KR960002051B1

KR960002051B1 - 방전램프의 안정된 점등을 위한 장치

Info

Publication number: KR960002051B1
Application number: KR1019920008061A
Authority: KR
Inventors: 쇼오조오 가다오까; 마사히또 오오니시
Original assignee: 마쓰시다 덴꼬오 가부시끼가이샤; 미요시 도시오
Priority date: 1991-05-15
Filing date: 1992-05-13
Publication date: 1996-02-09
Also published as: DE69205885T2; EP0513920B1; EP0513920A3; US5444310A; EP0513920A2; DE69205885D1; KR920022940A

Abstract

내용 없음.

Description

방전램프의 안정된 점등을 위한 장치

제1도는 본 발명에 따른 방전램프의 안정된 점등을 위한 장치의 본배열을 보여주는 블록회로.

제2도는 본 발명에 따른 장치의 제1실시예의 회로도.

제3도는 제2도의 회로에서 중요부분에서의 동작을 보여주는 파형도.

제4도는 제2도의 실시예에서 채용된 제어수단의 예를 보여주는 회로도.

제5도는 본 발명에 따른 장치의 제2실시예를 보여주는 회로도.

제6도는 제5도의 회로에서 중요부분에서의 동작을 보여주는 파형도.

제7도는 본 발명에 따른 장치의 제3실시예를 보여주는 회로도.

제8도는 제7도의 회로에서 중요부분에서의 동작을 보여주는 파형도.

제9도는 본 발명에 따른 장치의 제4실시예를 보여주는 회로도.

제10a도 및 제10b도는 제9도의 회로에서의 부분등가회로도.

제11도는 본 발명에 따른 장치의 제5실시예를 보여주는 회로도.

제12도는 제11도의 회로에서 중요위치에서의 동작을 보여주는 파형도.

제13도는 본 발명에 따른 장치의 제6실시예에서의 동작을 보여주는 파형도.

제14도는 본 발명에 따른 장치의 제7실시예를 보여주는 회로도.

제15도는 제14도의 회로에서 중요위치에서의 동작을 보여주는 파형도.

제16도는 본 발명에 따른 장치의 제8실시예를 보여주는 회로도.

제17a도 및 제17b도는 제16도의 회로의 등가회로도.

제18도 내지 제20도는 본 발명에 따른 장치의 제9, 제10도 및 제11실시예를 보여주는 회로도.

제21도는 제20도의 회로의 중요부분에서의 동작을 보여주는 파형도.

제22도는 본 발명에 따른 장치의 제12실시예의 동작을 보여주는 파형도.

제23도 내지 제25도는 본 발명에 따른 장치의 제13, 제14, 및 제15실시예를 보여주는 회로도.

제26도 및 제27도는 제25도의 회로에서 주요부분에서의 동작을 각각 보여주는 파형도.

제28도는 본 발명에 따른 장치의 제16실시예를 보여주는 회로도.

제29도는 제28도의 회로에서 주요부분에서의 동작을 보여주는 파형도.

제30도는 및 제31도는 본 발명에 따른 장치의 제17 및 제18실시예를 보여주는 회로도.

제32도 및 제33도는 제31도의 회로에서 주요부분에서의 동작을 보여주는 파형도.

제34도는 본 발명에 다른 장치의 제19실시예를 보여주는 회로도.

제35도 및 제36도는 제34도의 회로에서 주요부분에서의 동작을 보여주는 파형도.

제37도 내지 제40도는 본 발명에 따른 장치의 제20 내지 제23실시예를 보여주는 회로도.

제41도 및 제42도는 제40도의 회로에서 주요부분에서의 상이한 동작상태를 보여주는 파형도.

제43도는 본 발명에 따른 장치의 제24실시예의 회로도.

제44도는 제43도의 회로에서 주요부분에서의 동작을 보여주는 파형도.

제45도는 본 발명에 따른 장치의 제25실시예를 보여주는 회로도.

제46도는 제45도의 회로에서 주요부분에서의 동작을 보여주는 파형도.

제47도는 본 발명에 따른 장치의 제26실시예의 회로도.

제48도 및 제49도는 제47도의 회로에서 주요부분에서의 동작을 보여주는 파형도.

제50도는 본 발명에 따른 장치의 제27실시예를 보여주는 회로도.

제51도는 제50도의 회로에서 주요부분에서의 동작을 보여주는 파형도.

제52도는 본 발명에 따른 장치의 제28실시예의 회로도.

제53도는 제52도의 회로에서 주요부분에서의 동작을 보여주는 파형도.

제54도는 본 발명에 따른 장치의 제29실시예를 보여주는 회로도.

제55도 및 제56도는 제54도의 회로에서 주요부분에서의 동작이 상이한 상태를 보여주는 파형도.

제57도는 본 발명에 따른 장치의 제30실시예를 보여주는 회로도.

제58도는 제57도의 회로에 주요부분에서의 동작을 보여주는 파형도.

제59도는 본 발명에 따른 장치의 제31실시예를 보여주는 회로도.

제60도는 제59도의 회로에서 주요부분에서의 동작을 보여주는 파형도.

제61도 및 제62도는 본 발명에 따른 장치의 제32 및 제33실시예의 회로도.

제63도는 제60도의 회로의 동작을 보여주는 파형도.

제64도는 본 발명에 따른 장치의 제34실시예의 회로도.

제65a도 및 제65b도는 제7도에 도시된 장치의 더 실제적인 구조를 특별히 보여주는 도면.

본 발명은 방전램프의 안정된 점등을 위한 장치에 관한 것으로, 특히 방전램프에 소정의 전류를 안정적으로 공급하기 위해 채용된 다수의 커패시터 및 스위치를 갖는 방전램프의 안정된 점 등을 장치에 관한 것이다.

지금까지, 전력 공급의 안정화를 목적으로 채용된 커패시터를 통해 전력이 부하에 공급되는 회로구성이 제시되었다. 예를 들면, Burnice D. Bedford의 미국특허 번호 3,263,099에서는, 인덕터 및 스위치의 직렬회로가 전원에 접속되고, 에너지는 스위치의 온(on)시에 인덕터에 축적되고, 인덕터에 축적된 에너지는 스위치의 오프(off)시 다이오드를 통해 커패시터에 충전되고 이 에너지가 부하에 공급되는 전력증폭기 회로가 발표되었다.

이 회로는 부하에 공급되는 전력이 그위치의 온 듀티에 의해 제어되도록 하는데, 인덕터가 채용되는것이 필수불가결하며 따라서 특히 입력전압이 높을 때 더 큰 인덕터를 사용할것이 요구되어 회로, 그리고 최종적으로는 회로가 내장되는 장치가 소형화도기 어려운 문제점이 동반된다.

또한 Ole K. Nilssen의 미국특허번호 4,513,364에서는, AC전원 전력이 커패시터에 정류되어 축적되고, AC전압이 인덕터, 컨덴서 및 방전램프 구성되는 공진회로에 공급되도록 커패시터를 전원으로 해서 2스위치가 교대로 온 및 오프되고, 방전램프의 전류는 방전램프와 직렬로 접속된 인덕터의 작용으로써 제어되는 회로가 발표되어 있다.

이 회로에서 방전램프로의 전력공급을 제어하도록 스위치의 동작 주파수를 변경함으로써 인덕터에 의해 한류 임피던스를 변경하는 것이 가능하도록 되어 있다. 그러나, 인덕터사용의 요구는 여전히 칫수 소형화를 달성하는데 어려움이 있다는 결점을 포함한다.

한편, Osamu Nomuro의 또 다른 미국특허번호 3,657,598에서는, 2스위치가 동시에 온되지 않도록 같은 오프 주기를 갖는 온 및 오프 제어신호가 제어호로로부터 각 스위치에 공급되는 배열에서 2스위치 및 커패시터가 리액턴스로서 사용되는 방전램프점등용 장치가 발표되어있다.

이 장치에서는, 크기의 소형화는 동작주파수를 증가시킴으로써 시도되는데, 방전램프전류는 시간에 따라서 변화되도록 되어 있어서, 제어신호로써 2스위치이 온시간을 제어하여 방전램프에 전력공급을 제어하는데는 복잡한 전류검출 및 제어수단이 방전램프전류의 안정적 제어를 위해 채용될 것이 요구되어 제조원가가 높아지는 문제가 발생한다.

또한, 스위치 및 커패시터를 사용한 회로가 Iwao Fukuda의 일본 실용신안 공개번호 49-6114에 발표되어 있는데, 다이오드 및 커패시터를 구비하는 전압강하 수단을 교대로 온 및 오프시키는 2개의 스위치가 전원전압을 커패시터의 수로 나누어 주어지는 전압을 제공하기 위해 채용되고, 동작주파수가 높게 설정되면 칫수 소형화가 달성될 수 있다.

Fukuda의 회로에서는, 스위치는 그들의 온 동작이 완전하지 않게 제공되어 있어 이 회로에 접속된 부하로의 전력 공급율이 변화된다. 그 반면에, 부하로의 전력공급이 안정되도록 될 때는 스위치의 온 동작이 전력손실이 증가되고 효율이 감소되는 문제가 발생한다.

그래서, 칫수가 소형화되고 장차가 1칩에 최적으로 형성되도록 하기 위해 인덕터없이 다수의 스위치 및 커패시터를 채용하는 배열의 방전램프점등용 장치를 제공하는 것이 본 발명의 주 목적이다.

본 발명에 따라서, 이 목적은, 제1전원이 양단에서 제2전원으로 작용하는 커패시터 수장에 접속되고, 커패시터 충전 수단은 제1전원과 제2전원으로서의 커패시터 수단이 폐 루프에 삽입되는 고속으로 반복하여 온 및 오프되는 제1스위치를 적어도 구비하고, 방전램프는 제2전원으로서 작용하는 커패시터 수단을 가로질러 접속되고, 고속으로 반복하여 온 및 오프되는 제2스위치를 적어도 구비하는 커패시터 방전수단이 커패시터 수단과 방전램프의 페루프에 삽입되고, 스위치가 동시에 온되지 않게 고속으로 그들의 온 및 오프동작을 제어하기 위한 수단이 제1 및 제2스위치에 접속되고, 제1스위치는 제2스위치가 오프상태에 있을 때 온되어 전하를 제2전원으로서의 커패시터 수단에 축적시키고 제2스위치는 제1스위치가 오프상태에 있을 때 온되어 커패시터 수단에 축적된 전하를 방전램프를 통하여 흐르는 램프전류의 실질적인 종료까지 방전시키고 제1 및 제2스위치는 방전램프에 소정의 램프전류를 공급하기 위해 고속으로 온 및 오프되게 제어되도록 제어수단이 배열되는 것을 특징으로 하는 방전램프점등용 장치에 의해 실현될 수 있다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 첨부된 도면에 도시된 바람직한 실시예를 참조하면서 다음의 발명의 상세한 설명에서 명백하게 될 것이다.

본 발명은 도면에 도시된 각 실시예를 참조하면서 상세하게 설명되지만, 발명은 도시된 이들 실시예에만 한정되지 않고 첨부된 특허청구범위내에서 가능한 모든 변경, 수정 및 등가 배열을 포함하는 것으로 이해하여야 된다.

제1도를 참조하면, 본 발명에 따른 방전램프점등용 장치의 기본 배열이 도시되어 있는데, 전원(10), 예를 들어 제1전원으로서의 DC전원이 제1스위치(11)와 제1커패시터(12)의 직렬회로에 병렬로 접속되고, 제2커패시터(13)가 제2스위치(14)와 광원으로서의 방전램프(15)이 직렬회로에 병렬로 접속되어 있다. 본 예에서, 제1 및 제2커패시터(12 및 13)는 전원(10)과 방전램프(15)사이에 동작전압의 차이가 있을때 적당한 전압 변환 수단을 통해 서로 연결되며, 제2커패시터(13)는 방전램프(15)에 대해 제2전원으로서 기능한다.

