상태로의 전이는 완만하여 전압은 약 15볼트에서 87볼트의 최종전압으로 증가하고, 램프에서의 전력소모는 12와트로부터 32와트로 점차 증가하며, 광출력은 초

준비모드에서, 동작용회로망은 초기에는 높으나 중정도의전력에서 큰(120헬즈)리플에 좌우되는 직류출력을 발생한다. 준비기간중의 직류전기 출력은 글로우에서 생성된 고주파 출력으로부터 아아크로의 전이의 예리한 변화를 나타내지만, 둘다 직류출전인 준비 출력에서 최종 동작출력으로의 변화는 점진적이다. 준비에 이용되는 전기회로는 최종동작, 전기 에너지공급의 변화 및 대기조명이 램프내에 전기적인 변화에 대해 동작용 회로망이 완만한 반응인 것과 관련하여 논의된 바와 동등하다.

준비기간중, 동작용회로망은 주램프의 전류에 대응하여 점차적으로 전기적인 변화를 진행한다. 주램프의 과대한 전력소모는 방지되며, 대기조명은 최대에서 주램프 조명이 낮은 값에서 그의 최종적인 높은 값으로 증가함에 따라 최대의 루멘 출력으로부터 최소의 루멘 출력으로 변한다. 준비기간의 시작에서 가스방전은 낮은 전압에서 안정화되며, 램프전류는 증가하는 경향이 있다. 직렬로 연결된 필라멘트는 글로우에서 아아크로의 전이중에 이미 에너지가 공급된 낮은 도통상태에 있다. 직렬로 연결된 큰 필라멘트 저항은 초기의 아아크전류가 미리 설정된 값(6/10암페어)을 넘는 것을 방지하며, 초기의 주램프 전력소모가 12와트를 넘는 것을 방지한다. 동시에, 필라멘트 저항내의 전력소모는 초기에 약 63와트이고 75와트의 최대전력은 직렬공급 장치로부터 필요하다. 초기상태는 대기 필라멘트에서 대략 800루멘의 광을 발생하며 차후에 보여지듯이, 페이스 Ⅰ및 페이스 Ⅱ에서와 대략 같은 레벨의 보조수명을 지속한다. 준비가 계속됨에 따라, 주램프의 전압은 올라가고, 전류는 떨어지며, 전력 소모는 증가된다. 필라멘트저항에 있어서, 초기 63와트의 전

필라멘트 저항(12)은 준비중의 최대전력소모를 확립함과 동시에 대기조명의 소망의 역변화가 발생되게금 보조한다. 이것은 또한 주아아크방전 등의 소망의 최종동작 전력소모를 설정한다. 고온시에 약 200옴(저온시 10옴)으로 되는 필라멘트 저항은 앞에 말한 필수적인 지표를 제공한다.

예비점화, 점화 및 글로우에서 아아크로의 전이에 있어서, 동작용회로망의 트랜스(20), 트랜지스터 스위치(19) 및 트리거발진기(30)는 고주파 출력을 발생하는 능동적인 역할을 한다. 이것은 발생되는 에너지 공급이 주로 직류일때 준비 및 최종동작중에 연출되는 수동적인 역할과 대조적이다.

글로우에서 아아크로의 전이와 준비기간 사이의 전기출력의 예리한 변화는 주램프의 상태에 응동한다.

예비점화와 점화사이, 그리고 점화와 글로우에서 아아크로의 전이 사이에서 동작용 회로망의 전기 출력의 변화는 점차적으로, 또한 주램프의 상태에 응동한다.

예비점화, 점화 및 글로우에서 아아크로의 전이에 있어서 동작용 회로망은 아아크 방전램프의 점화를 위하여 짧은 기간의 고저압 펄스를 발생하는데, 이 전압은 글로우에서 아아크로의 전이중에 램프부하에응동하여 낮은 값으로 떨어진다. 예비점화중에, 일방향성 고전압펄스는 링잉(ringing)을 가지며 50킬로헬즈의 속도로 발생한다. 글로우에서 아아크로의 전이중에 링잉은 감소하며 주파수는 35킬로헬즈에 시프트된다. 주파수의 하향시프트는 짧은 트랜지스터도통 듀티 사이클을 발생하여 글로우에서 아아크로의 전이동한 대략 800루멘의 대기조명을 발생하기에 충분한 전류를 필라멘트 저항(12)에 공급한다. 필라멘트용의 에너지 공급은 주로 50 내지 35킬로헬즈의 일련의 일방향성 펄스로 된다.

동작용 회로망은 단안정 트랜지스터 스위치의 고주파 스위칭의 결과로 상술된 고주파 전기에너지의 공급을 한다. 트랜지스터 스위치의 간헐적인 스위칭 작용에 의하여 승압트랜스(20)의 주 1차권선에 교류성분이 발생되고, 트랜스의 출력에 승압된 교류성분이 생기며, 필라멘트 저항(12)에 주로 일방향성의 맥동전류가 발생된다.

주 1차권선에 흐르는 교류전류는 다음의 방식으로 일어난다. 트랜지스터(19)가 그의 입력 접합에 인가된 적절한 트리거신호에 의하여 턴 온 되었다고 가정하면, 직류공급장치의 정단자와 공통단자 사이에 전류통로가 완성된다. 그 통로는 순서대로 캐패시터(25), 주 1차권선(21), NPN스위치 트랜지스터(19 : 콜렉터와 에미터전극) 1차 궤환권선(23)과 전류감지저항(33)을 구비한다.

