KR960002050B1 - 형광램프용 전자안정저항기 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

형광램프용 전자안정저항기
제1도는 공지의 전자안정저항기의 블록도.
제2도는 본 발명에 따른 전자안정저항기의 동작원리를 설명하는 블록도.
제3도는 본 발명에 따른 안정저항기의 한 실시예.
제4도는 트리거회로(도시되지 않음) 및 점화회로(도시되지 않음)를 갖는 본 발명에 따른 안정저항기의 명확한 실시예를 도시한다.
제5도는 트리거 및 점화회로의 명확한 실시예를 갖는 제4도에 따른 실시예를 도시한다.
본 발명은 형광램프용 전자안정저항기에 관한 것이다. 이러한 종류의 장치는 A.C 회로망전압이 가해지는 정류회로로 구성된다. 쵸퍼회로에서는, 정류회로의 평형전압이 회로망전압과 비교할때 상당히 높은 주파수에 의하여, 전류제한장치를 통하여 두 램프전극의 한 세트의 단자에 가해질 일련의 펄스로 쵸핑(chopping)된다. 여기서 두 램프전극의 다른 단자는 점화회로에 접속된다.
제1도는 공지의 회로(발터 히르쉬만, 베를린, 뮌헨; 지멘스 에이지에 의한 1982년도의 "Elektronikschaltungen" 페이지 147-148에 개재된)에 대한 블록도를 도시한다.
제1도에 의하면 통상 228Veff50Hz의 회로망전압이 필터에 가해지며, 출력은 정류/필터회로와 접속되며, 그 출력에는 예를들면 320C D.C. 전압을 얻을 수 있고 이 출력은 D.C. 전압 예를들면 1KHz 및 1MHz의 주파수와 310Vss의 진폭을 갖는 일련의 펄스를 제공한 쵸퍼회로에 교대로 전송할 종래의 시동회로에 가해질 것이다.
전류제한 쵸크회로를 통하여, 이 일련의 펄스는 형광램프의 두 램프전극의 한 세트의 단자에 가해질 것이며, 다른 두 단자는 예를들면 nF 정도의 콘덴서를 갖는 점화회로와 접속된다.
구성형태 및 가스충전(gas filling)형태에 따라 형광램프는 30 내지 150Veff사이의 연소전압을 갖는다. 커브의 형태에 따라서, 형광램프를 동작시키는데 이용되는 고주파수 A.C. 전압(UL)의 포인트 투 포인트전압(point-to-point voltage)은 램프 연소전압의 약 3배, 이 경우는 90 내지 450Vss사이의 값이 된다. 제1도의 공지의 회로에서, 램프회로용 회로망전압은 항상 최대램프 연소전압보다 높아야 한다.
예를들면 100 또는 120Veff를 갖는 이른바 미디엄(medium)전압 네트워크의 경우에는, 그후 각각 약 130 또는 160V의 필터링된 D.C. 전압만이 이용될 수 있으므로 문제점이 발생될 것이다.
쵸핑후에, 전류제한 쵸크코일을 갖는 경우 예를들면 100Vss보다 낮은 저램프 연소전압으로 동작하는 형광램프만이 요구되는 어떤 조치가 없어도 동작될 수 있다. 오직 그런 경우에 회로망전압은 램프연소전압보다 약간 높게 될 것이다.
형광램프의 네가티브 임피이던스 특성으로 인하여, 램프연소전압(ULSS)이 단지 쵸핑된 D.C. 전압(Vss) 보다 약간 낮을때 형광램프의 동작은 이미 불안정할 것이다.
이는 매우 낮은 자기 인덕턴스의 전류제한 쵸크코일만이 사용될 수 있기 때문이다.
예를들면 120 내지 450Vss의 네트워크전압보다 높은 램프연소전압으로 동작하는 램프는 전류가 단지 쵸크코일에 의하여 제한될때 전혀 작동될 수 없다. 빌라드 혹은 델콘회로(Villard or Delcon Circuit)(뵈저, 켈러, 바이트에 의한 "Bauelemente der Elektronik und irhe Grundschaltungen)" 7판 페이지 220을 참조하라)와 같은 공지의 배전압정류회로에 의하여 정류된 전압을 증가시키는 것이 가능하지만, 그러나 이 경우에 두 전해콘덴서(electrolyet capacitor)의 커패시턴스는 두배가 되어야 한다. 왜냐하면 그렇지 않으면 50 내지 100Hz 리플(ripple)이 증가할 것이므로 즉, 광속변조(light flux modulation)가 일어날 것이기 때문이다. 한편 발터 히르쉬만에 의한 전술한 책("Elektronikschaltungen")의 페이지 144에 나타나 있는 변압기에 의하여 쵸핑된 구형전압을 증가시킬 가능성이 있다.