더 구체적으로 설명하면, 온되는 제1스위치는 제1커패시터(12)가 충전되게 하고, 충전전압은 전압변환 수단을 통해 최적레벨의 전압으로 변환되고, 그다음에 제2스위치(14)는 이 제2커패시터(13)로부터 방전램프(15)로의 램프전류가 실질적으로 0이 될 때까지 온된다. 제2커패시터(13)로부터의 램프 전류공급이 0이 된다는 면으로써, 한류효과가 달성될 수 있다. 램프전류가 0이 될 때까지 램프전류가 제2커패시터(13)로부터 방전램프(5)로 공급되는 각 주기가 1사이클이 되며, 방전램프(15)에 대해 한류효과를 실현하면서 반복되는 이 사이클의 수를 제어함으로써 방전램프에 소정의 전류를 안정적으로 공급하는 것이 가능하게 된다. 또한 전류공급에 대한 동작주파수를 더 높게 하여, 제1 및 제2커패시터(12 및 13)는 용량에서 최소할될 수 있어 장치의 칫수소형화에 궁극적으로 효과적으로 기여한다.

본 발명에 따른 방전램프점등용 장치의 여러가지 실시예가 전원전압이 방전램프의 동작전압과 실질적으로 같은 경우, 동작 전압이 전원전압보다 높은 경우, 동작 전압이 전원보다 낮은 경우, 동작전압이 전원전압보다 높거나 낮게 변하는 경우의 각 예의 순서로 다음에 설명된다. 그밖에, 방전램프로의 전력 공급이 극성에서 변경될수있고, 다수의 전원이 채용되고, 다수의 부하가 채용되고, 연속전류가 방전램프로 흐르게 하는 수단이 채용되는 여러 가지 예가 또한 순차적으로 설명될 것이다.

[예 1]

제2도에서는, 방전램프와 전원전압의 동작전압이 실질적으로 서로 같은 경우에 효과적으로 채용될 수 있는 방전램프 점등용 장치의 제1실시예가 도시되어 있다. 본 실시예에서는, 제1 및 제2스위치(S1 및 제2)의 직렬회로가 제1전원인 DC전원(E)에 접속되고, 커패시터(Co)의 일단은 제1 및 제2스위치(S1 및 S2)의 접속점에 접속되게 삽입되고 방전램프(L)는 제2스위치(S2)의 다른 쪽에 접속된다. 접속은 제1스위치(S1)가 캐패시터(Co)의 충전에 기여하고 제2스위치(S2)가 커패시터(Co)의 방전에 기여하도록 이루어지며, 제1 및 제2스위치(S1 및 S2)는 교대로 온 및 오프되며 동시에 온되지 않도록 제어수단에 의해 제어된다. 캐패시터(Co)는 방전될때에는 방전램프(L)에 대해 전원처럼 제1DC전원(E)에 대해서는 제2전원처럼 기능한다.

제3도의 파형도(a) 및 (b)를 참조하면, 충전용 제1스위치(S1)는 시간(t1)에 온되면서 커패시터(Co)가 DC전원(E)의 전압으로 충전되게 하고, 커패시터(Co)의 전압(V_CO)은 시간(t₁) 후에 곧 DC전원(E)의 전압(V_DC)에 도달하며(제3도의 (a)도), 이때 제1스위치(S1)가 오프되어 충전전압값을 유지한다. 다음에, 방전용 제2스위치(S2)가 시간(t₂)에서 온되어, 커패시터(Co)에 축적된 전하가 방전램프(L)를 통해 방전되어 램프(L)를 잠시동안 동작되게하며, 방전이 종료되면서 제어수단은 방전용 제2스위치(S2)를 오프시킨다. 이다음에 시간(t₃)후에, 같은 동작이 반복되며, 램프전류(I_L), 즉 커패시터(Co)의 방전전류는 펄스파형으로 된다(제3도의 (b)도). 여기서, 제3도의 파형(b)은 회로가 실제 소자에 의해 구성되는 경우에 얻어지는 파형을 다소 확산시켜 도시한 것인데 과장해서 보여주는데, 파형은 스위치 및 배선의 저항 성분으로 인해 다소 둔한 모양으로 주어진다. 펄스간격이 더 작아지도록 제1 및 제2스위치(S1 및 S2)를 제어수단에 의해 동작시킴으로써, 방전램프(L)는 램프가 빛을 연속으로 발하는 것처럼 동작된다.

제2도에 보이는 방전램프 작동수단(LCM1)에 관한 제어수단에 대해서는, 제4도에 채용가능한 제어수단의 도시되어 있는데, 타이머(IC₁) (SE555 또는 유사한 것이 바람직하다) 및 비교기(IC₂)(μPC319 또는 유사한 것이 바람직하다)가 포함된다. 이 경우에 온되는 제2스위치(S2)는 전류가 저항기(R6)를 통해 방전램프(L)로 흐르게 하며, 약간 플러스(거의 0이다)가 되도록 저항기(R4 및 R5)에 의해 설정된 비교기(IC₂)의 I₁단자의 전압은 비교기(IC₂)의 다른 I_N단자의 전압이 저항기(R6)에서 발생된 전압으로 인하여 I₁단자의 전압보다 높게되며, 그에 따라 비교기(IC₂)의 출력단자(OUT)가 개방되며, 커패시터(C3)의 전압은 다이오드(D1) 및 저항기(R8)를 통해 방전된다.

커패시터(Co)로부터 방전램프(L)로의 전유가 점차 감소되어 램프전류가 실질적으로 0이 되면서, 저항기(R6)에 걸리는 전압이 0으로 되고, 비교기(IC₂)의 I_N단자이 전압이 단자(I₁)의 전압보다 낮게되고 비교기(IC₂)의 출력단자(OUT)는 GND레벨로 된다. 이때에 커패시터(C3)의 전하가 반전되므로, 트리거 신호가 타이며(IC₁)이 TRIG단자에 제공되고 커패시터(C3)의 전하는 저항기(R7)를 통해 증가된다. 타이머(IC₁)는 타이머 동작을 시작하고, 출력단자(OUT)는 저항기(R1) 및 커패시터(C1)의 시정수에 의해 고레벨로 되고, 버퍼(Buf1)의 출력은 저항기(R2), 포토카플러(PC1) 및 저항기(R3)를 통해 고레벨로 되어 제1스위치(S1)가 온되게 하고, 이에 의해 커패시터(Co)가 충전된다. 동시에, 제2스위치(S2)가 버퍼(Buf2)에 의해 오프되고, 타이머(IC₁)의 출력단자(OUT)는 저항기(R1) 및 커패시터(C1)의 시정수에 의해 결정되는 시간경과 후에 저레벨로 되고, 그에 따라 제1스위치(S1)는 오프되고 제2스위치(S2)는 온되어, 전류가 다시 커패시터(Co)로부터 방전램프(L)로 흐르게 된다. 이 동작은 반복은 방전램프(L)가 원활하게 동작되도록 한다.

상술한 배열에서, 커패시터(Co)로부터 방전램프(L)로의 전력공급의 반복주파수, 즉, 제2스위치(S2)의 동작주파수는 임계 융합 주파수보다 높게 설정되어, 반복되는 방전램프(L)의 방전동작은 플리커를 포함하지 않는 상태로 될 수 있어 어떤 사람이라도 시각인식에서 휘도의 변화를 느끼지 않게 한다.

여기에서, 임계융합주파수는 방전램프(L)에서 휘도변화의 사이클이 플리커의 인상을 제거하기에 충분히 작게되는, 즉, 신속하게 반복되는 점등 및 소등이지만 연속으로 동작되는 것처럼 보이는 반복 주파수의 하한이며, 대략 일반적으로 수십 Hz이다. 또한, 제1 및 제2스위치(S1 및 S2)의 동작주파수가 방전램프(L)에 공급되는 에너지가 1사이클에서 커패시터(Co)로부터 방전램프(L)로 공급될수있는 에너지로 나누어진 몫으로 선택될 때는, 커패시터(Co)로부터 방전램프(L)로의 에너지를 없게하여 전류제한을 효과적으로 수행하면서 방전램프(L)에 소정의 에너지를 안정적으로 공급하는 것이 가능할 것이다.

동작주파수가 더높게 설정되면, 커패시터(Co)의 용량을 더 작게해서 의도하는 동작을 수행하는 것이 가능하게 된다. 제2도에 도시된 방전램프 점등용 장치에서, 예를 들어, 전원전압이 70V이고 동작주파수가 약 1MHz인 4W형광램프(Matshushita Electric Industrial Co., Ltd.가 제조하는 FL4W제품)은 커패시터(Co)가 약 1600pF정도의 작은 커패시터로 되게 하여, 소정의 에너지가 극히 작고 간단한 제어수단에 의해 방전램프로 공급될 수 있다.

본 예에서, 커패시터(Co)의 방전종료의 직접 검출 대신에, 제2스위치(S2)가 오프되는 시간이 방전의 종료되는 시간으로 미리 설정되는 것도 또한 가능하다.

상술한 제어수단은 다음에 설명되는 실시예중 어느 하나에서나 효과적으로 채용될 수 있다.

[예 2]

제5도에 도시된 제2실시예에서 방전램프점등용 장치는 2개의 스위칭접점(A 및 B)을 갖는 스위치(SW), 커패시터(Co) 및 방전램프(L)의 직렬회로를 구비하고, 이 직렬회로는 DC전원(E)에 병렬로 접속된다.

이 경우에, 제6도의 파형(a)에서 나타낸 전술한 바와 같은 최적 제어수단(도시되지 않음)을 통한 스위치(SW)의 접점(A) 측으로의 시간(t1)에서의 동작은 제6도의 파형(b)로 나타낸 램프전류(I_L)가 커패시터(Co)를 충전하는 동안 DC전원(E)로부터 방전램프(L)로 흐르게 한다.

스위치(SW)가 다음에 시간(t2)에서 동작되어 다른 접점(B) 측으로 전환되면서, 커패시터(Co)에 축적된 전하가 방전램프(L)를 통해 방전되고, 스위치(SW)는 방전램프(L)를 통해 흐르는 전류(I_L)의 종료까지 접점(B)축에 유지되고, 전술한 전류의 방향과 반대되는 방향의 램프전류(I_L)가 방전램프(L)로 흐르게 한다. 시간(t₃) 후에는 위와 같은 스위치(SW)의 동작이 반복되고 방전램프(L)는 교번전류로 원활하게 운전될 수 있다.

제5도의 실시예에서, 접점(A)측으로 전환된 스위치(SW)는 커패시터(Co)가 충전되게하고 접점(B)측으로 전환된 스위치(SW) 는 커패시터(Co)의 방전을 수행하고, 스위치(SW)의 접점(B)측 상태는 충전 및 방전의 반복수를 제어하면서 한류효과를 수행하도록 방전램프에 흐르는 전류의 실질적 종료까지 유지되고, 방전램프는 소정의 전류가 안정적으로 공급될 수 있다.

이 경우에, 2개의 스위칭 접점을 갖는 스위치(SW)는 전술한 제1 및 제2스위치(S1 및 S2)에 아주 유사한 방식으로 가능한다.

본 실시예에서, DC전원이 제1전원으로 채용되고 있으나, AC전원의 사용도 실질적으로 같은 동작이 달성되도록 한다.

