KR100396386B1

KR100396386B1 - 가스방전램프의트리거회로

Info

Publication number: KR100396386B1
Application number: KR1019950025352A
Authority: KR
Inventors: 다니엘뮈슬리
Original assignee: 다니엘뮈슬리
Priority date: 1994-08-18
Filing date: 1995-08-18
Publication date: 2003-12-06
Anticipated expiration: 2015-08-18
Also published as: CN1118980A; JPH0896979A; EP0697803B1; EP0697803A2; KR960009805A; DE59507872D1; ES2146685T3; EP0697803A3; ATE190185T1

Abstract

가스 방전등의 트리거를 위해, 안정기가 정류기장치(D1, D2, D3,D4)의 양극 및 음극 사이에 접속된다. 상기 안정기는 필터단(C1, C2, C3, DR1, DR2), 발진회로(R1, C6, D5, DIAC), 고주파 발진회로(R2-R6, T1, T2, D5, D6, C6, I1, I2), 감결합 캐패시터(C7), 제 3 초크(DR3) 및 제 3 인덕터(I3, I4)를 갖추고 있다. 상기 제 3 인덕터는 고주파 발진회로(I1, I2)의 두 권선과 함께 공통의 코어상에 감겨져있다. 상기 안정기는 접속라인(VL)을 가진 두 트랜지스터(T1, T2) 사이의 접속단자(H)로 부터 방전등(FL)의 한 전극(E1)으로 안내되고, 그것의 제 2 전극(E2)은 공진 캐패시터(C12, C13)를 통해 제 1 전극(E1)에 접속된다. 전류의 제한을 위해 그리고 정류기내의 다이오드(D1, D2, D3, D4)의 도통접속을 위한 방전등(FL)의 고주파수 공급의 전압전위를 형성하기 위해, 인덕터(DR3, I4) 및 캐패시터(C8)를 가진 직렬발진회로가 접속라인(VL)과 정류기(D1, D2, D3, D4)에 대한 방전등(FL)의 단자 사이의 전류회로에 제공된다. 따라서, 무효전류성분이 거의 0이 되고 라인측에서 전압피크가 억압될 수 있다.

Description

가스 방전 램프의 트리거회로

본 발명은 상도체 및 중성도체를 가진 교류회로 네트워크에서 정류장치의 양극 및 음극 사이에 안정기를 포함하며, 안정기는 필터단, 발진회로 및 고주파 공진회로 그리고 감결합 캐패시터 및 제 3 권선을 갖추고 있고, 제 3 권선은 고주파 공진회로의 두 권선과 함께 공통의 코어상에 감겨져서 변류기를 형성하며, 안정기는 접속리드를 통해 두 트랜지스터 사이의 접속단자로부터 방전램프의 한 전극으로 안내되도록 구성된, 가스 방전 램프를 트리거하기 위한 회로에 관한 것이다.

형광등용 전기 안정기는 오래전부터 공지되어있다. 이러한 안정기에 의해 선간전압이 통상적으로 110 또는 220-250V로부터 약 1000V의 매우 높은 점화전압으로 상승된다. 또한, 주파수가 50 또는 60㎐의 통상의 표준 주파수로부터 30 내지 40㎑의 높은 주파수로 상승되는 것이 공지되어 있다. 이러한 조치는 스위치온시 램프가 즉각 점화될 수 있다는 장점을 갖는다.

전류공급업자는 한편으로는 조파가 라디오주파수 범위로 떨어지지 않을 것을 요구한다. 이것은 램프공급전압의 주파수가 50㎑인 경우 150㎑의 제 3 조파를 갖는 경우에 일어날 것이다. 따라서, 주파수가 50㎑ 보다 작아야 하지만 동작을 위해서는 25㎑ 보다 커야 한다. 다른 한편으로는 무효전류가 큰 문제인데, 그 이유는 측정 및 산출이 어렵기 때문이다.

또다른 문제점은 고주파수의 피크전압에 의해 발생하는데, 그 이유는 상기 전압의 피크가 라인전압의 진동에 중첩되기 때문이다. 이러한 문제점은 독일 특허 공개 제 36 11 611호에 따라 초크가 인입선내로 삽입되면 해결된다. 그러나, 이것은 상기 초크가 50-60㎐의 표준 주파수에서는 비교적 크기가 커야하기 때문에 전류 절감 램프의 스탠드에 내장될 수 없다는 단점을 갖는다. 조파를 줄이기 위해, 독일 특히 공개 제 32 22 534호에서는 2개의 캐패시터를 가진 초크 및 다이오드의 직결회로가 두 소자의 접속점에 파수 분할기를 형성하며, 이로인해 트랜지스터가 많은 부하를 받는다. 또한, 상기 부가의 초크는 고주파 공진회로의 일부이기 때문에 부분적으로만 간섭을 없애는 작용을 하므로, 조파가 허용되는 것 보다 높으며, 게다가 이러한 방식으로는 무효전류성분이 감소될 수 없다.