좀더 코일이 감긴 부품이 사용되어져야 하므로 더 많은 비용이 들고, 부가적인 손실이 발생하여 시스템의 발광효율이 낮다는 단점이 있게 된다.
미국 특허 명세서 제4,544,863호는 그것에 인가된 비교적 낮은 주파수 회로망전압을 동작에 적당한 고주파수 전압으로 변환하는 형광램프용 안정저항기를 기술하고 있다. 고주파수 전압이 직렬로 접속된 코일 및 콘덴서를 통하여 형광램프에 가해진다.
그러나 이 공지의 회로는 안정저항기 구성요소의 정확한 디멘져닝을 필요로 하여 결과적으로 불요성 회로(inflexible circuit)인 따로 제어되는 바이브레이터를 기초로 하여 동작한다.
상당히 간단한 방법으로 램프회로에 대한 전압공급을 증가시켜 램프동작이 만족스러운 형광램프를 동작시키기 위한 자기여자 및 가요성 전자안정저항기를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. 특히 미디엄 전압회로망과 비교할때 더 높은 램프연소전압을 갖는 램프가 이러한 방법으로 동작될 수 있다.
그 문제점은 전류제한회로의 출력에 출현하는 전압이 형광램프에 가해지기 전에 증가된다는 점에서 본 발명에 의하여 해결된다. 전압상승은 형광램프가 공진회로의 콘덴서와 병렬접속되는 LC 공진회로를 사용하는 본 발명에 따른 보다 바람직한 실시예의 회로에 따라 수행된다. 본 발명에 따른 전자안정저항기의 다른 바람직한 실시예는 청구범위의 종속항에 기술된다.
자기여자에 의하여, 본 발명에 따른 안정저항기는 자동조절이 가능하며 결과적으로 안정저항기는 정확한 디멘져닝을 필요로 하지 않는 더 적은 수의 구성요소에 의하여 구성가능하며, 이에 의하여 상기 안정저항기는 현재의 기술수준에 있어서 유리하게 된다. 다음에 이는 다시 장치를 더 강하게 하며 생산비용을 더 싸게 낮추게 한다.
본 발명에 따른 전자안정저항기의 특징 및 이점은 도면을 기초로 한 본 실시예의 후술되는 설명으로부터 알 수 있다.
제2도는 램프에 가까운 본 발명에 따른 전자안정저항기의 일부의 제1실시예를 보여준다. 쵸퍼회로(18)의 입력에는 정류 및 필터링에 의하여 75와 120Veff사이의 미디엄전압 A.C. 회로망전압으로부터 유도된 100 내지 160V의 정류필터링된 전압(UG)이 인가된다. 쵸퍼회로(18)는 100 내지 160Vss사이의 전압(Vss)을 갖는 일련의 구형파펄스를 전류제한회로(20), 바람직하게는 쵸크회로에 전송하며 이의 출력단자에서는 수정된 일련의 펄스(UL)가 발생하여 공지의 배열을 갖는 램프(26)에 가해진다.
본 발명에 의하면, 전압증가회로(30)는 전류제한회로(20)와 램프(26) 사이에 접속되며, 전압(UL)은 전압증가회로의 두 입력에 가해지는 반면 두 출력은 램프(26)의 한세트의 단자(22, 24)에 접속된다. 따라서 램프동작을 위한 충분히 높은 전압공급(UL')이 램프에 가해진다. 공지의 안정저항기의 경우와 같이, 두 램프전극(22, 24)의 다른 단자는 점화회로(28)에 가해진다.
제3도는 공진회로를 형성하기 위하여 단지 예를들면 1.7mH의 자기인덕턴스(LDr)를 갖는 전류제한 쵸크회로(32) 이외에 예를들어 3.3nF의 커패시턴스(CR)를 갖는 콘덴서의 스위칭으로 구성되는 전압증가회로의 매우 간단한 구조를 상세히 도시한다.
제3도에 도시된 실시예에 의하면, 콘덴서(34)의 입력측은 램프(26)의 램프전극(24)에 접속되며 반면에 램프전극(22)은 제어변압기(38)의 제1권선에 접속된다.
이 경우에 콘덴서(34)는 쵸크회로(32)와 제어변압기(38)의 제1권선 사이의 접속점(42)에 가해진다.
