KR900002394B1 - 방전등(放電燈)의 점등장치 - Google Patents

방전등(放電燈)의 점등장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

방전등(放電燈)의 점등장치
제 1 도는 본 발명의 한 실시예를 나타내는 회로도.
제 2 도는 동일한 실시예에 있어서 각부의 전압 및 전류 파형도.
제 3 도, 제 4 도 및 제 5 도는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 회로도.
제 6 도-제 9 도는 종래예를 나타내며,
제 6 도는 회로도.
제 7 도는 다른 회로도.
제 8 도는 제 7 도에서의 각부의 전압 및 전류파형도.
제 9 도는 또 다른 회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
32 : 직류화회로 33 : 인버어터 회로
34 : 발진 쵸우크(choke) 35 : 콘덴서
36 : 스위칭 트랜지스터 38 : 귀환전선
39 : 결합 콘덴서 43 : 전류 제한용 전선
44 : 방전등 45 : 시동용 콘덴서
본 발명은 인버어터 회로를 사용한 방전등의 점등 장치에 관한 것이다.
최근, 방전등의 점등 장치는 효율의 향상, 소형 및 경량화등으로 인버어터 회로가 사용되고 있다.
종래의 이와같은 방전등의점등 장치로서는 제 6 도에 나타낸 것이 알려져 있다.
이것은 교류전원(1)에 정류회로나 평활콘덴서등으로 된 직류화 회로(2)를 접속하여 그 직류화 회로(2)에 인버어터 회로(3)를 접속하고 있다.
전술한 인버어터 회로(3)는 발진 트랜스(4), 이 발진 트랜스(4)의 일차 권선에 병렬로 접속되어 병렬 공진회로를 구성하는 콘덴서(5), 이 공진회로를 구동하는 스위칭 트랜지스터(6), 이 트랜지스터(6)의 베이스, 에미터 사이에 다이오드(7)를 끼워서 접속된 전술한 발진 트랜스(4)와 자기적으로 결합한 귀환권선(8)과 결합콘덴서(9)와의 직렬회로로 된 귀환회로, 이 결합 콘덴서(9)에 전술한 귀환권선(8)을 끼워서 병렬로 접속된 저항(10)과 다이오드(11)와의 직렬회로, 기동용(起動用)저항(12)으로써 구성되어 있다.
그리고 전술한 인버어터 회로(3)의 출력단자, 즉 전술한 발진 트랜지스터(4)의 이차권선에 전류 제한용권선(13)을 끼워서 방전등(14)을 접속하고 그 방전등에 다이오드(15)(16)와 SSS 소자(17)와의 직렬회로로된 시동회로(18)을 병렬로 접속하고 있다.
이 회로에서는 발진 트랜지스터(4)로부터 귀환권선(8)을 끼워서 트랜지스터(6)를 스위칭 유지하는 전압을 귀환하여 인버어터 회로(3)의 발진을 계속하고 있다.
그러나 이 회로에서는 시동회로(18)가 다이오드(15),(16)와 SSS 소자(17)로 구성되어 있으므로 발생하는 고압펄스가 다이오드 특성에 규제되어 충분한 고압 펄스를 얻을 수 없는 문제가 있다.
이 때문에 제 7 도에 나타낸 바와같이 시동회로(18)를 콘덴서(19)로써 구성하여 시동시에 콘덴서(19)와 전류 제한용권선(13)으로 병렬 공진회로를 형성하여 외관상의 부하쪽의 임피던스를 매우 작게하여 충분한 고압펄스를 얻을 수 있도록 한 것이 알려져 있다.
그러나 이 시동회로에 콘덴서(19)를 설치한 것이라도 귀환권선(8)에 대한 전압의 귀환을 발진 트랜스(4)로부터 행하도록 하고 있으므로 부하변동에 대하여 귀환량이 그다지 변화하지 않는다는 현상이 발생하여 시동 예열시 및 부하변동시에 스위칭 트랜지스터(6)의 드라이브 부족으로부터 출력회로에 충분한 전류를 흘려 보낼 수 가 없어서 충분한 시동 전압을 얻을 수 없다는 문제가 있었다.
제 8 도는 이 제 7 도의 회로의 각부의 전압, 전류 파형을 나타내는 것으로서 (a)는 스위칭 트랜지스터(6)의 콜렉터, 에미터 사이 전압 VCE, (b)는 콜렉터 전류 IO, (c)는 베이스 전류 IB를 나타내며 또한 (d)는 인버어터회로(3)의 출력 전압 VL, (e)는 출력전류 LL을 나타내며 전체적으로 레벨이 낮게 되어 있다.