스위칭 트랜지스터는 도통시에 낮은 임피던스를 나타내며, 캐패시터(25), 1차궤환권선(23) 및 저항(33)도 역시 임피던스가 낮다. 회로내의 전류가 증가하면, 1차궤환권선(23)은, 2차 궤환권선(24)에 유도적으로 결합되어서, 트랜지스터의 입력회로에 재생용의 궤환을 제공하여 더욱 강하게 턴온 시킨다. 따라서 트랜지스터가 도통하면 전류는 트랜스의 1차권선에 급속히 회복되고, 주로 1차 인덕턴스에 의하여 제한된다. 그러나, 전류는 전력트랜스의 코어내에 설정된 자속레벨이 이를때까지 계속 증가된다. 이점에서, 후술될 메카니즘에 의해, 궤환은 반전되어 재생되지 않아 코어의 완전포화전에 트랜지스터(19)를 턴 오프시킨다. 트랜지스터(19)의 도통의 불연속에 의하여 1차권선을 통하는 전류통로는 개방되고 회로에 축적된 에너지의 일부가 필라멘트 저항(12)을 통하여 역전류의 형태로 소모된다.

트랜지스터(19)가 도통된 때 1차 권선의 점이 찍힌 단자로부터 흘러나왔던 전류는 역류되어 점이 찍힌 단자로 흘러 들어간다.

트랜스의 1차 권선에 예비점화, 점화 및 글로우에서 아아크의 전이를 통해 나타나는 고주파교류 전압의 변환된 변형은 권선(21)에서 멀리 떨어져 있는 권선(22)의 단자에 나타나다. 출력은 권선(22)로부터 캐패시터(27)에 의하여 방전램프(11)의 애노우드에 인가된다. 출력은 애노우드가 필라멘트 저항(13 : 혹은 닫혀진 스위치 18)을 통해서 2차권선의 점이 안찍힌 단자에 점속되고 캐소드가 아아크 방전램프의 애노우드에 연결되어 있는 다이오드(17)의 존재효과에 의해 일방향성 펄스의 형태를 취한다. 다이오드(17)는 트랜스의 1차회로에 역전류가 흐르는 중에 나타나는 승압된 2차전압이 아아크 방전램프에 인가되게 함과 더물에, 스위칭 트랜지스터의 도통시 순방향 전류가 흐르는 중에 나타나는 2차전압의 인가가 억제되도록 극성화된다. 지적된 파라미터에 대해, 실제적인 링잉을 가정하면, 이용 가능한 예비점화의 전위는 앞서 언급된대로 피이크대 피이크의 1600볼트가 된다. 램프가 저온상태에 있을때 예비점화기간은 0초이고 고온상태에 있을 때에는 45초 내지 4분으로 된다.

트랜스(20)는, 비록 어떤면에서 1차 및 2차권선이 분리된 통상의 트랜스이지만, 본래는 단권변압기이다. 권선(21)과 (22)는 직렬로 연결되고 같은 식으로 권취된다. 입력은 1차권선에 인가된다. 트랜지스터(19)가 도통되면, 1차와 2차권선 사이의 공통단자(점 26)는 기준전위가 되며, 2차권선에 나타난 전압은 1차대 2차권선비 500/400을 반영한다. 이 경우 다이오드(17)는 단락회로를 제공하고, 출력전압이 주램프에 인가되는 것을 방지한다. 트랜지스터(19)가 비도통될때, 권선(21)에 나타나고 캐패시터(25)를 통하여 전력공급장치의 B+단자에서 기준화되어 축적되는 에너지가 방출되고, 이 장치는 트랜스비가 640/140로 되는 단권 변압기로서 나타난다. 이와같이 트랜스가 아아크 방전램프에 에너지를 공급하는 임계 기간중에는 트랜스가 단권트랜스 형태로 된다.

예비점화, 점화 및 글로우에서 아아크로의 전이동안 대기조명용의 전류도 역시 트랜지스터 스위치의 고주파 스위칭에 의하여 발생된다. 트랜지스터 스위치가 도통되는 순간에 직류전류 통로는 직류공급장치의 정단자와 공통단자 사이에 이루어진다. 직류통로에는 대기 광발생 필라멘트 저항(12), 트랜지스터(19 : 각각 콜렉와 에미터), 1차 궤환전선(23) 그리고 전류감지 저항(33)이 포함된다.

트랜지스터(19)는 도통시 낮은 임피던스를 나타내며, 1차궤환권선(23)과 저항(33)도 역시 낮은 임피던스를 나타낸다. 예비점화의 개시시, 필라멘트 저항의 저항치도 역시 낮아, 큰 포기전류가 생긴다. 자기가열은 급속하며 저항치는 급속히 200옴 부근의 비교적 안정된 큰 값에 이른다. 이것은 시동처리의 균형 전체를 통하여 지속된다. 예비점와중의 필라멘트 저항에서의 열소모는 주로 그 자신의 비교적 큰 저항치와, 트랜지스터의 듀티 사이클, 그리고 직류 공급장치로부터의 이용 가능한 직류 전압에 의하여 정해지며, 이들 파라미터의 조정에 의하여 증가될 수도 있다.

방금 서술된 직류통로에 있는 필라멘트 저항에 공급되는 간헐적인 전류이외에도, 트랜스의 1차권선(21)에 흐르는 교류전류의 복귀부분도 전에 설명된대로 필라멘트 저항을 통하여 흐른다. 예비점화중 트랜스(20)의 2차권선이 사실상 개회로화되면, 차회로의 역전류의 가열효과는 무시할 수 있다. 글로우에서 아아크로의 전이중에, 램프가 상당한 에너지를 인출하면, 교류전류는 필라멘트에서의 총전력 소모에 상당히 보태지고 이 경우 직류에너지 공급의 맥동은 감소된다. 글로우에서 아아크로의 전이는 필라멘트의 전력소모에 있어서 순간적인 변화를 무시할 수 있을 정도로 충분히 짧은 기간이며, 대기광출력은 완만하게 직류준비기간에 이행되게끔 나타난다.