더우기 제3도는 한 출력이 콘덴서(34)의 한 단자 및 램프전극(24)의 한 단자에 접속되는 반면 다른 출력은 차단콘덴서(36)를 경유하여 쵸크회로(32)에 접속되는 쵸퍼회로(18)를 나타낸다.
본 발명에 의한 여기서 도시된 전자안정저항기의 실시예에서, 피이드백신호는 직렬공진회로(32, 34) 및 쵸퍼회로(18)에 적합한 변압기(38)로 인하여 구동변압기(drive transformer)(38)를 경유하여 주행속도로 발생된다.
만일 램프가 오프 또는 파손되면 제어변압기(38)의 피이드백 기능은 중단되어 결과적으로 쵸퍼회로(18)는 오프된다. 이는 전자안정저항기는 램프파손 혹은 홈이 있을때, 예를들면 램프의 고리모양 필라멘트가 파손된다면, 자동적으로 오프됨을 의미한다.
제3도에 도시된 본 발명에 따르는 전자안정저항기는 다음과 같이 동작한다.
안정저항기의 동작주파수 혹은 이의 배수(multiples)는 대략 직렬공진회로의 기본 공진주파수와 근사하거나 같다.
Figure kpo00001
공진회로는 그것의 디멘져닝(dimensioning)에 관계없이 교대로 전계 및 자계에 어떤 에너지(W)를 포함한다.
Figure kpo00002
콘덴서(34) 즉 램프(26)의 입력에 가해진 전압은
Figure kpo00003
으로 주어진다.
이 경우 콘덴서(34)에 가해진 전압량은 쵸퍼출력전압(Vss) 및 비(LDr/Cr)의 함수이다.
결과적으로 어떤 램프연소전압보다 높은 공급전압(UL')을 램프(26)에 공급하는 것으로부터 아무런 문제가 발생하지 않음이 명백하다.
형광램프(26)의 점화에 필요한 훨씬 높은 전압도 쉽게 발생될 수 있다 : 만일 점화 회로가 용량성이면 두 콘덴서가 병렬로 접속된 사실로 인하여 캐패시턴스(C=CR+CZ)가 증가될 뿐만 아니라 따라서 더 낮은 공진주파수가 얻어진다. 점화후에 공진회로(32, 34)는 램프대용 임피던스에 의하여 댐핑(damping)되며 콘덴서(34)에 가해진 전압은 램프 파라미터에 의해 결정되고 이에 의하여 공진회로(32, 34)의 Q팩터(quality factor)는 자동적으로 바람직한 값이 된다.
제4도는 차단콘덴서(36)가 램프전극(22) 및 제어변압기(38) 사이에 삽입된 본 발명에 따르는 안정저항기의 제2실시예를 보여준다. 블록 다이어그램에 지금까지 도시된 회로부의 구성요소도 역시 이 실시예를 기초로 하여 구성된다. 이들 구성요소는 두 바이폴라 스위칭 트랜지스터를 갖는 자유진동 푸시풀 반브릿지(semi-bridge)회로로 구성된다. C1 및 FeDr은 간섭(interference)을 억제하는 역할을 한다.
정류 및 필터링에 의하여 대략 160V 및 D.C. 전압이 회로망전압으로부터 발생되어 반브릿지회로에 공급된다. 트리거회로(16)는 단일펄스열에 의하여 푸시풀 단의 진동을 시작하게 한다. 트랜지스터(T1)과 (T2)의 중간에서 거의 구형파인 160Vss의 고주파수 전압이 양극과 음극 사이에 발생된다. 최종의 주파수는 부하회로의 상태에 따라 변한다.
시동중에 직렬공진이 L1을 갖는 쵸크회로(32) 및 콘덴서(34)(Cres)와 점화회로(28)의 용량성부의 병렬접속으로부터 발생된다. 이 커패시턴스는 예를들면 6nF이다.
이 배치와 직렬로 접속된 D.C. 전압차단 콘덴서(36)는 47nF의 커패시턴스(C6)를 갖는다. 47nF의 D.C. 전압차단 콘덴서의 커패시턴스(C6)가 비교적 높으므로 최종 커패시턴스는 여전히 대략 6nF이다. 제어변압기(38)의 제1권선(RK1a) 및 형광램프(26)의 전극(22)은 점화회로(28)와 직렬로 접속된다. 제2권선(RK1b 및 RK1C)에 의하여, 제어변압기(38)는 두 반브릿지회로를 제어하며 일정한 진동을 유지한다. 전술한 공진회로는 오직 전극에 의하여 한 브랜치(branch)에서 약간 댐핑된다. 이는 전술한 바와 같이 동작주파수가 자동적으로 직렬공진회로의 기본 공진주파수에 매우 근접한 결과를 낳는다.