또한 부하변동시에 인버어터 회로(3)가 간헐 발진을 일으키는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 종래에는 제 9 도에 나타낸 것도 개발되어 있다.
이것은 귀환권선(8)을 발진 트랜스(4)에 대하여 자기적으로 결합하는 것이 아니라 귀환권선(8)을 전류 변성기(20)의 이차권선으로 구성하여 그 변성기(20)의 일차권선을 발진 트랜스(4)의 권선의 일단과 방전등(14)의 일단 사이에 접속한 것이다.
이것의 전류 제한용 권선(13)은 그대로 접속되어 있다.
그러나 이와같은 장치에서는 전압의 귀환을 전류제한용 권선(13)과는 별도로 설치된 전류 변성기(20)를 사용하여 행하고 있으므로 전류 변성기(20)에 계통을 흐트리지 않는 임피던스 밖에 가질 수 없다는 제약이 생기고 이 때문에 일차쪽의 코일의 권수(卷數)를 많게 할 수 없다는 제약이 생겨서 자속의 포화라는 문제가 있다.
또한 전류 변성기(20)의 코어(core)의 포화에는 흐트러짐이 있어 이 흐트러짐 때문에 귀환량이 좌우되는 문제가 있다.
이같은 문제 때문에 안정된 귀환이 되지 않아 방전등을 안정되게 점등제어 할 수 없는 문제가 있었다.
본 발명은 이같은 문제점을 해결하기 위하여 되어진 것으로 시동시에 충분히 높은 고압펄스를 발생시킬 수가 있을 뿐만 아니라, 안정된 귀환량이 얻어져 방전등을 안정되게 점등 제어할 수 있는 방전 점등장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 직류 전원에 인버어터 회로를 접속하여 그 인버어터 회로의 출력단자에 전류 제한용 권선을 끼워서 방전등을 접속하고 또한 그 방전등에 병렬로 시동용 콘덴서를 접속하는 동시에 전류제한용 권선에 자기적으로 결합한 귀환 권선을 설치하여 인버어터 회로를 발진 콘덴서에 콘덴서를 병렬로 접속하여된 병렬공전회로와 이 별렬 공진 회로를 구동하는 반도체 스위칭 소자와 이 스위칭 소자의 입력단자에 접속된 전술한 귀환권선과 결합 콘덴서의 직렬회로를 포함한 귀환회로로 구성하여 전술한 발진 코일을 통하여 방전등쪽에 고주파 출력을 송출하는 것이다.
이하 본 발명의 한 실시예를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
제 1 도에 나타낸 바와같이 교류전원(31)에 정류회로나 평활콘덴서 등으로 된 직류화 회로(32)를 접속하여 작류 전원을 구성하고 있다.
그리고 전술한 직류화 회로(32)에 인버어터 회로(33)를 접속하고 있다.
전술한 인버어터 회로(33)는 일단이 전술한 직류화 회로(32)의 (+)단자에 접속된 발진코일, 보다 엄밀히 말하면 발진초우크(34), 이 발진 초우크(34)에 병렬로 접속되어 병렬공진회로를 구성하는 콘덴서(35), 전술한 발진초우크(34)의 타단에 콜렉터가 접속되고 또한 에미터가 다이오드(37)를 끼워서 전술한 직류화회로(32)의 (-)단자에 접속된 반도체스위칭 소자로서의 스위칭 트랜지스터(36), 이 트랜지스터(36)의 베이스, 에미터 사이에 전술한 다이오드(37)를 끼워서 접속된 후술한 전류제한용 권선과 자기적으로 결합한 귀한 권선(38)과 결합콘덴서(39)와의 직렬회로로된 귀환회로, 전술한 결합 콘덴서(39)에 전술한 귀환권선(38)을 끼워서 병렬로 접속된 저항(40)과 다이오드(41)를 직렬로 접속하여서된 방전회로 및 전술한 트랜지스터(36)의 베이스와 전술한 직류화 회로(32)의 (+)단자와의 사이에 접속된 기동용 저항(42)으로써 구성되어 있다.
전술한 인버어터 회로(33)의 출력단자, 즉 전술한 발진 초우크(34)에 전류 제한용 권선(43)을 끼워서 방전등(44)을 접속하여 그 방전등(44)에 시동용 콘덴서(45)로 구성되는 시동회로(46)를 병렬로 접속하고 있다.