동작용회로망은 아아크 방전램프의 전기적 상태에 응동하여 예비점화, 점화 및 글로우에서 아아크로의 전이 중에 이미 특징화된 출력을 발생한다. 이같은 응답을 완성하는 장치에는 트리거 발진기(트랜지스터 30), 램프전류 감지저항(33), 그리고 전압감지 저항(34),(35)이 포함된다.

트리거 발진기는 예비점화, 점화 및 글로우에서 아아크로의 전이중에 트랜지스터 스위치(19)를 능동적으로 작동시키며 트랜지스터 듀티 사이클을 제어하여 글로우에서 아아크로의 전이동안 아아크 방전램프에 부가적인 에너지를 공급한다. 트랜지스터 스위치는 단안정성이므로 트리거 발진기에서 공급되는 각 트리기 펄스는 도통 시이퀸스를 시작한다.

트리거 발진기는 보통 동작용 회로망이 최초로 에너지를 공급받을 때 작동되어, 예비점화, 점화 및 글로우에서 아아크로의 전이동안 그의 상태로 유지된다. 예비점화중에 램프 전류는 없으나, 점화중 및 글로우에서 아아크로의 전이중에는 램프 전류가 짧은 펄스로 1/5암페어 피이크치까지 증가된다. 트랜스 1차권선의 점(26에 나타나는 전압은 예비 점화동안 높으며(300볼트이상), 점화와 글로우에서 아아크로의 전이동안 램프의 부하효과 때문에 현저히 떨어지고, 실제적인 링잉을 갖는 초기에는 일련의 펄스로

예비점화, 점화, 그리고 글로우에서 아아크로의 전이동안 램프의 상태를 반영하는 전술한 전류와 전압의 상태는 동작용 회로망에 의해 감지되고 발진기 트랜지스터의 입력 접합에서 차동적으로 조합되며 트리거 발진기를 작동하는데 사용된다. 램프전류 감지저항에 흐르는 어떤 램프전류는 입력접합을 역바이어스하는 경향이 있는 전압을 발생한다. 접합 트랜지스터(30)의 에미터 전극은 저임피던스 궤한 권선(23)을 통해 램프 전류 감지저항에 연결된다. 램프전류는 시작시에 0이고 이들 램프상태 중에는 작게 유

트리거 발진기는 외화 발진기로서 작동하는데, 이경우 캐패시터(31)는 반복적으로 동작용 회로망의 능동소자를 통해 충전되며 트랜지스터(19),(30)에 의해 반복적으로 방전된다. 캐패시터(31)의 충전기간은 주로 캐패시터(31)의 값, 저항(35)의 값, 그리고 후술될 바와같이 캐패시터(31)를 충전하기 위해 인가되는 특정전압에 의해 정해진다. 캐패시터(31)의 한 단자는 트랜지스터(30)의 베이스와 분압기(34),(35)의 출력탭에 연결되고, 다른 단자는 스위칭 트랜지스터(19)의 베이스에 연결됨과 동시에 저항(29)에 직렬로 연결된 역바이어스된 저항(28)을 포함하는 통로를 통하여 접지되며, 저 저항의 궤환 임피던스(24),(23)를 포함한 제2의 통로를 통하여 램프전류 감지 저항(33)의 비 기준단자에 직렬로 연결된다. 캐패시터(31)의 방전은 트랜지스터(30)가 도통되기 시작할 때 시작하여 트랜지스터 스위치(19)가 트랜지스터(30)에 의해 턴은 된 다음에 끝난다. 두개의 트랜지스터가 도통되면, 캐패시터(31)의 양단자는 모두 도통중의 접합을 통해 공통점에 연결되어서, 캐패시터(31)를 방전시키고, 트랜지스터(19)의 순방향 바이어스를 없애서 턴오프시킨다. 하기에서 보여질 것과 같이, 트랜스(20)의 턴 오프작용은 스위치 도통의 말기에 캐패시터에 잔류 역전압을 남긴다.

충분히 높은 전위가 상호 접속점(26)에 나타날때 저전류가 램프에 흐른다고 가정하면, 위에서 지적하였듯이 캐패시터(30)의 충전전압이 트랜지스터(30)의 입력 접합부를 순방향으로 바이어스시키는 데에 필요한 값(+0.6볼트)에 이르게 되는 경우 통전하기 시작할 것이다.

캐패시터(30)에 걸리는 전압은 분압기 출력에서의 전압과 저항(33)의 램프 전류에 기인하는 전압간의 전위차에 의해 결정된다. 분압기의 전류 감지 저항(33)을 직렬 접속 발진기로 간주한다면, 캐패시터(31)용의 충전저항은 저항(34)이 전기적으로 병렬 접속되어 있고, 저항(35)보다 큰 저항치를 갖고 있기 때문에 주로 저항(35)의 저항치를 갖는다. 저항(33)은 무시해도 좋은데, 그 이유는 이 저항이 저항(35)과 직렬로 연결되어져 있고 그 저항값이 저항(35)보다 대단히 작기 때문이다. 따라서, 완화발진기의 시

트랜지스터(30)가 도통되면, 1차 궤환권선(23)에 전류가 흐르고, 2차궤환권선(24) 및 캐패시터(31)에 의한 강렬한 재생궤한 작용이 트랜지스터 스위치(19)를 도통시키기 위한 짧은 지속기간의 트리거 펄스를 발생시킨다.

완화 발진기의 각각의 발진에 대한 초기의 시동조건과 충전기간은 동작용회로망에 의해 설정된다. 캐패시터(31)는 트랜지스터(19) 및 (30)가 도통상태에 있게될 때 완전히 방전한다. 트랜지스터 스위치(19)에 의한 최대의 도통에 기여하는 권선(23),(24)내의 궤환의 역전 결과로 인하여, 캐패시터(31)가 역으로 충전될 수 있다. 도통이 끝났을때, 약 4 또는 5볼트의 도통 금지 전압이 캐패시터(31)에 의해 제한되고, 완화 발진기의 각 충전기간에 대한 개시점을 나타낸다.