[예 3]

제7도에서는, 방전램프의 동작전압이 전원전압보다 높은 경우에 채용되면 유용한 방전램프점등용 장치의 제3실시예가 도시되어 있는데, 장치는 DC전원(E)의 전원전압(V_DC)을 부스트하기위한 수단(BM3)을 포함하는 작동수단(LCM3)을 구비한다.

부스트 수단(BM3)에서, 스위치(S31), 커패시터(C11) 및 스위치(S31)와 인터록크린 스위치(S31')의 직렬회로가 DC전원(E)에 병렬로 접속되고, 스위치(S32), 커패시터(C12) 및 스위치(S32)와 인터록크린 스위치(S32')의 추가 직렬회로가 스위치(S31)를 통해 전원(E)에 병렬로 접속되고, 또다른 스위치(S33)가 스위치(S31 및 S32)에 직렬로 접속되고, 커패시터(Co)는 스위치(S31 내지 S33)의 직렬회로를 통해 DC전원(E)에 접속된다.

스위치(S32 및 S33)의 온 동작과 인터록크되어 온되는 또다른 스위치(S4)는 스위치(S31) 및 커패시터(C11)의 직렬회로에 병렬로 접속되고, 스위치(S33)아 인터록크되는 또다른 스위치(S33')는 스위치(S32) 및 커패시터(C12)의 직렬회로에 병렬로 접속된다.

제8도의 파형도((a) 내지 (i))를 참조하면, 파형(a)에서처럼 스위치(S31 및 S31')의 동시 온은 파형(f)으로 나타낸 것처럼 커패시터(C11)가 DC전원(E)의 전원전압(V_DC)에 의해 충전되게 한다.

다음에, 파형(b) 및 (c)에서처럼 스위치(S31 및 S31')가 온되고 스위치(S32, S32' 및 S41)가 온될 때, 커패시터(C12)는 파형(g)에서 보이는 것처럼 DC전원(E)의 전압(V_DC)의 2배 높은 전압이 되도록 DC전원(E) 및 커패시터(C11)의 직렬회로를 통해 충전된다. 다음에, (d)에서처럼 스위치(S32 및 S32')가 오프되고 스위치(S33 및 S33')가 온될 때 커패시터(Co)는 DC전원(E)의 전압(V_DC)의 4배 높은 전압이 되도록 DC전원(E) 및 커패시터(C11 및 12)의 직렬회로를 통해 충전된다.

이 경우에, 스위치(S33 및 S33')는 작동수단(LCM3)에서 충전스위치를 구성하게 된다. (h)에서 보이는 것처럼, 커패시터(Co)의 전압은 V_CO=2^n-1V_DC가 될 것이다(n은 커패시터의 수이다). 그 밖에, (e)에서처럼 스위치(S33, S33' 및 S41)의 오프 및 방전스위치(S2)의 온은 커패시터(Co)에 축적된 전하가 방전램프(L)로 방전되게하며, 이로써 램프전류(I_L)는 (i)에서처럼 램프에 흐르게되고, 방전램프(L)는 원활하게 동작될 수 있다.

여기에서, 부스트 수단(BM3)에서 커패시터(C11 및 C12)를 포함한 커패시터의 수는 3이지만, DC전압을 더욱 부스트하도록 스위치의 수 뿐만 아니라 부스트수단(BM3)의 커패시터 수를 증가시키는 것이 가능하며, DC전원(E)의 전압(V_DC)보다 더 높은 램프전압의 방전램프(L)가 효과적으로 동작될 수 있다.

작동수단(LCM3)에서 커패시터(Co)를 생략하고, 그의 기능 즉 제1DC전원(E)에 대한 제2전원으로서의 기능을 커패시터(C11 및 C12)에 의해 달성되게 하는 것이 또한 가능하다. 이 경우에, 이들 커패시터의 용량 C11 C12가 되는 것이 바람직하다.

본 실시예에서 방전램프(L)의 기동 등에 더 높은 전압이 요구될 때, 부스트 동작은 부스트수단(BM)으로써 전적으로 수행되나, 출력전압이 기동후에 저레벨이 될 수도 있는 경우에는 스위치(S32 및 S32')가 온 및 오프상태에 각각 고정되고, 그다음에 방전램프(L)는 DC전원(E)의 전압(V_DC)의 2배 높은 전압으로써 동작되는 상태로 유지될수 있는데, 이런 상태는 회로효율 및 커패시터(C12) 용량이 최소화의 개선에 기여한다.

[예 4]

제9도에 도시된 방전램프점등용 장치의 제4실시예는 방전램프의 동작전압이 전원전압보다 더 높은 경우에 채용될때 유용하다.

본 실시예의 작동수단(LCM4)의 부스트 수단(BM)에서, 병렬접속용스위치(Sp₁내지 Sp₆)가 온되고 방전 스위치(S2)가 오프되어 있는 채로 직렬접속용스위치(Ss₁내지 Ss₃)가 오프되면, 커패시터(C11 내지 C13)는 제10a도에 보이는 것처럼 DC전원(E)에 대해 병렬 접속 상태에 놓여지고, 커패시터는 DC전원(E)의 전압(V_DC)까지 충전되다. 다음에, 병렬접속용스위치(Sp₁내지 Sp₆)가 오프되고 직렬접속용스위치(Ss₁내지 Ss₃)가 온되면, 커패시터(C11 내지 C13)는 제10b도에서 보이는 것처럼 충전된 상태에서 DC전원(E)에 대해 직렬접속으로 놓여진다. 다음에 방전스위치(S2)가 온될 때, 3개의 커패시터(C11 내지 C13)내의 전하는 방전램프(L)로 방전되고, 램프는 원활하게 동작될 수 있다.

여기에서, 제10b도에서 파선으로 나타낸 경로(P)는 특히 3커패시터(C11 내지 C13)에서 DC전원(E)의 전압(V_DC)의 인가가 요구될 때, DC전원(E)의 경로(P)를 통해 커패시터(C11 내지 C13)의 직렬회로에 직렬로 접속되고, 경로(P)를 통한 이 접속상태는 램프전압이 방전램프(L)의 기동후에 저하되는 시간에서 DC전원(E)을 제거하도록 교환가능하게 할 수 있다. 이 제4실시예에서, 커패시터(C11 내지 C13)는 같은 용량으로 될 수 있으며 장치는 회로설계에서 더 쉽게된다.

제4실시예에서 병렬접속용스위치는 6개이고, 직렬접속용스위치, 방전용스위치 및 방전용 커패시터는 각각 3개라고 언급되었지만, 그들은 DC전원(E)의 전압(V_DC)을 원하는 배수까지 부스트하기 위해 적절히 증가 될 수 있으며, 장치는 고 왓트수까지부터 저 왓트수까지의 다양한 방전램프에 광범위하게 이용될 수 있다.

부스트 수단(BM4)에서 채용되는 병렬접속용스위치(Sp₁내지 Sp₆)에 대해서는 다이오드를 사용하는 것이 또한 가능할 수 있다.

또한, 배열은 또한 접속상태가 수정될 수 있는 경로(P)를 사용하는 대신 위와 같은 방식으로 방전램프(L)의 기동후에 병렬접속스위치(Sp₃)를 온, 스위치(Sp₆)를 오프, 직렬접속스위치(Ss₃)를 오프시킴으로써 부스트수단(BM4)의 출력전압이 변환되도록 수정될 수 있다.

[예 5]

제11도에 도시된 방전램프점등용 장치의 제5실시예는 방전램프의 동작전압이 전원전압보다 높은 경우에 채용되면 유용하고, 본 실시에의 장치는 전압변환수단(IVM5)을 구비한다. 제12도의 파형도((a) 내지 (f))를 또한 참조하면, 시간(t1)에서 스위치(SW1 내지 SW3)가 파형(a) 내지 (c)에서 보이는 것처럼 접점(A)측에 전환되고 스위치(SW4 및 SW5)는 (d) 및 (e)에서 보이는 것처럼 온되어 커패시터(C1 내지 C3)가 병렬로 접속되게 하고 램프전류(I_L)가 방전램프(L)로 흐르도록; 시간(t2)에서, 스위치(SW1 내지 SW3)가 다른 접점(B)측으로 전환되고, 스위치(SW4 및 SW5)는 오프되어 각 커패시터(C1 내지 C3)가 직렬로 접속되게하고, 부스트로 전압이 방전램프(L)에 인가되어 램프전류(I_L)가 위에의 방향과 반대되는 방향으로 램프(L)를 통하여 흐르도록; 시간(t3)에서, 시간(t1)에서 달성된 동작과 같은 동작이 반복해서 시작되도록 전압변환 수단(IVM5)이 동작한다. 이런 반복으로써 전술한 실시예에서와 같은 효과가 실현될 수 있다.

[예 6]

제13도의 파형((a) 내지 (f))로 나타낸 방전램프전등용 장치의 제6실시예는 방전램프의 동작전압이 전원전압보다 높은 경우에 적용되면 유용하며, 회로배열 그 자체에 대해서는, 제5실시예에서와 같은 배열이 본 실시예에서 채용된다. 본 실시예에서의 동작에 대해서는, 스위치(SW1)는 (a)에서 보이는 것처럼 시간(t1)에서 접점(A)측으로 전환되어 (f)에서 보이는 램프전류(I_L)이 방전램프(L)를 통해 흐르게 하고, 스위치(SW2)는 (b)에서 보이는 것처럼 시간(t2)에서 접점(A)측으로 전환되고 스위치(SW4)는 (d)에서 보이는 것처럼 온되어 램프전류(I_L)가 (f)에서 보이는 것처럼 램프(L)을 통해 흐르게 하고, 스위치(SW3)는 (c)에서처럼 시간 (t3)에서 접점(A)측으로 전환되고 스위치(SW5)는 (e)에서처럼 온 되어 램프전류(I_L)가 (f)에서처럼 램프(L)를 통해 흐르게 한다. 다음에, 시간(t4)에서 스위치(SW1 내지 SW3)는 모두 다른 접점(B)측으로 전환되고 스위치(SW4 및 SW5)가 온되면, 역방향의 램프전류(I_L)가 램프(L)를 통해 흐르게 된다.

시간(t5)에서, 시간(t1)에서와 같은 상태가 달성되며, 동작이 반복되어 AC 전류가 방전램프(L)를 통해 흐르게 되어 이로써 전술한 실시예에서와 같은 효과가 또한 본 제6실시예에서 실현될 수 있다.

[예 7]

제14도에 도시된 방전램프점등용 장치의 제7실시예는 방전램프의 동작전압이 전원전압보다 낮은 경우에 적용되면 유용하며, 이 실시예의 장치는 DC 전원(E)의 전원전압(V_DC)을 하강시키기위한 수단(LM7)을 포함하는 작동수단(LCM7)을 구비한다.

이 작동수단(LCM7)에서, 전압하강수단을 구성하는 스위치 및 커패시터는 충전스위치 및 커패시터로서 작용하도록 되어 있다.

따라서, 스위치(S51), 커패시터(C21), 스위치(S51)와 인터록크된 스위치(S52), 커패시터(C22), 스위치(S51)와 인터록크된 스위치(S53) 및 커패시터(C23)의 직렬회로는 DC전원(E)에 접속되고 스위치(S61 및 S62)는 직렬관계로 커패시터(C21)의 양단에 접속되고, 스위치(S63 및 S64)는 직렬관계로 커패시터(C22)의 양단에 접속되고, 스위치(S65 및 S66)는 커패시터(C23)의 양단에 접속되고, 이들 직렬로 접속된 스위치는 방전스위치(S2)를 통해 방전램프(L)에 병렬관계로 접속된다. 이들 스위치(S61 내지 S66)는 서로 인터록크되어 동작하도록 배열되어 있다.