이같은 구성인 본 발명의 실시예에서는 스위칭 트랜지스터(36)가 컷 오프(cut off)가 되었을 때 발진 초우크(34)에 점재(點在)하는 전자 에너지가 병렬 공진회로에서 정현과 진동을 일으키고 스위칭 트랜지스터(36)의 콜렉터, 에미터 사이에는 제 2 도의 (aq)에 나타낸 전압 VCE가 발생하며 또는 제 2 도의 (b)에 나타낸 콜렉터 전류 IC가 흐른다.
이때의 베이스 전류는 제 2 도의 (c)에 나타내게 된다.
방전등(44)의 시동시에 있어서는 그 방전등(44)의 임피던스는 무한대라고 생각되므로 전류제한용 권선(43)과 시동용 콘덴서(45)로 직렬공진 회로가 형성된다.
이 직렬공진 회로의 주파수를 발진 초우크(34)와 콘덴서(35)의 병렬 공진 회로의 주파수에 접근시켜 주면 직렬 공진회로의 외관상의 임피던스를 '0'로 접근시킬 수가 있다.
이 결과 직렬 공진회로에는 큰 전류가 흐르게 된다. 예를 들어 이때의 인버어터 회로(33)의 출력을 VLI, 흐르는 전류를 I, 전류 제한용 권선(43)의 인덕턴스를 L, 시동용 콘덴서(45)의 용량을 C, 방전등(44)의 필라멘트의 저항을 R', 로 하면 아래의 식이 성립된다.
또한 저항 R'는 10Ω 미만의 작은 저항값이다.
VL1=
Figure kpo00001
그리고 이 직렬 공진에 있어서만 전류 I가 얻어지는 것으로 하면 +(1/jwC) ·I인 전압값이 얻어져 고전압의 발생이 가능해진다.
이 점에서 제 7 도의 회로에서는 시동시에만 귀환신호를 증가시킬 수 없으므로 스위칭 트랜지스터(6)를 통과하는 전류값이 그 트랜지스터의 hFE등으로 규제되어 고전압이 얻어지지 않는다.
또한 시동시에는 고전압이 발생하므로써 결합콘덴서(39)로부터 스위칭 트래지스터(36)의 베이스로 흐르는 전류 IB는 정상 부하시에서 전류 제한용 권선(43)에 인가되는 전압(VL-램프 인가전압)으로 결정되는 베이스 전류 보다도 크며 스위칭 트랜지스터(36)의 hFE등의 반도체 특성으로 정상시에 비하여 시동시쪽이 많은 전류 LL를 흐르게 할 수 있다.
즉 시동시에 있어서 출력전압 VL은 제 2 도의 (d)에 나타낸 바와같이 되고 또한 전류 IL은 제 2 도의 (e)에 나타낸 바와같이 된다.
예를 들어 한 예로서 종래 VCE가 300V정도였던 것에 대하여 본 실시예의 VCE는 400V를 초과하고 또한 종래 Ic가 0.3A정도였던 것에 대하여 본 실시예의 IC는 2A를 초과하며 또한 종래 IB가 0.2A정도였던 것에 대하여 본 실시예의 IB는 2A를 초과하고 또한 종래 램프인가전압이 200V를 약간 초과하는 정도 였던 것에 대하여 본 실시예의 램프인가 전압은 500V를 초과할 뿐 아니라 종래 전류 IL이 0.2A를 약간 초과하는 정도였던 것에 대하여 본 실시예의 전류 IL은 2A정도가 된다.
이와같이 시동시에 있어서 커다란 전류 IL이 얻어지므로 고전압을 방전등(44)에 인가할 수 있게 된다.
또한 스위칭 트랜지스터(36)에 대한 전압의 귀환을 전류 제한용 권선(43)과 자기적으로 결합된 귀환권선(38)을 끼워서 향하여 있으므로 코어의 흐트러짐 등의 문제나 자기포화 라는 문제는 없으며 특히 정상시에 있어서 귀환되는 량이 안정되어 방전등(44)을 안정되게 점등제어 할 수 있다.
이 점에서 제 9 도의 것에서는 스위칭 트랜지스터(46)의 ON,OFF의 한쪽 또는 양쪽의 스위칭을 코어의 포화에 따라 행하고 또한 코어의 흐트러짐에도 좌우되므로 트랜지스터의 ON동작시에 스파크 형상의 전류가 흘러서 점등동작이 불안정하게 된다.
이어서 본 발명의 다른 실시예를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
또한 전술한 실시예와 동일 부분에는 동일 부호를 붙여서 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제 3 도에 나타낸 것은 귀환회로에 저항(47)을 직렬로 통하도록 끼워넣은 것으로 이 저항(47)에 의해 스위칭 트랜지스터(36)의 베이스로 흐르는 돌입(突入)전류를 컷트할 수가 있고 그에 따라 전압파형과 전류파형과의 겹쳐지는 부분의 면적을 작게 할 수 있다.