트랜지스터 스위치(19)가 도통하고 있을 동안에는, 분압기(34),(35) 및 완화 발진기(31)의 램프 감지저항(33)에 의해 구체화되는 가상의 발진기는 동작하지 않게되어, 캐패시터(31)의 재충전을 금지하고, 또한 다음 발진 사이클의 개시를 금지한다.

램프 전류가 흐르기 시작하고, 램프 양단의 전압이 증가하기 시작한다고 가정하면, 캐패시터(31)를 충전시키는데 사용되는 차동전압은 평균값으로 떨어져서, 트랜지스터(19)를 도통시키고 다음의 트리거 펄스를 개시하는데 필요한 기간을 증가시킨다. 다음에 좀 더 상세히 설명하겠지만, 이에 따라 램프에 방출하게 될 동작용 회로망의 입력회로에 저장되는 에너지에 대해 보다 긴 시간이 제공된다. 이 파형은 글로우방전에서 아아크로의 전이중에 충전된 에너지가 가스방전 램프에서 소비됨을 나타내게끔 연속트리거 펄스의 발생 이전에 캐소드 전류가 감퇴됨을 확신케 한다. 개시 사이클의 초기에 램프의 캐소드 전류는 다음의 도통기간에 의해서 절리되어 덜 충전된 에너지가 램프에 전달되게 한다. 금속 증기 램프에 대해 약 9와트 정도로 출력전력을 최대화 하도록 램프 전압이 글로우 영역(대략 200-400볼트)에 있을때 비도통 기간이 최대로 되게끔 회로를 설계하였다.

충전용의 시정수는 약 5마이크로초로서, 각각의 펄스내에서 다소 평활한 상태를 제공하여 잡을 감도를 저감시키고, 펄스대 펄스치의 평균화를 무시할 수 있게 한다. 캐패시터(31)의 주기능은 전력 트랜지스터의 "오프"기간을 정하는데 사용되는 RC회로망에서 적분 캐패시터로서 작용하는 것이다. 미리 예비점화, 점화 및 글로우로부터 아아크로부터 아아크로의 전이동안, 고주파수 동작은 지속되고, 동시에 트리거발진기는 순환적으로 트랜지스터 스위치(19)를 도통시키는 반면에, 이 트랜지스터 스위치

일단 아아크 방전 램프가 준비에 해당하는 열전자 동작에 이르게 되면, 트랜지스터 스위칭에 의해 발생되는 고주파수 출력이 정지되고, 직류상태가 개시되게끔 설계되어 있다. 단안정 트랜지스터(19)를 능동적인 동작상태로 트리거시키는 트리거 발진기(31)는 동작 회로망에서 전류 및 전압상태에서의 새로운 설정에 기인하여 역방향으로 바이어스된 채로 남게 되어 동작하지 않게 된다. 분압기(34),(35)의 양단에 이미 인가된 접속점(26)의 정류된 고주파수 전압은 약간의 리플을 갖는 직류 전압으로 대체되어, 램프전압을 나타내게 된다. 이 직류 전압은 도통 촉진방향으로 지속되지만, 크기에 있어서는 1 혹은 2 정도 낮다. 현재 순방향으로 바이어스된 다이오드(17)는 램프 양단에 분압기를 연결함에 따라, 분압기는 새로운 램프 전압의 1/181을 감지한다(초기에는 15볼트). 동시에, 1암페어의 6/10인 최대의 초기램프 전류는 저항(33)에서 발생하여, 대략 1.2볼트의 도통금지용 전압을 유기한다. 이 차동전압으로 인하여 트리거 발진기의 입력접합부에는 역의 바이어스가 발생되어, 이 발진기는 동작 불능상태로 되고, 이에따라 트랜지스터 스위치(19)도 동작 불능상태로 된다.

준비상태가 최종적인 동작상태로 지속되어짐에 따라서, 램프 전압은 올라가고 램프 전류는 강하한다. 이 램프 상태 감지용의 센서는 준비상태 및 최종적인 동작상태를 통하여 트리거 발진기가 작동하지 못하게끔 설정되어 있다. 최종동작에서, 램프의 전류는 0.3암페어에 이르게 되고 전압은 87볼트에 이르게 된다. 이 램프전압이 정상치(예를들어, 97볼트)보다 10볼트 상승되면, 전류는 0.050암페어로 강하되어, 트리거 발진기는 과도전류의 강하에 대한 보호수단으로서 제작동한다.

동작용 회로망은 연장된 예비점화기간 동안에 불필요한 소비를 나타냄이 없이 글로우에서 아아크로 전이하는 동안에 증가된 전력수요를 충족시킬 수 있게끔 설계되어져 있다. 글로우에서 아아크로의 전이동안부가적인 에너지에 대한 램프의 요구조건에 동작회로망이 부합되게 하는 것은, 스위치의 튜티사이클에 영향을 미치는 트리거 발진기의 주파수를 전압 및 전류에 응등하여 조정하므로써 부분적으로 성취되고 또한 트랜스의 설계를 최적화시키므로써 부분적으로 성취된다. 또한 듀리사이클의 변화도 앞서 언급한 것과 같은 맥동적인 직류성분에 대한 필라멘트용의 에너지 공급을 저감시킨다.