제7시예의 동작은 제15도의 파형도((a) 내지 (h))를 참조하면서 설명될 것이다. 스위치(S51 내지 S53)이 (a)에서처럼 온되면, 커패시터(C21 내지 C23)는 커패시터가 동일한 용량의 것인한 (d) 내지 (f)에서 보이는 것처럼 DC전원(E)의 전원전압(V_DC)의 1/3되는 전압으로 각각 충전되어, 커패시터(C21 내지 C23)를 포함하는 직렬회로의 양단의 전압, 즉 이들 커패시터의 전압(V_C21내지 V_C23)의 합은 (g)에서 보는 것처럼 DC 전원(E)의 전원전압(V_DC)이 될 것이다.

다음에, 스위치(S51 내지 S53)가 오프되고 또한 스위치(S61 내지 S66)가 (b)에서처럼 온되면, 커패시터(C21 내지 C23)의 병렬회로가 그들이 전압하강수단(LM7)의 출력양단에 가로질러 접속되는 상태에 놓인다.

이 상태에서 방전스위치(S2)가 (c)에서처럼 온될때, 커패시터(C21 내지 C23)에 축적된 전하는 방전램프(L)에 대해 방전되고, (h)에서 보이는 램프전류(I_L)가 방전램프(L)를 통해 흐르게 되고, 램프(L)의 원활한 동작이 달성될 수 있다.

위에서 설명된 것처럼, 본 실시예로써, DC 전원(E)의 전원전압(V_DC)보다 낮은 동작전압을 갖는 방전램프(L)를 동작시키는 것이 가능하다.

본 실시예에서, 또한, 전압하강수단(LM7)에서 커패시터수(n) 및 스위치 수의 증가는 전압(1/n) V_DC)이 얻어지도록 하며, 장치는 전원전압보다 낮은 동작전압의 방전램프를 동작시키는데 유용하다.

[예 8]

제16도에는, 방전램프의 동작전압이 전원전압보다 낮은 경우에 적용되면 유용한 방전램프점등용 장치의 제8실시예가 도시되어 있으며, 장치는 전압하강수단(LM8)을 포함하는 작동수단(LCM8)을 구비한다.

제17a도 및 제17b도를 참조하여 동작을 설명하면, 병렬접속스위치(Sp₁내지 SP₅)가 오프되고 직렬접속스위치(Ss₁내지 Ss₃)가 온되고 방전스위치(S2)가 오프되면 같은 용량의 커패시터(C21 내지 C23)가 제17a도에서 보이는 것처럼 DC전원(E)에 직렬로 접속되게 하며, 커패시터의 직렬접속에 걸리는 전압이 DC전원(E)의 전원전압(V_DC)의 레벨에 도달할 때까지 커패시터가 충전된다. 병렬접속스위치(Sp₁내지 Sp₅)가 온되고 직렬접속스위치(Ss₁내지 Ss₃)가 다음에 온되면, 커패시터(C21 내지 C23)는 충전상태에서 유지된채로 제17b도에서 보이는 것처럼 병렬로 접속되는 상태에 놓이게 되어, 그들은 각각 레벨이 DC전원(E)의 전원전압(V_DC)의 1/3되는 전압하강수단(LM8)의 출력전압을 제공한다. 그후에, 방전스위치(S2)가 온되면, 3커패시터(C21 내지C23)의 병렬접속으로부터 전하가 방전램프(L)에 대해 방전되고, 램프(L)의 원활한 동작이 얻어질 수 있다.

전술한 배열에서, 또한, 병렬 및 직렬접속스위치 및 커패시터 수의 증가는 추가 전압하강이 달성될 수 있도록 하며, 수의 감소는 전압하강에서 감소를 가능하게 한다. 이들 소자를, 그들의 접속수가 램프기동동작과 불변동작사이에서 변화되도록, 배열하는 것이 또한 가능할 것이다.

[예 9]

방전램프점등용 장치의 제9실시예가 제18도에 도시되어 있는데, 방전램프의 동작전압이 전원전압보다 낮은 경우에 적용되면 또한 유용하며, 장치는 전압하강수단(LM9)을 포함하는 작동수단(LCM9)을 구비한다.

이 실시예에서, 충전스위치(S1) 및 전압하강수단(LM9)에서의 직렬접속스위치(Ss₁및 Ss₂)가 온되고 병렬접속스위치(Sp₁내지 Sp₅)가 오프될 때 전류가 DC 전원(E)로부터 충전스위치(S1), 커패시터(C21), 스위치(Ss₁), 커패시터(C22), 스위치(Ss₂) 및 커패시터(C23)의 회로를 통해 흐르게되어, 커패시터(C21 내지 C23)가 충전되도록 배열이 이루어진다. 즉, 이들 커패시터(C21 내지 C23)는 DC 전원(E)의 전원전압(V_DC)의 1/3레벨까지 충전된다. 다음에, 직렬접속스위치(s₁및 Ss₂) 및 충전스위치(S1)이 오프되고 병렬접속스위치(Sp₁내지 Sp₄)가 온되고 방전스위치(S2)다 온될때, 전원전압(V_DC)의 1/3인 전압이 전압하강수단(LM9)으로부터 방전램프(L)로 인가되고 램프는 원활하게 동작될 수 있다.

또한 이 제9실시예에서, 직렬접속 및 직렬접속스위치 및 커패시터 수가 최적전압이 방전램프(L)에 인가될 수 있도록 적절하게 증가되거나 또는 감소될 수 있다.

[예 10]

제19도에서는, 방전램프점등용 장치의 제19실시예가 보이는데, 방전램프 동작전압이 전원전압보다 낮은경우에 채용되면 또한 유용하며, 장치는 전압하강수단(LM10)을 포함하는 작동수단(LCM10)을 구비한다.

본 실시예에서, 전압하강수단(LM10)은 제18도의 실시예에서 전압하강수단(LM10)에서 사용되는 직렬접속스위치(Ss₁및 Ss₂) 대신해 다이오드(Ds₁및 Ds₂)를, 역시 수단(LM10)에서 병렬접속스위치(Sp₁내지 Sp₄) 대신에 다이오드(Dp₁내지 Dp₄)를 채용하며, 3커패시터(C21 내지 C23)는 DC 전원(E)에 직렬접속이 되어 충전되도록 하고 그후에 상호 병렬로 된 상태에서 전하를 방전램프(L)에 방전하도록 되어 있으며, 램프(L)는 원활하게 동작될 수 있다.

또한 본 실시예에서, 직렬접속 및 병렬접속 다이오드 및 커패시터의 수는 방전램프(L)의 최적전압 인가에 맞추어 적절히 증가되거나 감소될 수 있다.

이 제10실시예에서는, 특히, 비싸지 않은 다이오드를 채용함으로써 장치가 경제적으로 되게 할 수 있다.

[예 11]

제20도에 도시된 방전램프점등용 장치의 제11실시예는 방전램프동작전압이 전원전보다 낮은 경우 적용되면 또한 유용하며, 장치는 전압변환수단(VM11)을 구비한다. 제21도의 파형도((a) 내지 (f))를 참조하면서 동작을 설명하면, 시간(t1)에서 스위치(SW1 내지 SW3)는 (a) 내지 (c)에서 처럼 접점(A)측에 전환되어 있고 스위치(SW4 및 SW5)가 (d) 및 (e)에서처럼 오프되면, DC 전원(E)의 전원전압(V_DC)이 스위치(SW1 내지 SW3)를 통해 커패시터(C_o) (커패시터(C1 내지 C3)의 직렬합성용량)와 방전램프(L)의 직렬회로에 인가되고, (f)에서와 같은 램프전류(IL)가 방전램프(L)를 통해 흐르게 된다.

다음에 시간(t2)에서, 스위치(SW1 내지 SW3)는 다른 접점(B)축에 전환되고 스위치(SW4 및 SW5)가 온되면, 커패시터(C1 내지 C3)는 하강된 전압이 램프에 인가되도록 병렬접속으로 놓여져 전하를 방전램프(L)에 방전시키며, 위에서와 반대되는 방향의 램프전류(I_L)가 램프(L)로 흐르게 될 것이다.

다음에 시간(t3)에서, 시간(t1)에서 달성된 것과 같은 상태에 다시 도달되고, 이런 동작의 반복으로써 방전램프(L)는 AC동작에 처해질 수 있다.

본 실시예에서, 또한, 스위치 및 커패시터의 수는 방전램프에 최적전압이 인가되게 배열을 변경하도록 적절히 증가되거나 감소될 수 있다.

[예 12]

제22도에서 파형도((a) 내지 (f))로 나타낸 방전램프점등용 장치의 제12실시예는 방전램프동작전압이 전원전압보다 낮은 경우에 적용되면 유용하며, 본 실시예는 예 11의 전술한 제11실시예의 것과 같은 회로배열을 채용한다. 본 실시예에서, 시간(t1)에서 스위치(SW1 내지 SW3)가 (a) 내지 (c)에서처럼 접점(A)측에 전환되고 스위치(SW4 및 SW5)는 (d) 및 (e)에서처럼 오프되어 램프전류(I_L)가 커패시터(C1 내지 C3)의 직렬회로를 통해 방전램프(L)에 흐르도록; 시간(t2)에서, 스위치(SW3)가 다른 접점(B)측에 전환되어 램프전류(I_L)가 위에서와 반대되는 방향으로 램프로 흐르게 하도록; 시간(t3)에서, 스위치(SW2)가 다른 접점(B)측에 전환되어 스위치(SW5)가 온되게 하도록; 시간(t4)에서, 스위치(SW1)가 접점(B)측에 전환되어 (f)에서와 같은 램프전류(I_L)를 방전램프(L)에 공급하기 위해 스위치(SW4)를 온시키도록; 그리고 시간(t5)에서, 시간(t1)에서 달성된 동일한 상태에 다시 도달되도록 동작이 이루어진다. 이런 동작의 반복으로써, 방전램프(L)의 AC 동작이 원활하게 달성된다.

또한 본 실시예에서, 배열은 스위치 및 커패시터의 수가 방정램프에 인가되는 최적전압에 맞추어 적절하게 증가되거나 감소되는 것을 가능하게 한다.

[예 13]

제23도의 제13실시예의 방전램프점등용 장치는 방전램프 동작전압이 전원전압보다 낮은 경우에 적용하면 유용하며, 이 장치는 전압변환수단(VM13)을 구비한다. 본 실시예에서, 전압변환수단(VM13)은 3개의 다이오드(D1 내지 D3)와 2개의 커패시터(C1 및 C2)의 결합에 의해 형성되고, AC전원(V_AC)로부터 공급되는 전력은 전압변환수단(VM13)에 공급되기 위해 다이오드 브리지(DB)에 의해 전파 정류되는 것이 바람직하다.

동작중에, 다이오드(D2 및 D3)는 오프되고 스위치(SW1)는 접점(A)측에 있고, 커패시터(C1 및 C2)는 직렬접속에서 충전된다.

스위치(SW1)이 다른 접점(B) 측에 있을 때, 다이오드(D1)는 오프되고, 커패시터(C1 및 2C)는 병렬접속상태에 놓여져 하강된 전압이 이들 커패시터로부터 방전램프(L)로 인가되게 하며, 램프의 AC동작이 원활하게 달성된다.

또한 제13실시예에서, 배열은 스위치, 다이오드 및 커패시터의 수가 방전램프에 인가되는 최적 전압에 맞게 적절히 증가되거나 감소되는 것을 가능하게 한다.