그리고 돌입전류에 의한 트랜지스터(36)의 파괴를 방지 할 수가 있고 또한 전압파형과 전류파형과의 겹쳐지는 부분의 면적을 작게할 수 있으므로써 열로 되어 소비되는 전력을 적게할 수가 있어서 트랜지스터의 스위칭 손실을 저감화 할 수 있다.
물론 본 실시예에 있어서도 전술한 실시예와 동일한 효과가 얻어지는 것이다.
또한 제 4 도에 나타낸 바와같은 것은 귀환회로에 인덕턴스 코일(48)을 직렬로 통하도록 끼워진 것으로 이코일(48)에 의해 스위칭 트랜지스터(36)의 베이스로 흐르는 전류 IB의 위상을 지연시킬 수가 있고 이에 따라 전압 파형과 전류 파형과의 겹쳐지는 부분을 없게하여 트랜지스터(36)의 ON시의 스위칭 손실을 저감화 할 수 있다.
또한 이 인덕턴스 코일(48)과 결합 콘덴서(39)의 공진에 의한 전류가 트랜지스터(36)에 공급되므로 트랜지스터(36)의 OFF시 그 트랜지스터를 OFF시키기 위한 역전류가 급속히 흐르게 되어 트랜지스터의 OFF시에 있어서 스위칭 손실도 저감화 할 수 있다.
물론 본 실시예에서도 전술한 실시예와 동일한 효과가 얻어지는 것이다.
또한 시동 시등에 있어서 귀환량이 증가하는 일이 있으므로 인덕턴스 코일(48)로서 과포화 인 것을 사용하는 편이 트랜지스터(36)의 내압등의 면에서 바람직하다.
또한 제 5 도에 나타낸 것은 귀환회로와 스위칭 트랜지스터(36)의 베이스와의 사이에 인덕턴스 코일(49)과 다이오드(50)와의 병렬회로를 통하도록 끼운 것으로 이것에 있어서는 스위칭 트랜지스터(36)가 ON에서 OFF로 이행할때의 뽑아내는 전류가 귀환권선(38)과 결합 콘덴서(39)와의 공진으로 급속히 증가하여 OFF시의 스위칭 손실이 저감된다.
또한 반대로 스위칭 트랜지스터(36)가 OFF에서 ON으로 이행할때에는 IC의 역(逆)전류가 다이오드(50)를 통하여 흐르므로 이때도 뽑아내는 전류가 귀환권선(38)와의 공진으로 급속히 증가 하여 ON시의 스위칭 손실이 저감된다.
특히 IC의 역전류는 예열시 결합 콘덴서(39)의 리셋트 작용이 있어 이 리셋트가 확실히 행하여지므로 간헐발진이 발생하는 것을 방지하여 인버어터 회로는 충분한 시동전압을 출력할 수가 없다.
물론 본 실시예에서도 전술한 실시예와 동일한 효과가 얻어지는 것이다.
또한 전술한 각 실시예에서는 발진 코일로서 초우크형 인 것을 사용하였지만 트랜스형인 것을 사용해도 좋다. 또한 이 경우 절연 트랜스를 사용해도 좋다.
이상 상세하게 설명한 바와같이 본 발명에 따르면 시동시에 충분히 높은 고압 펄스를 발생시킬 수가 있을뿐만 아니라 안정된 귀환량이 얻어져서 발전등을 안정되게 점등제어 할 수가 있는 방전등 점등 장치를 제공할 수 있는 것이다.

Claims (1)

  1. 인버어터 회로(33)와 이 인버어터 회로의 출력쪽에 전류 제한용 권선(43)을 끼워서 접속된 방전등(44)과 이 방전등에 병렬로 접속된 시동용 콘덴서(45)로 된 것에 있어서, 전술한 인버어터 회로는 발진 코일(34)에 콘덴서(35)를 병렬로 접속하여된 병렬 공진회로와 이 공진회로를 구동하는 반도체 스위칭 소자(36)와 전술한 전류제한용 권선에 자기적으로 결합되고 또한 전술한 스위칭 소자의 입력쪽에 접속된 귀환 권선 및 결합콘덴서(39)와의 직렬회로를 포함한 귀환회로로 구성되어 전술한 발진 코일을 통하여 고주파 출력을 송출하는 것을 특징으로 하는 방전등의 점등장치.
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