예비점화 및 점화기간 동안, 트리거 발진기의 동작주파수(펄스 반복속도)는 대략 50KHz인데, 이는 분압기(34),(35)에 의해 감지되는 전압을 반영하는 차동전압 및 저항(33)에서 감지되는 전류에 응동하여 글로우에서 아아크로 전이하는 동안에 35KHz로 떨어진다. 예삐점화기간 동안에는 주전압은 300볼트의 피이크 대 피이크치보다 큰 반면에, 가스 방전램프는 아무런 전류도 인출하지 않는다. 글로우로부터 아아크로전이하는데에 있어서, 최대의 주전압은 방전 램프의 부하효과하에서 약 150볼트의 피이크 대 피이크치로 떨어진다. 이러한 상태에서, 금속 증기램프는 상당한 전류(0.2암페어의 피이크 전류 펄스)를 인출하게 되고, 앞서 인용한 4와트의 부가적인 전력을 필요로 한다. 분압기의 전압감소 및 감지되는 램프전류의 전압증가는 보다 많은 전력이 필요함을 나타낸다.

트리거 발진기는 펄스 반복속도의 감소에 의한 아아크램프의 글로우로부터 아아크로의 전이중에 분압기(34),(35) 양단간의 전압의 감소 및 램프전류의 증가에 응동한다. 펄스 반복속도의 감소는 트리거 발진기가 완화발기라는 사실에 기인한다. 분압기(34),(35) 양단간의 전압의 감소는 베이스전극과 조합된 캐패시터 단자의 전압을 감소시키고, 램프전류의 증가는 에미터전극과 조합된 캐패시터 단자의 전압을 증가시킨다. 따라서 저항(35)을 통해서 캐피시터(31)를 충전시키기 위한 수단인 차동전압은 감소되어지고, 이에따라 캐패시터(31)와 병렬로 연결되어져 있는 트랜지스터(30)를 순방향 바이어스시켜 다음의 펄스를 개시하는데 필요한 전위에 캐패시터(31)가 충전되는 속도를 갖는다. 주파수의 감소는 연속적으로 변하고, 그의감도는 글로우로부터 아아크로의 전이에 있어서 초기 또는 말기에 발생할 수 있게끔 조정될 수도 있다.

주램프가 대량 250볼트의 전압을 유지하고 전류 피이크치가 약 0.2암페어일 때, 예시회로에서 35KHz의 감소는 9와트의 평균전력이 주램프에 사용되어지게 한다.

트리거 발진기의 주파수가 50KHz에서 35KHz로 감소되어짐으로 해서 트랜지스터 도통 듀티사이클의 감소가 수반되는데, 듀티사이클은 알게 되겠지만 아아크 램프에 전력증가를 용이하게 한다. 트리거 펄스간의 간격은 스위칭 트랜지스터(19)의 도통기간보다 더 크다(후자는 자기적 성질에 의해 결정됨). 따라서 트리거 펄스들간의 간격이 짧아졌을때, 트랜지스터의 "오프"시간도 짧아지며, 보다 높은 듀티사이클이 생긴다. 50KHz에서, 트랜지스터(19)는 대략 60퍼센트의 듀티사이클에 대해 도통하는 한편 35KHz에서는 대략 35퍼센트의 듀티사이클에 대해 도통한다.

펄스 반복속도의 감소로 인한 트랜지스터 스위치의 듀티사이클의 감소로 방전램프에 제공되어지는 전력은 바람직하게 다소 증가된다. 소정량의 에너지가 도통중에 리액턴스를 나타내는 소자에 저장되어 있고, 또한 이 에너지가 비도통중에 소정의 속도로 주램프에 전달되어진다고 가정하면, "오프"시간의 상향적인 증가는 저장된 에너지가 보다 많이 전달되어지게 할 것이다. 이것은 실제적인 경우로서, 스위치의 "오프"시간을 11마이크로초로부터 17마이크로초의 상향조정은 글로우에서 아아

동작용 회로망내에서의 에너지 축적이 동작주파수에 의해서 영향을 받을 수도 있는 한, GAT 기간동안에 방전램프에 전달되는 에너지의 증가를 초래하는 주매개변수로서는 감소하는 펄스 반복속도(예를 들어, 증가하는 펄스 반복주기)와 떨어지는 아아크 전압을 들 수 있다.

상대적으로 고정된 트랜지스터 도통기간을 내포하고 있는 펄스 반복주기를 증가시키면 스위치의 "오프"시간이 증가된다("오프"시간 동안에는 축적된 에너지가 아아크 방전램프에 전달될 수도 있다).

아아크 방전램프의 전류파형을 조사해보면 보다 짧은 "오프"시간동안 스위치의 도통시에 램프에 공급되어지는 전류가 여전히 흐르고 있음을 알 수 있다. 실제적인 전류는 예시회로의 매개변수를 사용하는 램프에 15마이크로초동안 계속 흐를 것이다. 램프의 전류파형의 점차적인 감퇴는 트랜스의 1차회로의 필라멘트저항(12), 캐패시턴스(25), 인덕턴스(21)의 값에 의해 조정 가능하다(예를 들어, 필리멘트 저항이 작아질수록, 1차회로에서 축적에너지가 소비되는 시간은 더 길어지며, 가스 방전램프에

GAT 기간동안에 아아크 방전램프에 인가되는 전력을 증가하는 제2의 요인은 트랜스와 아아크관 사이에 적당한 전력정합이 이루어지게 해야만 한다. 아아크관의 전압이 떨어지면, 아아크전압이 트랜스의 개방회로전압의 거의 1/2에 접근할때 양호한 전력정합이 실현되어진다. 아아크관의 전압이 이 값보다 다소 작거나 크면, 보다 적은 전력이 전달될 것이다. 전력 곡선의 형상은 이 영역에 있어서 대략적으로 2차 곡선이고, 예시권선비(140 내지 640)는 약 250볼트의 최적한 전력변환을 행한다.