[예 14]

제24도에 도시된 제14실시예의 방전램프 점등용 장치는 방전램프 동작전압이 전원전압보다 높게 그리고 낮게 변화하는 경우에 적용될 때 유용하며, 이 실시예의 장치는 동작이 전압부스트와 전압하강사이에서 변경될 수 있는 전압부스트 및 하강수단(BLM14)를 포함하는 작동수단(LCM14)를 구비한다.

특히, 충전스위치(51)는 최초에 온되고, 병렬접속스위치(Sp₁내지 Sp₄렬접속스위치(Ss₁및 Ss₂)뿐만 아니라 충전스위치(S2)가 오프되는 동안 온되어, 3개의 커패시터(C11 내지 C13)는 DC전원(E)에 대해 직렬접속으로 놓여져 DC전원(E) 전원전압(V_DC)의 3배되는 전압을 방전램프(L)에 공급하도록 직렬 접속 상태로 놓여지고, 전압부스트 및 하강수단(BLM14)은 이와같은 부스트 수단으로 기능하게 된다.

반면에, 충전스위치(S1) 및 직렬접속스위치(Ss₁및 Ss₂)가 온되고 병렬접속스위치(Sp₁내지 Sp₄) 및 방전스위치(S2)가 오프될 때, 커패시터(C11 내지 C13)는 직렬접속상태에 놓여지고 각각 충전된다.

그다음에, 충전스위치(S1) 및 직렬접속스위치(Ss₁및 Ss₂)가 오프되고 병렬접속스위치(Sp₁내지 Sp₄) 및 방전스위치(S2)가 온되면, DC전원(E)의 전원전압(V_DC)의 1/3전압이 원만한 동작을 위해 방전램프(L)에 인가되고, 전압 부스트 및 하강수단(BLM14)은 이와 같이 전압하강수단으로서 기능하게 된다.

전술한 것으로부터 명백하겠지만, 제14실시예는 2가지형식의 방전램프, 고압에서 사용되는 것과 저압에서 사용되는 것을 선택동작에 따르는 각각의 스위치로 적절하게 처리할 수 있는 방전램프 점등용 장치를 제공할 수 있으며, 실시예는 광범위한 동작전압에의 적응성에서 이점이 있다.

본 실시예에서, 스위치 및 커패시터의 수는 방전램프점등용 장치가 방전램프의 동작전압에 대한 적응성에서 더욱 개선될 수 있도록 적절히 증가되거나 감소될 수 있다.

[예 15]

제25도에 도시된 제15실시예의 방전램프점등용 장치는 방전램프(L)에 공급되는 전력의 극성을 반전시킬 수 있는 극성반전수단(IVM15)을 포함하는 작동수단(LCM15)을 구비한다. 극성방전수단(IVM15)는 스위치(S_A내지 A_D)의 브리지 접속을 포함하는데, 스위치(S_A내지 S_D)는 2스위치(S_A및 S_D또는 S_B또는 S_C)가 동시에 온 및 오프되고 2쌍의 스위치(S_A, S_D와 S_B, S_C)가 제어수단(도시되지 않음)을 통해 교대로 온 및 오프되도록 배열된다.

제26도의 파형도((a) 내지 (e))를 참조하면서 동작을 설명하면, 충전스위치(S1)가 우선(a)에서 처럼 온되어 커패시터(Co)를 충전시키고, 그후에 충전스위치(S1)는 오프된다.

다음에, 방전 스위치(SW2)가 (b)에서처럼 온되고, 동시에 또는 약간 지연되어 극성반전수단(IVM15)의 스위치(S_A및 S_D)가 (c)에서처럼 온되고, 그다음에 커패시터(Co)의 전하가 방전스위치(S2), 스위치(S_A), 방전램프(L), 스위치(S_D)를 통해 다시 커패시터(Co)로 흐르게 된다. 이방전이 종료되면서, 방전스위치(S2), 스위치(S_A) 및 스위치(S_D)가 오프되고, (e)에서 보이는 것과 같은 램프전류(I_L)가 도면에서 윗방향으로 방전램프(L)를 통해 흐르게 된다.

다음에, 충전스위치(S1)이 다시 온되어 커패시터(Co)를 충전시키고, 그후에 충전스위치(S1)가 오프되고 방전스위치(S2)가 온되고, 동시에 또는 약간 지연되어 스위치(S_B및 S_C)가 (d)에서처럼 온되면, 커패시터(Co)의 전하는 방전스위치(S2), 스위치(S_B), 방전램프(L), 스위치(S_C)를 통해 다시 커패시터(Co)로 흐르게 되며 램프전류(I_L)는 도면에서 아래쪽으로 되는 위에서와 반대되는 방향으로 램프를 통해 흐르게 된다.

따라서, 상기 동작의 반복은 방전램프(L)가 원만하게 AC동작하게 한다.

제27도의 파형도((a) 내지 (e))를 참조하면, (a) 및 (b)에서처럼 충전 및 방전스위치(S1 및 S2)에 의한 2번의 커패시터(Co) 충전 및 방전에 대해 스위치(S_A및 S_D)가 (c)에서 처럼 순차적으로 온 및 오프되고, 다음에 스위치(S_B및 S_C)는 충전 및 방전 스위치(S1 및 S2)에의한 2번의 커패시터(Co) 충전 및 방전에 대해 (d)에서처럼 순차적으로 온 및 오프되고, 그 다음에 램프전류(I_L)가 (e)에서 보이는것처럼 매2펄스마다 극성이 역전되도록 동작이 이루어질 수 있다.

이 역전사이클은 물론 매 2펄스마다가 아니어도 되나 충전 및 방전의 어느 임의의 수 일수 있어, 극성은 동일 극성에서 원하는 수의 반복에 대한 램프전류 공급후 역전될 수 있으며, 램프전류(I_L)의 엔빌로프는 램프전류(I_L)의 주파수가 1/2 또는 1/n로 저하되도록 변환될 수 있다.

[예 16]

제28도에 도시된 방전램프점등용 장치의 제16실시예에서는, 방전램프(L)에 공급되는 전력의 극성을 반전시킬 수 있는 극성 반전수단(IVM16)을 갖는 작동수단(LCM16)이 또한 포함되어 있다. 극성반전수단(IVM16)은 방전스위치의 기능이 스위치(S_A내지 S_D)에 의해 실현될 수 있도록 브리지 접속으로 된 트랜지스터 스위치(S_A및 S_D)를 구비하며, 적당한 제어수단(도시되지 않음)이 충전스위치(S1) 및 스위치(SA 내지 SD)를 제어한다.

제29도의 파형도((a) 내지 (d))와 관련해서 제28도의 실시예의 장치의 동작을 살펴보면, 충전스위치(S1)는 (a)에서처럼 온 및 오프되어 충전스위치(S1)의 각 온 동작시 커패시터(Co)에 축적된 전하가 스위치(S_A및 S_D그리고 S_B및 S_C)의 각 세트가 (b) 및 (c)에서처럼 한 번 온 및 오프되게하여, 이로써 전하는 (d)에서처럼 정 및 부 극성으로 방전램프(L)에 방전되게 하며 방전램프(L)는 원만하게 AC동작될 수 있다.

본 실시예에서의 장치는, 방전램프를 기동할때, 저항기(Ro)를 통해 방전램프(L)의 팔라멘트(f1 및 f2)의 단자(스위치에 접속되지 않는 단자)에 가로질러 접속되는 스위치(Sp)가 짧은 주기동안 온 및 오프되어 예열전류를 필라멘트(f1 및 f2)에 흘리도록 배열되는 것이 바람직하다.

[예 17]

제30도에 도시된 제17실시예의 방전램프점등용 장치는 방전램프(L)에 공급되는 전력의 극성을 반전시킬 수 있는 극성반전수단(IVM17)을 포함하는 작동수단(LCM17)을 또한 구비한다. 본 실시예에서, 특히, 채용된 커패시터(Co)는 AC형 동작에 응답하여 충전 및 방전을 반복하는 양방향성 형식의 것이다.

또한 본 실시예는 충전스위치(S1)의 기능이 스위치(S_A및 S_D)에 의해 달성되도록 배열될 수 있다. 이 실시예의 다른 기능은 제25도에 도시된 제16실시예를 참조해서 설명된 것과 실질적으로 동일하다.

[예 18]

제31도에 도시된 제18실시예의 방전램프점등용 장치는 다수의 전원 사용되기에 적합하도록된 배열의 작동수단(LCM18)을 구비한다. 즉, 제18실시예에서는 3개의 상이한 DC전원(E1 내지 E3)의 3전압(V_DC1내지 V_DC3)이 채용된다.

커패시터(Co₁내지 Co₃)가 동일용량이고 DC전원(E1 내지 E3)의 전압이 V_DC1＜V_DC2＜V_DC3의 관계이기만 하면, 램프전류(I_L)는 충전 및 방전스위치(S11 및 S21)의 결합동작에 의해 최소로되고, 충전 및 방전스위치(S12 및 S22)의 결합동작에 의해 중간으로 되고, 충전 및 방전스위치(S13 및 S23)의 결합동작에 의해 최대로 되고, 장치는 주파수를 변경함이 없이 이런 동작 결합을 전환함으로써 램프전류(I茄)가 적당하게 증가되거나 감소되게 한다.

제32도의 파형도((a) 내지 (j))를 참조하면, (a)는 충전스위치(S11)의 온동작을 보여주고 (b)는 방전스위치(S21)의 온 동작을 나타내고, (g)는 충전 및 방전으로 인한 커패시터(Co₁)의 전압(V.,₁)의 변화를 나타내고, 방전스위치(S21)의 온 상태에서 방전램프(L)로 흐르게 되는 램프전류(I_L)는 (j)에서 보이는 것처럼 매우 작다.

또한, (c)는 충전스위치(S12)의 온 동작을 나타내고, (d)는 방전스위치(S22)의 온동작을 나타내고, (h)는 충전 및 방전으로 인한 커패시터(Co₂)의 전압(Vo₂)의 변화를 보여주고, 스위치(S22)의 온 상태에서 방전램프(L)를 통해 흐르게 되는 램프전류(I_L)는 (j)에서 보이는것처럼 약 중간이 될 것이다.

단일 DC전원(E)으로부터 상이한 DC전압(D_DC)을 얻도록된 배열에 대해서, 본 실시예에서 처럼 3개의 상이한 전압원을 얻도록 전술한 제3실시예에서처럼 부스트 수단을 채용하거나 또는 전술한 제7실시예처럼 전압하강수단을 채용하는 것이 가능할 것이다.

또한 Co₁＞Co₂＞Co₃의 용량관계를 달성하기 위한 31도의 작동수단(LCM18)의 배열로써, 제32도의 (a) 내지 (j)에 대응하는 제33도의 (a) 내지 (j)의 파형도에서 보이는 것처럼 충전스위치(S11 내지 S13)의 방전스위치(S21 내지 S23)와의 각 결합동작에 의해 원하는 만큼 램프전류(I茄)를 증가시키고 감소시키는 것이 가능하게 된다.

제33도에서, (e) 및 (f)는 각각 충전스위치(S13) 및 방전스위치(S23)의 온 동작을 나타내고 (i)는 충전 및 방전으로 인한 커패시터(Co₃)의 전압(Vco₃)의 변화를 나타내며, 이때 방전스위치(S23)의 온 상태에서 방전램프(L)를 통해 흐르는 램프전류(I_L)는 (j)에서 보이는 것처럼 매우 작게 된다.