두번째 면에서 용량성 몫은 대략 3nF로 감소한다. 결과적으로 히팅(heating) 전류 및 동시에 댐핑 또한 감소된다. 이는 회로 Q 및 특히, 램프에 가해진 전압의 확실한 증가라는 결과를 낳는다. 이 과정은 이전에 적절하게 미리 가열된 형광램프(26)의 점화전압이 도달되어 아크방전이 일어날 때까지 강행된다. 이 순간에 최고주파수가 발생된다.
동작에 있어서, 공진회로는 비교적 낮은 오옴아크 방전에 의하여 댐핑된다.
주파수는 공진주파수보다 현저하게 낮다. 그러나 공진회로의 효과는 형광램프를 피드(feed)하기에 충분하며 이의 최고연소전압은 공급전압에 비하여 현저하게 높다. 이것은 램프가 순유동성(pure induction)에 의하여 동작될 경우 불가능하다.
댐핑된 공진동작을 발생하기 위하여 전류제한 쵸크회로(32)에 부가하여 오직 콘덴서(34)만이 필요하다. 기술된 자유진동회로의 주파수가 각 요구조건에 부합함을 명백하다. 프리히팅(preheating)중에 주파수는 약 50KHz의 점화전압에 도달할 때까지 약 40KHz에서 부단히 증가한다. 그 다음 동작중에 35KHz로 떨어진다.
고전력 입력으로 인하여 바이브레이터를 파괴하는 형광램프(26)의 파손시에 댐핑없이 회로가 공진동작하는 것을 피하기 위하여, 이미 제1실시예에서 기술된 스위칭 오프 장치가 제공되어야 한다. 이는 오직 램프전류 및 히팅전류만이 제어변압기(36)의 제1권선을 통하여 흐른다는 점에서 이루어질 수 있다. 이 실시예에서 제1권선(RK1a) 역시 콘덴서(34)의 브랜칭후에 스위치된다. 이와 같이 이 실시예에서는 램프파손중에 아무런 진동피이드백이 일어나지 않아서 제너레이터가 좋은 상태에서 정지함을 보장한다.
제5도는 제4도의 실시예와 대응하며, 자세히 기술된 트리거회로 및 점화회로가 또한 표시된다. 트리거회로의 실시예는 인용한 문헌(발터 히르쉬만에 의한 "Elektronikschaltungen" 페이지 148 및 150)에 대응하며 시동회로의 상세한 실시예는 독일 특허 명세서 34 41 992의 개시와 대응한다.

Claims (3)

  1. A.C. 회로망전압용 정류회로(14), 회로망전압에 비해 상당히 높은 주파수를 갖는 정류된 전압을 일련의 펄스로 쵸핑하여 그 펄스를 전류제한장치(20)를 통하여 두개의 램프전극(22, 24)의 일단의 세트에 공급하는 쵸퍼회로(18) 및 전류제한장치(20)와 램프전극(22, 24) 사이에 삽입되고 LC 공진회로(32, 34)를 가진 전압증가회로(30)를 구비하며, 상기 램프전극의 타단세트는 점화회로(28)에 접속되어 있는 형광램프용 전자안정저항기에 있어서; LC 공진회로(32, 34)의 인덕턴스는 전류제한장치로 사용되며 쵸퍼회로(18)를 위한 백커플링(back-coupling) 제어변압기(38)와 직렬로 접속되는 쵸크코일(32)이며, 쵸크코일(32)와 접속되는 콘덴서(34)의 단자(42)는 백커플링 제어변압기(38)를 통하여 형광램프(26)의 전극(22)의 입력단자에 접속되며 반면에 타단자는 쵸퍼회로(18)의 하나의 출력측과 접속되는 전극(24)의 타입력단자에 직접 접속되며, 그에 따라 쵸크코일(32)의 자유단자가 쵸퍼회로(18)의 타출력측에 접속되는 것을 특징으로 하는 형광램프용 전자안정저항기.
  2. 제1항에 있어서, 공진회로는 직렬공진회로인 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항 또는 2항에 있어서, LC 공진회로의 콘덴서(34)는 램프전극(22, 24)의 입력단자에 가해지는 것을 특징으로 하는 장치.
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