예비점화중에 큰 개방회로 출력전압을 얻고 글로우에서 아아크로의 전이중에 램프에 대한 고전력 전달을 행할 수 있는 능력을 성취하며 주파수 시프트에 의해 영향을 받는 제3의 요인은 트랜스의 누설 인덕턴스이다. 이것은 자기 구조의 중앙부에 큰 갭이 생기게 선택하고, 공기갭 근방에서 분리되는 별개의 파이프(Pie)형으로 1차 및 2차 권선을 분리하는 것에 의해 크게 설계되어져 있다. 누설 인덕턴스는 증가된 공진이 예비점화중 개방회로 출력전압내에서 상승될 수 있게 한다. 글로우에서 아아크로 전이하는 동안에, 전기적으로 램프부하와 직렬인 누설인덕턴스의 효과로 램프에 걸리는 전력이 저감되어질 것이다. 그러나 파형의 주파수를 감소시키는 것에 의해, 누설 인덕턴스의 직렬 리액턴스는 감소되어져서, 보다 많은 전력이 주램프에 이용가능하게 된다.

아아크 램프의 전압은 GAT 기간동안에 보다 낮은 값으로 연속적으로 조정되므로 통상적으로 전력내역을 단일의 전압점에 인가한다. 통상의 부하, 또는 보전적인 전력점의 내역을 가정하면, 글로우로부터 아아크로 전이하는 동안 내내 필수적인 전력이 이용가능해야 한다. 이 경우의 공급능력은 250볼트의 정격점에서 대략 9와트인 반면에, 통상의 램프에 필요한 것은 금속 증기램프의 경우 4와트이다.

글로우로부터 아아크로의 전이증 트리거 발진기의 반복속도를 감소시키고 트랜지스터 스위치의 도통시간의 백분율을 감소시켜서 아아크 방전램프에 대한 전력을"승압"시킨다는 앞의 설명은, 대기 필라멘트에 에너지가 공급되어졌을 때의 효과를 고려하지 않고서는 완벽하지 못하다. 아주 간단히 말해서 트랜지스터 스위치가 "온"일때 전력이 직류 필라멘트에 공급되어지고, 이 트랜지스터가 "오프"상태에 있을 때에는 아무런 전력이 공급되지 않는다. 마찬가지로, 트랜지스터 스위치가 "오프"상태에 있을때 가스방전램프에 전력이 공급되어지고, 트랜지스터 스위치가 "온"상태에 있을때에는 아무런 전력이 공급되지 않는다. "온"시간의 백분율을 증가시키면 필라멘트에 인가되는 전력공급이 증가하며, "오프" 시간을 증가시키면 아아크 방전램프에 인가되는 전력이 증가하는 경향이 있다.

앞의 간단한 사실은 시동시의 절차가 상이하다는 점에서 대기램프 및 방전램프의 비유사 필요성에 대한 전력공급의 최전화를 변화시키기 위한 실제적인 토대를 제공한다. 좀더 구체적으로 기술하면, "온"시간의 백분율은 예비점화시에 바람직한 대기조명의 레벨에 대한 요구조건을 충족시키기 위해 설정될 수도 있고, 글로우로부터 아아크로 전이하는 낮은 전압영역(예를 들어, 250볼트)중에 주램프의 증가되는 전력요구를 충족시킬 수 있게끔 재설정될 수도 있다. 최적화는 일반적으로 예정의 출력규준

실제적으로 말해서, 트랜지스터 스위치가 높은 주파수(50KHz)에서 동작되어직때(각 도통간격의 "은"시간이 사실상 일정하고 자기적으로 설정되어 보다 많은 에너지가 스위치를 통하여 직류원으로부터 대기 필라멘트로 제공되어지게 하지만), 이 스위치의 "온"시간의 백분율은 크다. 낮은 주파수(35KHz)에서 동작하면, 스위치의 "오프"시간의 백분율은 증가되고, 에너지가 어느 제한된 비율로 방전되는 관계로 보다 많은 에너지가 아아크 방전램프에 제공되어지게 한다.

이러한 에너지 증가는 글로우로부터 아아크로의 영역에 있는 동안에 방전램프의 필요성을 충족시킨다.

예비점화 및 점화시에, 주램프에는 에너지가 거의 필요치 않으며, 높은 반복속도는 점화 및 예비점화과정을 크게 해치지 않으므로 주램프에 대해 부당하지 않다. 그러므로 전술한 설정은 소망 레벨의 예비조명을 위해서 필라멘트에 대한 충분한 에너지 공급(56와트까지)의 필요에 따라서 50KHz)에서 최적화된다.

글로우로부터 아아크로 전이하는 동안, 낮은 반복속도가 이용되어질때, 스위치의 "온"시간의 백분율은 감소되어 스위치를 통해 직류원으로부터 인입되는 맥동 직류전류의 감소를 가져온다. 그러나, 1차회로의 순화전류가 증가되어, 일번적으로 맥동 직류전류에 있는 많은 손실을 상쇄시킨다. 글로우로부터 아아크로의 전이기간이 짧아서(2초미만), 주램프에 글로우로부터 아아크로의 전이에너지를 제공하는 커다란 잇점에 비교할때 대기조명의 어떤 변화는 중요하지 않다. 50KHz에서 35KHz로의 주파수 시프트는 이용가능한 글로우로부터 아아크로의 에너지가 대략 50%증가하고 대기조명은 5% 미만의 감소를 가져온다.

전술한 이유 때문에, 듀티사이클은 예비점화 및 점화시에 필라멘트의 에너지 공급이 필요한 800루우멘의 예비조명에서 최적화된(50와트) 어떤 값에서 램프가 평활하게 되고 높은 정도의 확실성을 갖게금 전력이 승압되도록 아아크램프로의 전력이 글로우로부터 아아크로의 전이에 있어서 최적회되어지는 다른 값으로 재조정되어 진다.