제18실시예에서는, 또한, 주파수의 적절한 조합은 램프전류가 광범위에 걸쳐 제어기능 하도록 한다. 고정된 주파수라도, 주파수를 변하게 하는 배열의 추가 제공으로 램프전류(I_L)의 광범위한 제어가 달성될 수 있다.

[예 19]

제34도에 도시된 제19실시예의 방전램프점등용장치는 극성반전수단(IVM19)을 포함하는 작동수단(LCM19)을 구비한다.

특히, 충전스위치(S11 내지 S1n)의 각각 및 커패시터(Co₁내지 Con)의 각각으로 된 다수의 직결회로가 DC전원(E)에 병렬로 접속되고, 극성반전수단(IVM19)의 입력측은 방전스위치(S21 내지 S2n)의 각각을 통해 커패시터(Co₁내지 Con)의 각각에 개별적으로 접속되고, 방전스위치(S₂₁내지 S_2n) 및 브리지 접속스위치(S_A내지 S_D)는 각각 이것에 의해 제어되고, 방전램프(L)는 AC동작이 될 것이다.

제35도의 파형도((a) 내지 (i))와 관련해서 제34도의 제19실시예에서의 제어의 예를 참조하면, n=3이라고 가정하면, 충전스위치(S11 내지 S1n)는 (a) 내지 (c)에서 보이는 것처럼 주기적으로 온 및 오프되고, 방전스위치(S21 내지 S2n)는 (d) 내지 (f)에서처럼 충전스위치(S11 내지 S1n)의 온 및 오프와 동기해서 온 및 오프되고, 극성반전수단(IVM19)에서 2세트의 스위치(S_A, S_D와 S_B, S_C)는 (g) 및 (h)에서 보이는것처럼 방전스위치(S21)의 온 및 오프의 매 1사이클마다 교대로 온 및 오프된다. 이와같이, 커패시터(Co₁내지 Con)의 전하는 램프(L)로 순차적으로 방전되고, (i)에서처럼, 램프전류(I_L)는 극성반전수단(IVM19)의 스위치(S_A, S_D) 세트와 스위치(S_B및 S_C) 세트의 온 및 오프에 따른 방향으로 램프(L)로 흐르게 된다.

제35도에서 나타낸 이 제어는 방전램프(L)를 통해 흐르는 램프전류의 엔빌로프 주기가 저하되기를 원하는 경우에 최적이 되는 것을 발견되었다.

반면에 높은 주파수의 램프전류(I_L)를 방전램프(L)에 공급하려 할 때는, 극선반전수단(IVM19)에서 스위치세트(S_A및 S_D)와 다른 스위치세트(S_B및 S_C)는 방전스위치(S21 내지 S2n) 중 하나의 온 및 오프에 대응해서 제36도의 파형도(a) 및 (b)에서처럼 교대로 온 및 오프되고, 램프전류(I_L)는 제36도의 (c)에서처럼 주파수가 높게 될 수 있다.

상기 극성반전수단(IVM19)의 채용으로써, 또한, 광방출이 편향되는 것, 즉 방전램프(L) 내부의 이온이 한쪽으로 집중되는 것으로 인하여 저온 환경에서 일어나는 전기이동(cataphoresis)현상을 방지하는 것이 가능하다.

방전램프(L)의 일방향 전극과 이온의 충돌로 인하여 램프의 전극이 과도하게 마모되는 것을 방지하는 것이 또한 가능하여, 방전램프의 세로의 흑화가 억제되어 램프의 수명이 연장되게 한다. 또한, AC 전원에 사용되는 커패시터를 충전 및 방전 커패시터(Co₁내지 Con_n)로 채용하는 것이 가능하여, 커패시터는 수명이 연장되고 고주파손실도 감소될 수 있다. 또한, 극성반전수단(IVM19)의 스위치(S_A내지 S_D)가 충전 또는 방전스위치와 인터록크되도록 배열되면, 제어는 극히 정밀하게 수행될 수 있으며, 방전램프(L)에 대한 램프전류(I_L)는 주파수에서 적절히 증가되거나 감소될 수 있으며, 전자식 기계 및 장치에서 일반적으로 채용되는 주파수를 피함으로써 어떤 잡음문제라도 효과적으로 제거될 수 있다.

[예 20]

제37도에 도시된 방전램프점등용 장치의 제20실시예에서는, 2세티의 DC전원(E1 및 E2)과 작동수단(LCM20 및 LCM20A)가 채용되는데, 후자로써 방전램프(L)의 동작에 있어서 램프 전류의 방향이 전환된다.

이 경우, 방전스위치(S21 및 S22)는 동시에 온되지 않도록 배열된다.

[예 21]

제38도에 도시된 방전램프점등용 장치의 제21실시예는 3개의 방전램프를 작동시키는데 사용되도록 설계되었는데, 이 목적으로 커패시터에 대한 충전전류로써 필라멘트를 예열하기 위한 3세트의 작동수단(LCM21, LCM21A 및 LCM21B) 이 DC전원(E)에 접속된다.

방전램프(L1, L2 및 L3)용 작동수단(LCM21, LCM21A 및 LCM21B)은 전술한 실시예의 것에 대응하는 방식으로 동작한다.

또한 본 실시예는 3개의 방전램프를 작동하기 위한 것으로 설계되었으나, 원하는 수의 작동수단을 접속함으로써 원하는 수의 방전램프에 사용되는 장치가 제공될 수 있다.

[예 22]

제39도에 도시된 방전램프점등용 장치의 제22실시예는 각 작동수단에 의해 공용으로 사용되는 1개의 극성 반전수단(IVM22)과 함께 3개의 방전램프에 대해 요구되는 수의 작동수단이 제공된다. 이 장치에서, 충전스위치(S11 내지 S13), 방전스위치(S21 내지 S23), 커패시터(Co₁내지 Co₃) 및 방전램프(L1 내지 L3)의 수는 방전램프의 수에 맞추어 용이하게 증가될 수 있으며, 램프는 AC공급을 받을 수 있다.

[예 23]

제40도에 도시된 제23실시예에서, 방전램프점등용 장치는 방전램프(L1 내지 L3)가 방전스위치(S21 내지 S23)의 각각을 통해 커패시터(Co)에 각각 병렬로 접속되도록 채용된 다수의 방전스위치로써 단일 커패시터(Co)로써 다수의 방전램프(L1 내지 L3)를 점등하도록 배열된 작동수단(LCM23)을 채용한다.

제41도의 파형도(a) 내지 (g)와 관련해서 제40도의 실시예의 동작을 설명하면, 충전 스위치(S1) 및 방전스위치(S21 내지 S23)는 (a) 내지 (d)에서 보이는 것처럼 교대로 온 및 오프되고, 램프전류(I_L1내지 I_L3)는 (e) 내지 (g)에서처럼 방전램프(L1 내지 L3)에 동시에 공급되어 그들을 동작시킨다.

또한 제42도의 파형도((a) 내지 (g))를 참조하면, 충전스위치(S1)의 온 동작의 사이클은 제42도의 (a)에서처럼 시분할이 되고, 방전스위치(S21 내지 S23)은 (b) 내지 (d)에서처럼 순차적으로 온 및 오프되고, 램프전류(I_L1내지 I_L3)는 각 방전램프(L1 내지 L3)에 순차적으로 공급되어 그들을 동작시킨다.

이 경우에, 전체로서 본 각 방전램프(L1 내지 L3)는 광방사를 순차적으로 실행하여, 방사는 더 적은 플리커링을 갖게되고 플리커는 플리커링 주파수를 증가시킴으로써 거의 인식할 수 없게 된다.

[예 24]

제43도에 도시된 제24실시예의 방전램프 점등용 장치는 2개의 방전램프(L1 내지 L2)를 작동시키도록 구성되어 있는데, 방전램프(L2)는 스위치(SW)의 접점(B) 측과 커패시터(Co)와 방전램프(L1)의 접속점 사이에 접속된다.

제44도의 파형도((a) 내지 (c))와 관련해서 제43도의 실시예의 동작을 설명하면, (a)에서처럼 시간(t1)에서 다른 접점(A) 측에 전환된 스위치(SW)는 (b)에서와 같은 램프전류(I_L1)가 DC전원(E)으로부터 커패시터(Co)를 통해 방전램프(L1)에 공급되게 하며, 시간(t2)에서 접점(B)측에 전환된 스위치(SW)는 커패시터(Co)의 전하가 방전램프(L2)로 방전되어 (c)에서와 같은 램프전류(I_L2)가 램프(L2)에 공급되게 한다.

다음에 시간(t3)에서, 스위치(SW)는 다시 접점(A) 측에 전환되어 상기 동작을 반복시키고, 이리하여 램프전류(I_L1및 I_L2)가 방전램프(L1 및 L2)를 통하여 흐르게 된다.

커패시터(Co) 및 스위치(SW)는 전술한 제5실시예에서의 커패시터 및 스위치와 같은 방식으로 다수가 제공되는 배열이 이루어질 수 있다. 또한, 전원은 DC전원에 한정되지 않으며, AC전원도 유사하게 채용될 수 있다.

[예 25]

제45도에 도시된 제25실시예의 방전램프점등용 장치에서, 제2방전램프(L2)는 제1방전램프와 DC전원(E)의 접속점과 스위치(SW)의 접점(B) 측 사이에 접속된다. 제46도의 파형도((a) 내지 (c))와 관련해서 제45도의 실시예의 동작을 설명하면, 제46도의 (a)에서처럼 시간(t1)에서 접점(A) 측에 전환된 스위치(SW)는 (b)에서처럼 램프 전류(I_L1)가 커패시터(Co)를 통해 방전램프(L1)로 흐르게한다. 다음에, 시간(t2)에서, 스위치(SW)는 접점(B) 측으로 전환되고, 커패시터(Co)에 축적된 전하는 방전램프(L1 및 L2)를 통해 방전되고, 이때 위에서와 반대되는 방향으로 램프전류(I_L1)가 방전램프(L1)를 통해 흐르고 (c)에서와 같은 램프전류(I_L2)가 방전램프(L2)를 통해 흐르고, 방전램프(L1 및 L2)둘다 원만하게 동작되고, 램프(L1)는 AC-동작에 처하게 된다.

상기에서, 커패시터(Co) 및 스위치(SW)의 배열은 다수의 커패시터 및 스위치가 전술한 제5실시예에서 처럼 채용되는 배열로 수정될 수 있다.

또한, DC전원 대신에, AC전원을 채용하는 것이 가능하다.

[예 26]

제47도에 도시된 방전램프점등용 장치의 제26실시예에서, 작동수단(LCM26)은 커패시터(Co₁내지 Co_n)에 대응하는 충전스위치(S11 내지 S1_n) 및 방전스위치(S21 내지 S2_n)를 사용하여 구성된다.

제48도의 파형도((a) 내지 (d))와 관련해서 동작을 설명하면, 충전스위치(S11 내지 S1n)는 시간(t1, t3, …, t2n-1)에서 온되고 시간(t2, t4, …, t2n)에서 오프되며, 반전스위치(S21 내지 S2n)는 시간(t2, t4, …, t2n)에서 온되고, 시간(t1, t3, t2n+1)에서 오프된다.

이 배열로써, 커패시터(Co₁내지 Co_n)는 제48도의 (a) 내지 (c)에서처럼 전압(V_CO1, V_CO2, …V_COn)을 가지며, 방전램프(L)의 B 램프전류(IL)는 (d)에서와 같이된다. 램프전류(IL)는 설명된 것처럼 커패시터(Co), 충전스위치(S1) 및 방전스위치(S2)의 수를 증가시킴으로써 작은 간격의 미세한 펄스의 모습으로 형성될 수 있다.