본 발명은 어느 한 실시예로 보여지는데, 이 실시예에서는 저항 안정화가 대기조명을 제공하는 필라멘트저항에 의해 제공된다. 여기에 설명된 동작용 회로망을 안정화 저항이 예비조명을 제공하지 않는 회로 구성에 이용할 수도 있다. 이러한 경우, 시동의 신뢰성과 편리성은 여전히 통상의 백열 필라멘트에 의해 나타나는 바와 같은 인가된 전압으로 저항소자가 실제적인 저항을 나타나게 한다. 달리 말하면, 저항소자가 전류에 대해 강한 정의 계수를 지닌 저항치를 나타내는 것이 특히 바람적스럽다. 이러한 특

어둠용 저항은 전력 트랜스의 2차회로에 있게되고, 글로우로부터 아아크로의 전이는 제1의 중요한 램프전류가 발생되어질 때까지 아무런 중요 전류의 흐름도 겪지 않는다. 글로우로부터 아아크로의 전이는 전류레벨을 고려해 볼때 충분히 짧아서, 필라멘트 저항이 심하게 가열되지 않게 되고, 준비 상태가 발생할때까지 낮은 저항값을 유지한다.

동작용 회로망에 이용되고 있는 전력트랜스(20)는 더블유, 페릴씨 및 알. 제이. 맥파드엔씨의 발명으로 앞서 언급한 미합중국 특허원 제969,381호의 주제이다. 전력트랜스의 코어 구조와 권선(21,22,23,24)은 제4도에 예시되어져 있다. 좀더 구체적으로 설명하면, 이 코어는 공통버팀대의 공기갭을 갖고서 "8"코어 구성으로 배열되는 2개의 E형 코어를 구비한다. 제4도에 표시되어 있듯이, 개구부(41)는 상측의 E코어서 제공되어져 있다. 이 개구부는 3개의 근접영역에 의해 구획되는데 각 영역은 자속의 통로를 한정하고 집합적으로 실제의 작은 환상의 자속로를 형성한다. 제1영역은 공통버팀대와 상측 E코어의 좌측상단부간의 통로를 제공하고, 제2영역은 공통버팀대와 상측 코어의 우상단부 간의 통로를 제공하며, 제3영역은 상측 E코어의 좌측상단부 및 우측상단부 간의 통로를 제공한다.

1차 및 2차 전력 권선은 3개의 파이형으로 코어의 공통지선 주위의 보반(42)상에 감겨져 있는데, 하나는 1차 권선에 할당되어져 있고, 2개는 2차권선에 할당되어져 있으며, 1차권선은 개구부(41)에 근접한 보빈의 상부를 겸유하고 있다. 1차 및 2차 권선을 분리시키는 분배는 1차 및 2차 권선간의 누설이 증가되게끔 공기캡 근처에서 행해진다. 2차권선을 2개의 파이로 분할하면 분포 용량이 최소로되고 2차 권선에서의 전압응력이 감소된다.

개구부(41)를 통해서 상측 E코어의 상측부분에 감겨진 궤환권선(23),(24)은 단안정 트랜지스터 동작을 위한 메카니즘을 제공한다. 앞서 인용한 특허원에서 설명하였듯이, 트랜스(20)가 제2도에 일반적으로 예시한 방식으로 트랜지스터(19)에 접속되어져 있고, 동시에 2차궤환 권선이 입력 접합부에 결합되어져 있으며 또한 1차 궤환권선 및 1차 전력권선이 콜렉터 전류를 반송하게끔 연결되어 있다면, 또한 추가적으로 트 리거펄스가 트랜지스터를 도통시키기 시작한다고 가정하면, 이때 도통은 짧은 기간동안에 발생하였다가 그칠 것이다. 이 결과로 인하여 전반적으로 높은 효율을 지닌 거의 구형의 출력 파형이 발생된다.

궤환권선(23),(24)은 예정의 환상 영역이 콜렉터 전류의 증가로 포화상태에 이르게 될때, 어느 이미로 반전되는 코어의 자기 사태에 응동하여 트랜지스터에 궤환을 공급하므로써, 단안정 동작을 제공한다. 초기의 재생궤환은 1차 궤환 권선(23) 및 2차 권선(24)사이에 제공되며, 폐쇄결합은 사실상의 자기적인 환상에 의해서 제공된다. 자기 환상의 한 영역이 포화상태에 이르게 될때, 1차 궤환권선과 2차궤환 권선간의 직접 결합은 실제적으로 감소되어지고, 다른 의미에서 궤환은 두 권선을 결합하는 자기 저항의 갑작스런증가의 접합효과로서 2차 궤환권선(24)에 인가되어지고, 트랜지스터 입력 접합부의 정 전압후과는 외측영역에있어서의 자속의 변화율을 제한하기위해서 2차권선 인덕턴스와 더불어 작용하며, 전류 흐름의 반전을 지지하는 접합부에 축전된 전하는 그의 제거시트랜지스터가 "턴오프"되게 한다. 이 배열은 코어가 충분한 포화상태에 이르기 전에 트랜지스터가 자동적으로 "턴오프"되어 트랜지스터의 스위칭 효율이 증가하게 하고, 자동적으로 발생할 수도 있는 스트레스를 회피하는 것에 의한 트랜지스터의 보다 신뢰성

본 발명의 실제적인 실시예에 있어서, 권선 형상은 제2도에 예시되어 있는 바와같으며, 코어의 외부 칫수는 1.93040cm×1.62560cm×0.476250cm이고, 개구부의 직경은 0.10160cm이며, 외곽표면으로부터 개구부까지의 거리는 0.18745cm이다. 중앙 버팀대의 공기갭은 0.0762cm이고, 외곽 버팀대의 폭은 0.2381250cm이며, 중앙 버팀대의 폭은 이것의 2배이다. E코어는 스택포을 24B의 페라이트 재료로 제조하였고, 이것의 재고번호는 57.04340이며, 상측 E코어는 개구부를 도입하고, 중앙 버팀대를 짧게하는 것에 의해 변형하였다. 보빈(42)은 "8"코어의 구멍내에 맞게끔 설계하였으며, 권선 그 자체의 외형은 둥그스름한 구형으로 일반적으로 약 0.9525cm×0.9525cm이고, 파이의 두께는 약 0.24cm인데, 0.0762cm의 스페이서에 의해 분리되어져 있다.