본 실시예에서 장치는 또한 제49도의 파형도((a)) 내지 (d))로 나타낸 것처럼 동작될 수 있다. 즉, 충전스위치(S11 내지 S1n) 및 방전스위치(S21 내지 S2n)는 시간지연을 동반하는 타이밍에서 각각 온 및 오프되어, 각 커패시터(Co₁내지 Co_n)의 방전전류, 즉, 방전램프(L)에 대한 전류펄스는 (d)에서 보이는 것처럼 서로 약간 부분적으로 중첩되고 램프전류(I_L)는 제로시간을 갖지 않는다.

제49도의 (a) 내지 (c)에서, 커패시터(Co₁, Co₂및 Co_n)의 충전 및 방전전압(Vco₁내지 Vco_n)이 도시되어 있다.

램프전류(I_L)는 방전램프(L)가 일단 작동되면 결코 0이 되지 않으므로, 램프의 재시동전압과 같은 고전압을 연기할 필요가 없게 되고, DC 전원(E)의 전압(V_DC)은 유효하게 낮추어진 값으로 될 수 있다.

또한, 캐패시터(Co₁내지 Co_n)의 방전전류의 중첩이 더 큰 정도로 될 때, 램프전류(I_L)는 직류전류에 가깝게 될 수 있고, 발생되는 방전램프(L)의 광속출력은 덜 플리커링하게 될 수 있고, 우수한 조명이 실현될 수 있다.

[예 27]

제50도에 도시된 방전램프점등용 장치의 제27실시예에서, 전력공급의 2가지 경로가 제공되어 있는데, 제1경로에서 방전램프(L)는 스위치(SW1)의 접점(A)측, 커패시터(C1) 및 스위치(SW3)를 통해 AC전원(V_AC)에 접속되고 제2경로에서 방전램프(L)는 커패시터(C2)가 충전되는 접점(D)측으로 전환된 또다른 커패시터(C2)가 램프에 병렬접속된 상태에서 전력공급을 받는다. 제51도의 파형((a) 내지 (e))와 관련해서 동작을 설명하면, 전압이 미리 정해지고 스위치(SW1) 및 커패시터(C1)를 포함하는 제1경로는 소정의 전압보다 높은 전압하에서 채용되고 스위치(SW2) 및 커패시터(C2)를 포함하는 제2경로는 소정의 전압보다 낮은 전압하에서 사용된다. AC전력의 양 극성에서 소정전압의 레벨이 V_L1및 V_L2라고 가정하면, AC전원의 전원전압(V_AC)은 시간(t1)에서 전압(V_L1)을 초과하며, 이리하여 스위치(SW1)는 (b)에서 처럼 접점(A)측에 전환되고, 스위치(SW2)는 (c)에서 처럼 접점(c)측에 전환되고, 스위치(SW3)는 (d)에서 처럼 온되고, 그 다음에 (e)에서와 같은 램프전류(I_L)가 커패시터(C1)를 통해 방전램프(L)로 흐르게된다. 다음에, 시간(t2)에서, 스위치(SW1)는 B측으로 전환되고, 위에서와 반대되는 방향의 램프전류(I_L)가 방전램프(L)로 흐르게 된다.

시간(t3)에서, 스위치(SW1)는 다시 접점(A)측으로 전환되어, 위의 동작이 다음 주기동안 반복되

고, 방전램프(L)는 AC전력이 공급된다.

AC전원전압(V_AC)이 시간(t4)에서 전압(V_L1) 아래로 될 때, 적어도 스위치(SW3)가 오프되고, 스위치(SW2)는 전환된다. 스위치(SW)가 접점(D)측으로 전환되면, 커패시터(C2)의 전하가 방전램프로 공급되고, 시간(t5)에서 시간(t7)까지 양 접점(C 및 D) 사이의 스위치(SW2)의 교대되는 전환으로써 방전램프(L)는 에너지 공급이 계속된다. 다음에, 전원전압(V_AC)이 시간(t7)에서 전압(V_L2)를 초과할 때, 스위치(SW2)는 전환되지 않으나 스위치(SW)는 온 되고, 스위치(SW1)는 전환된다. 시간(t8)에서, 스위치(SW2)는 전환되고, 시간(t9)에서 시간(t1)에서와 같은 상태에 도달된다. 이 동작의 반복으로써, 방전램프(L)는 AC동작으로 된다. 스위치(SW2) 및 커패시터(C2)대신에 제9도의 전술한 실시예의 부스트 수단을 사용하여 장치는 전원전압이 낮은 주기에서 방전램프에 공급되는 전압을 증가시킬 수 있게 된다.

[예 28]

제52도에 도시된 제28실시예에서, 장치는 단일 커패시터(Co)에 의해 전술한 제27실시예에서 2커패시터(C1 및 C2)의 동작을 수행하게 된다.

재53도의 파형(a) 내지 (d)과 관련해서 동작을 설명하면, (a)에서처럼 시간(t1)에서 전압(V_L1)을 초과하는 AC전원전압(V_AC)은 스위치(SW2)가 (c)에서 처럼 접점(F)측에 전환되게 하고, (b)에서와 같이 스위치(SW1)의 양 접점(A 및 B) 사이의 교대되는 전환은 에너지가 커패시터(Co)를 통해 방전램프(L)에 공급되게 한다. 다음에, 시간(t2)에서, 스위치(SW)는 접점(E)측에 전환되고 스위치(SW1)는 접점(A)측에 전환되어 전하가 커패시터(Co)에 축적되고, 스위치(SW1)가 접점(B)측에 전환되면서, 커패시터(Co)에 축적된 전하가 램프(L)로 방전되고, (d)에서 보이는 것과 같은 램프전류가 흐르게 된다.

시간(t3)에서, AC전원전압(V_AC)의 극성이 역전되고, 시간(t4)에서 전압(V_L2)을 초과하여 스위치(SW2)가 접점(F)측에 전환되게 하고, 스위치(SW1)가 전환되어 에너지가 방전램프(L)로 공급되게 한다.

다음에, 시간(t5)에서, 스위치(SW2)는 접점(E)측으로 전환되고, 시간(t1)에서와 같은 상태가 시간(t6)에서 다시 도달되고, 그 후에는 전술한 동작이 반복되어 방전램프(L)가 원만하게 동작되게 한다.

[예 29]

제54도에 도시된 제29실시예에서, DC전원전압은 잡음방지필터(FT)를 통과한 상용 AC전원전압(AC)을 정류기(DB)에서 전파정류시키고 다음에 평활 컨덴서(Ca)에서 평활하게 함으로써 얻어지며, 이렇게 얻어진 DC출력은 작동수단(LCM29)을 구동한다.

작동수단(LCM29)은 커패시터(Co)를 트랜지스터로 구성되는 충전스위치(S1)를 통해 DC전원(E)의 출력단에 접속하고, 또한 방전램프(L)를 트랜지스터로 구성되는 방전스위치(S2)를 통해 커패시터(Co)의 양단에 접속한다.

DC전원(E)의 출력단에는 또한 제어수단(CONT)이 접속되며, 충전 및 방전스위치(S1 및 S2)의 베이스에 제55도의 파형(a) 및 (b)으로 나타낸 펄스폭(T1 및 T2)의 펄스(g1 및 g2)의 순차적 인가로써, 이들 스위치(S1 및 S2)가 교대로 온 및 오프된다.

이제, 충전스위치(S1)가 온 되면서, 커패시터(Co)가 우선 전원(E)의 양극(“a”)으로부터 커패시터(Co) 및 충전스위치(S1)를 통해 전원의 음극(“b”)에 이르는 경로를 통해 충전되고, 충전스위치(S1)는 펄스(g1 및 g2)의 역전시 오프되고, 그다음에 방전스위치(S2)가 온되고, 커패시터(Co)의 전하는 방전램프(L) 및 방전스위치(S2)를 통해 방전된다.

여기서, 기동스위치(G)는 임피던스 소자(Z)를 통해, 작동수단(LCM)에 접속되지않는 방전램프(L)의 필라멘트(f1 및 f2)단자에 접속되어, 램프의 기동시 이 기동스위치(G)가 온되고, 커패시터(Co)의 방전되는 에너지가 필라멘트(f2 및 f2)를 예열하도록 필라멘트(f1), 기동스위치(G), 임피던스소자(Z), 필라멘트(f2) 및 방전스위치(S2)를 통해 흐르게 될 것이며, 기동스위치(G)는 방전램프(L)가 완전히 예열되었을때 오프되며 방전램프(L)는 원만하게 동작될 수 있다.

따라서, 방전램프(L)는 제55도의 (c)로 나타낸 커패시터(Co)의 반복적인 방전에서 결과되어 제55도의(d)에 보이는 것처럼 방전램프(L)를 통해 흐르게 되는 램프전류(I_L)로써 안정적으로 동작될 수 있다.

반면에, HID램프와 같은 고광도 방전램프가 방전램프(L)로서 채용될 때는, 동작이 동작주파수에 따라 야기되는 소리공명으로 인해 불안정하게 되는 위험이 생기나, 이 위험은 제56도의 파형((a) 및 (b))로 나타낸 펄스(g1)의 각 비발생 구간에서 펄스(g2)를 여러번 발생함으로써 효과적으로 피할 수 있어 방전스위치(S2)의 온은 펄스(g1)에 응답하여 충전스위치(S1)의 각 온에 대해 여러번으로 나뉘어질 것이며. 동작주파수가 이로써 높게 될 수 있다.

이 경우에, 커패시터(Co)의 충전 즉 충전스위치(S1)의 온 및 오프를 여러번으로 나누고 방전스위치(S2)가 방전동안 한 번 온하게 함으로써, 가청주파수에 대한 어떠한 작동도 피할 수 있는 것이 또한 가능하게 된다.

또한, 커패시터(Co)의 단일 충전 및 복수 분할 충전과 커패시터(Co)의 단일방전 및 복수분할방전의 최적결합에 의해 원하지 않는 주파수의 발생을 억제하는 것이 가능하다. 이 접속에서, 커패시터(Co)는 방전스위치(S2)의 온 시에 방전되고, 이들 스위치(S1 및 S2)를 둘다 교번으로 온 및 오프시키기 위한 타이밍신호는 방전되는 전류를 검출함으로써 얻어질 수 있다는 것을 알아야 한다.

[예 30]

제57도에 보이는 제30실시예에서, 2개의 스위치(So₁및 So₂)와 2개의 커패시터(Co₁및 Co₂)가 브리지 접속으로 채용되는데, 커패시터(Co₁)는 스위치(So₁)를 통해 DC전원(E)에 접속되고, 다른 커패시터(Co₂)는 스위치(So₂)를 통해 또한 DC전원(E)에 접속되고, 방전램프(L)는 스위치(So₁)와 커패시터(Co₁)의 접속점과 커패시터(Co₂)와 스위치(So₂)의 접속점사이에 삽입된다.

제58도의 파형((a) 내지 (e))와 관련해서 동작을 살펴보면, 양 스위치(So₁및 So₂)가 (a) 및 (b)에서처럼 교번적인 온 및 오프를 위해 제공되어, 스위치(So₁)가 온되고 스위치(So₂)가 오프되면, (c)에서와 같은 전류가 전원(E)으로부터 스위치(So₁)를 통해 커패시터(Co₁)로 흘러 커패시터(Co₁)를 충전시키고, 이때 스위치(So₁)는 커패시터(Co₁)에 대해 충전스위치로서 기능한다.

스위치(So₁)가 오프되고 다음에 스위치(So₂)가 온되면, (d)에서와 같은 전류가 전원(E)으로부터 스위치(So₂)를 통해 커패시터(Co₂)로 흘러 커패시터를 충전하고, 동시에 커패시터(Co₁)에 이미 축적되어 있는 전하는 방전램프(L) 및 스위치(So₂)의 경로를 통해 방전된다.