전술한 동작장치는, 선로 전압의 단기간의 감소중에 아아크를 유지하는등, 시동 및 정상상태의 동작을 위해 대기 필라멘트 저항 및 아아크 방전램프에 필요한 전기 에너지를 공급한다. 주 램프의 동작에 대한 최종적인 출력은 허용할 수 있는 정도인 120헬즈의 리플을 지닌직류이다. 이 리플은 불필요하지만, 그의 제거는 비용상승을 초래한다. 준비기간동안, 대기 필라멘트 저항의 에너지 공급은 120헬즈의 리플과 동일한 성질을 지닌 직류이다. 초기의 시동중, 대기 에너지의 공급은 주로트랜지스터 스위치의 도

동작용 회로망 중에서 단 하나의 회로 실시예가 도시되어 있지만, 본 발명의 영역에서 달리 변화시킬수 있다. 코어의 크기를 다소 증가시키는 것이 나쁘지 않은 경우에는, 1차 권선, 2차권선, 또 주램프를 각기 B⁺단자와 기준 단자사이에 상기 나열 순서대로 직렬연결할 수도 있으며, 이때 트랜지스터스 위치는권선의 상호접속점과 기준 단자사이에 연결될 것이다. 교류 입력회로를 완성시키기 위한 부가적인 회로는 B⁺단자와 권선 상호 접속점사이에 연결되어 진다. 안정화 및 어둠용 저항은 직렬 통로에 제1 및 2제소자로서, 어둠용 저항은 분리되어 2차 권선 다음에 도입될 수도 있다.

트랜스를 통과하는 직류전류가 바람직하지 않은 경우, 몇개의 회로 변경이 또한 가능하다. 그중 한 회로 변경에 있어서, 필라멘트 저항, 한쌍의 다이오드, 어둠용 저항 및 램프를 각기 B₊단자와 기준단자사이에 열거한 순서로 직렬연결하며, 트랜지스터 스위치를 B^*단자로부터 멀리 떨어진 제1 필라멘트 다저항의 단자와 접지 사이에 결합시킨다. 또한 트랜스의 한 끝단자는 기준단자에 연결하고, 다른 끝단자는 용량적으로 다이오드 들사이의 일점에 결합시키며, 트랜스의 탭온스위치 및 제1 필라멘트 저항 상호접속점에 용량적으로 결합시킨다.

트랜스의 직류흐름이 회피되어지는 또다른 회로변경은 안정화필라멘트 저항, 어둠용 필라멘트저항, 아아크램프 및 한쌍의 다이오드를 B⁺단자와 기준단자사이에 상기 나열한 순으로 직렬 연결시킨 것이다. 이때 트랜지스터 스위치느 필라멘트 저항간의 상호접속점과 기준단자사이에 연결되어져 있다. 트랜스 1차권선의 끝단자는 B⁺단자에 연결하고, 2차 권선의 끝단자는 다이오드를 사이에 용량적으로 연결하며, 권선들 사이의 상호 접속점은 트랜지스터 스위치의 접지되지 않은 전극에 용량적으

양호한 실시예와 실제적으로 유사한 또다른 회로변경은 안정화필라멘트 저항, 어둠용 필라멘트 저항, 한쌍의 다이오드 및 아아크 램프를 B⁺단자와 기준단자 사이에 직렬로 연결한 것이다. 이때 트랜지스터 스위치는 필라멘트저항들간의 상호 접속점과 기준단자사이에 연결시킨다. 또한 트랜스의한 끝단자는 B⁺단자에 연결시키고, 다른 끝단자는 다이오드들 사이에 용량적으로 연결시키며, 권선의 상호 접속점권선은 필라멘트 저항들 사이의 상호접속접에 용량적으로 결합시킨다.

Claims (1)

1. 두 개의 출력단자 및 하나의 기준단자를 가진 직류전력공급장치와, 전력상태에 의존하여 에너지공급을 필요로하는 주방전램프와 동작용 회로망을 구비하되, 상기 동작용회로망이 인가전압과 더불에 증가되는 저항치를 나타내는 저항소자와 주 방전램프에 결합되는 출력을 가진 교번 전기에너지 변형용 장치와, 고체장치의 스위치와, 상기 직류전력 공급장치로부터의 전류를 상기 고체장치 스위치가 안정한 제1상태에 있을 때에는 직류 형태로 상기 제1저항소자 및 직렬의 주방전램프에 공급하여 상기 주 방전램프가 에너지를 공급받고 안정화되게 하고, 상기 고체장치 스위치가 간헐적으로 동작되는 제2상태에 있을 때에는 맥동하는 형태로 상기 저항성소자에 공급함과 동시에 교버하는 형태로 상기 변형용장치의 입력에 공급하여 상기주방전램프가 시동되게 하는 상호접속용 장치를 구비하고 있는 조명장치에 있어서 상기 동작용 회로망(17-36)이 상기 주방전램프(11)의 전기상태에 응동하여 상기 고체장치스위치(19)를 상기 주방전램프의 준비 및 통상의 동작중에는 제1상태에 유지하고 상기 주방전램프의 다른상태중에는 제2상태에 유지하는 장치(30)를 또한 구비한 것을 특징으로 하는 조명장치.

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