여기에서, 스위치(So₂)는 커패시터(Co₂)에 대해 충전스위치로서 기능하고 커패시터(Co₂)에 대해서 방전스위치로서 기능한다.

그 다음에, 스위치(So₁)는 온되고 스위치(So₂)는 오프되고, 전류는 전원(E)으로부터 스위치(So₁)를 통해 커패시터(Co₁)로 흘러 커패시터(Co₁)를 다시 충전시키고, 동시에 커패시터(Co₂)의 전하는 방전램프(L) 및 방전스위치(So₁)의 경로를 통해 방전된다. 즉, 스위치(So₁)는 커패시터(Co₁)에 대해 충전스위치로서 기능하고 또한 커패시터(Co₂)에 대해 방전스위치로서 기능한다.

상기 동작의 반복으로써, 커패시터(Co₁및 Co₂)의 방전은 (e)에서와 같은 램프전류(I_L)가 방전램프(L)를 통해 흐르게하며 동일한 동작을 한다.

본 실시예에서, 펄스파형 직류전류가 방전램프를 통해 흐르게 되지만, 원한다면, 전술한 실시예에서 설명된 것처럼 극성반전수단을 채용함으로써 극성을 교대로 변경하는 것이 용이하다.

[예 31]

제59도에 도시된 제31실시예에서, 제60도의 파형(a)로 나타낸 AC전원전압(V_AC)이 일단 커패시터(C₂)에 축적되고 다음에 스위치(SW1) 및 커패시터(C1)를 통해 방전램프(L)에 공급되도록 장치가 배열된다.

시간(t1)에서, 스위치(SW2)가 제60도의 (b)에서처럼 접점(D)측에 있고 스위치(SW1)는 제60도의 (c)에서처럼 접점(A)측에 있을때, 커패시터(C2)에 축적된 전하는 스위치(SW1)에 공급되고 커패시터(C1)를 통해 방전램프(L)에 가해지며, 제60도의 (d)에서처럼 램프전류(I_L)가 방전램프(L)를 통해 흐른다.

다음에, 시간(t2)에서, 스위치(SW2)가 접점(C) 측으로 전환되고 스위치(SW1)는 접점(B)측으로 전환되고, 그리고나서 AC전원전압(V_AC)이 커패시터(C2)에 인가되고, 커패시터(C1)의 전하는 방전램프(L)에 가해져서, 위에서와 반대되는 방향으로 램프전류(I_L)가 흐르게 될 것이며, 램프는 원만하게 AC동작이 될 수 있다.

이 배열에 따라서, 커패시터(C2)로부터 커패시터(C1)로 공급되는 에너지는 커패시터(C2)에 의해 용이하게 제어될 수 있다.

적어도 에너지 공급시의 스위치동작에 대해서는, 스위치(SW2)가 접점(B) 측에 있고 스위치(SW1)가 접점(A)측에 있는 것으로 목적을 충분히 달성한다.

[예 32]

제61도의 제32실시예에서, 방전램프점등용 장치는 커패시터(C1 및 C2), 스위치(SW1 및 SW2) 및 다수의 커패시터를 구비하며, 스위치 및 커패시터로써 전압부스트 및 하강을 실현하면서 방전램프(L)에 대한 소정전압의 안정적 공급이 실현될 수 있다.

[예 33]

제62도의 도시된 제33실시예에 따른 장치에서, 예를들어, 제2도의 전술한 실시예에서와 같은 배열의 작동수단(LCM33)이 채용되며, 이 작동수단(LCM33)의 DC전원에 또다른 DC전원(E_o)에 대해서는, 방전램프(L)에 대한 전류가 이 추가전원(E_o)의 전압(V_DCO)이 방전램프(L)에 직접 접속될 때 지속적으로 증가되도록 정상상태 전압보다 낮은 전압값이 채용된다. 추가전원(E_o)으로부터의 전압(V_DCO)을 작동수단(LCM33)에 인가함으로써, 램프전압(V_L)이 제63도의 파형도(a)에서 보이는 것처럼 양 전원(E 및 E_o)의 전압(V_DC및 V_DCO)의 합전압과 추가전원의 전압(V_DCO) 사이에서 변화하게 된다.

이때에, 램프전류(I_L)는, 바로 이 순간에서 단기간동안 방전램프(L)가 여전히 액티브 상태에 있으므로 작동수단(LCM33)의 출력전압이 커패시터(C_o)의 방전으로 인하여 0이 되더라도 방전램프(L)의 정상상태전압보다 약간 낮은 전압(V_DCO)에 의해 제63도의 (b)에서처럼 점차 감소되면서 어떤 기간동안 흐르게 된다.

이때의 램프전류(I_L)는 전압(V_DCO)이 정상상태전압보다 아래이므로 증가되지는 않을 것이며, 커패시터(C_o)에 의한 한류효과가 실현된다.

또한, DC전원의 전압은 이 전압과 추가 DC전원(E_o)의 전압의 합이 정상상태 전압보다 약간 높게 되는 레벨의 것이 될 수 있으며, 추가전원(E_o)이 처해지는 전압은 더 낮게 설정될 수 있다.

[예 34]

제64도의 제34실시예에의 장치에서, 추가 DC전원(E_o1)은 작동수단(LCM34)의 양 출력단에 병렬로 다이오드(D_o)를 통해 접속된다. 본 실시예에서, 방전램프(L)는 작동수단(LCM34)의 커패시터(C_o)의 방전과 그 다음 방전사이의 중간기간에서 추가 DC전원(E_o1)에 의해 액티브 상태에서 유지될 수 있어, 방전램프(L)내의 이온 수가 높게 유지될 수 있고, 램프의 광출력은 플리커링 등을 동반하지 않고 원만하게 될 수 있고, 작동수단(LCM34)은 중량 및 손실에서 감소될 수 있는 외에 전술한 제33실시예에서처럼 크기가 최소화 될 수 있고, 저항-대-전류성질이 비교적 낮은 부품이 충전 및 방전 스위치에 대해 채용될 수 있다.

전술한 실시예에서, 충전스위치, 방전스위치 등에 트랜지스터를 사용하는 것이 여러 실시예중의 몇가지에서만 언급되었지만, 필요하다면, 실시예중 어느 것에서나 스위치용 트랜지스터를 포함하여 반도체 스위칭소자를 채용하는 것이 가능하다.

제65a도 및 제65b도에서는, 제7도의 도시된 제3실시예에서 방전램프점등용 장치의 주요부품이 반도체 기판상에서 형성되는 반도체 디바이스의 예가 도시되어 있다.

특히, 제65a도에는, 제3실시예에서, 스위치(31)로서 소스(SOC), 게이트(GAT) 및 드레이(DRN)을 갖는 유전체 절연 기판상에 형성되는 전력 MOSFET와 동일 기판상에 편평하게 형성되는 커패시터를 포함하는 장치가 도시되어 있다. 제65b에는, 반면에, 소위 플래트 커패시터형에서 기판상에 편평하게 형성되는 제65a도의 커패시터와 대조되게, 커패시터가 동일기판상에서 건식에칭제 등에 의해 그리고 전력 MOSFET와 평행관계로 수직 트랜치의 내벽에 순차적으로 형성되는 규소산화물 표면, 알루미늄 전극등으로 형성되는 디바이스가 도시되어 있다.

이 경우에, 전력 MOSFET 및 커패시터는 이들 소자의 수가 많을 때라도, 규소산화물 필름에 의해 서로 완벽하게 절연된다.

또한, 본 발명에 따라서, 작동수단은 크기에서 소형화 될 수 없는 인덕터와 같은 소자를 포함하지 않아서, 원하는 값을 갖도록 설계된 구성소자가 동일 유전체 절연기판상에 용이하게 설치될 수 있어 장치가 1칩내에 형성되게 할 수 있다.

제65a도 및 제65b에서, 또한, CAE는 커패시터, ALE는 알루미늄전극, PSI는 플리실리콘층, DIEL은 SiO₂등의 유전체 절연기판을 나타내는 것으로 참조기호가 되어 있다. 유전체 절연기판을 포함하는 제65a도 및 제65b도에 도시된 디바이스의 각 부품을 제조하는데 있어서, 특히 이들을 1칩내에 형성하는데 있어서, 모든 공지의 반도체 제조기술이 효과적으로 채용될 수 있다.

Claims

제1 및 제2단자를 구비한 입력전원; 상기 입력전원의 제1 및 제2단자에 각각 대응하여 접속되는 제1 및 제2단자를 구비하고, 제1폐루프를 형성하는 커패시터 수단; 제1주파수로 반복적으로 온 및 오프되는 제1스위치 수단을 포함하고, 상기 입력전원의 제1 및 제2단자의 하나와 상기 커패시터 수단의 제1 및 제2단자의 하나의 사이에서 상기 제1폐루프에 접속되는 커패시터 충전수단; 상기 커패시터 수단의 제1 및 제2단자에 걸쳐서 직접 접속되어 제2폐루프를 형성하는 방전램프; 제2주파수로 반복적으로 온 및 오프되는 제2스위치 수단을 포함하고, 상기 커패시터 수단의 제1 및 제2단자의 하나와 상기 방전램프의 제1 및 제2단자의 하나와의 사이에서 상기 제2폐루프에 접속되는 커패시터 방전수단; 및 상기 제1 및 제2스위치 수단에 접속되어, 제1 및 제2스위치 수단이 동시에 온되지 않도록 상기 제1 및 제2스위치 수단의 온/오프동작을 제어하기 위한 제어수단을 구비하고, 상기 제어수단은, 상기 제1스위치 수단이 온상태에 있고 상기 제2스위치 수단이 오프상태에 있을 때 전하가 상기 커패시터 수단내에 충전되게 하고, 상기 방전램프를 통하여 흐르는 램프전류의 실질적인 종료까지 제1스위치 수단의 오프상태와 제2스위치 수단의 온상태를 유지하여 상기 커패시터 수단으로부터 상기 방전램프를 통하여 충전되었던 전하를 방전시키도록 상기 제어수단은 상기 제1 및 제2스위치 수단을 제어하며, 그에 따라 과램프전류를 제한하고 플리커가 없는 작동이 이루어지도록, 플리커 제거를 위한 임계융합주파수보다 높은 제2주파수로 펄스화된 램프전류를 상기 방전램프를 공급하는 것을 특징으로 하는 방전램프의 안정된 점등을 위한 장치.
제1항에 있어서, 상기 커패시터 수단은 다수의 커패시터, 및 상기 다수의 커패시터의 양단전압을 변환하기 위하여 상기 다수의 커패시터의 접속상태를 직렬접속과 병렬접속 사이에서 전환하여 그들이 제1전원의 양단에 접속될때 제1커패시터로 작동하게 하고 그들이 방전램프의 양단에 접속될때 상기 제1커패시터와는 다른 제2커패시터로 작동하게 하기 위하여 제공되는 변환수단을 구비하며, 상기 변환수단은 상기 제2커패시터의 커패시터에 따라 변화될 수 있는 기능을 가진 전압부스트 및 하강수단이며, 상기 전압부스트 및 하강수단은 부수트비가 상기 방전램프의 기동시에는 높고 상기 방전램프의 작동중에는 낮게되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 추가 방전램프가 상기 제1전원과 커패시터 수단의 상기 제1페루프에 삽입되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2스위치는, 순차적 시간지연을 가지며 온 및 오프되는 제3 및 제4스위치 수단의 다수의 쌍을 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.