따라서, 본 발명의 목적은 무효전류성분이 거의 0이고, 리드측에서 전압피크가 억제되도록, 회로를 구성하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라 전류의 제한을 위하여 그리고 정류기내의 다이오드의 도통접속을 위해 방전램프의 고주파수 공급의 전압전위를 형성하기 위하여, 인덕터 및 캐패시터를 가진 직렬공진회로가 전류 회로 내에서 접속 리드와 정류기에 있는 방전램프의 단자 사이에 제공됨으로써 달성된다.

본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참고로 설명하면 하기와 같다.

제 1도에 따른 회로에서는 상도체로서의 단자(P) 및 중성 도체로서의 단자(0) 통해 220V밀 50 내지 60㎐의 선간전압에 대한 교류원(AC)으로부터 전원공급이 이루어진다. 안전장치(Si)는 높은 전류로부터 전자회로를 보호한다. 다이오드(D1), (D2), 및 (D4)는 초크(DR1) 및 전류보상되는 필터초크(DR2) 및 보상 캐패시터(C1), (C2), (C3)를 가진 공지된 장치의 정류기 브리지회로를 형성한다. 전해 캐패시터(C5)는 평활 캐패시터로서 사용된다.

방전 램프(FL)를 트리거하기 위한 장치는 주요 구성부분으로서 2개의 트런지스터(T1), (T2) 및 복귀 다이오드(D5), (D6)를 가진 푸시풀(push-pull) 주파수 발생기를 포함한다. 상기 2개의 트랜지스터(T1), (T2) 및 복귀 다이오드(D5), (D6)는 저항(R6) 및 캐패시터(C7)와 함께 고주파 공진회로를 안정화시킨다. 이 경우, 캐패시터는 트랜지스터(T1) 및 (T2)의 상승특성에 영향을 준다. 트랜지스터는 자신의 동작을 위해 직렬접속된 저항(R2), (R4) 및 이미터저항 (R3), (R5)을 가진다. 다이오드(D1), (D2), (D3) 및 (D4)를 가진 정류기의 상승에지를 한정하기 위해, 결합 캐패시터(C4)가 사용된다. 발진회로는 제 1 저항(R1), 캐패시터(C4), 다이오드(D7) 및 다이액(Diac)으로 이루어지며, 단자(P) 및 (0)에 선간전압(AC)의 접속시 베이스저항(R2)으로의 제 1권선(11) 및 베이스저항(R4)으로의 제 2 권선(12)을 가진 고주파 공진회로가 공진상태로 되도록 한다. 2개의 권선(11) 및 (12)은 공통의 링 코어상에 감겨져 있다.

전류 절감 방전램프(FL)의 전극(E1)은 또다른 초크(DR3), 제 3 권선(I3) 및 캐패시터(C8)를 가진 접속리드(VL)를 통해 두 트랜지스터(T1) 및 (T2) 사이의 접속점(H)에 접속된다. 다른 전극(E2)은 교류전압(AC)의 접지(0)에 접속된다. 직렬공진회로는 초크(DR2)의 공진인덕터, 결합 캐패시터(C6) 및 공진 캐패시터(C7)로 이루어진다. 이 경우, 공진인덕터(DR2) 및 결합 캐패시터(C6) 는 트랜지스터(T1), (T2) 사이의 전술한 접속점과 방전램프(FL)의 전극(E1) 사이에 접속되고, 공진 캐패시터(C7)는 방전램프(FL)의 가열회로에 접속된다. 푸시풀 주파수 발생기와 램프를 동작시키기 위한 직렬공진회로의 동작방식은, 한편으로는 당업자에게 공지되어 있고 다른 한편으로는 책자 "Elektronik-Schalt ungen", W. Hirschmann 저(Siemens Aktiengesellschalt), 148페이지에 나타나 있기 때문에, 여기서는 설명하지 않는다.

2개의 또다른 다이오드(D8) 및 (D9)는 트랜지스터(T1), (T2) 및 복귀 다이오드(D5), (D6)를 갖는 고주파 공진회로를 통해 연결된다. 상기 두 다이오드(D8) 및 (D9)의 연결점은 온도의존 저항(PTC)을 통해 방전램프(FL)의 2개의 전극(E1) 및 (E2)을 연결시키는 캐패시터(C12, C13) 사이의 접속점에 접속된다. 상기 배열 상태는 방전램프의 예열을 일으킨다.

안정기의 접속시 저항(PCT)은 일반적으로 차갑기 때문에 낮은 옴 저항을 갖는다. 이러한 스위칭 상태에서 전극(E1), (E2) 사이의 전압이 생기는 것 및 방전램프에 글로 방전이 생기는 것을 방지하기 위해 캐패시터는 비교적 높은 캐패시턴스, 통상적으로 대략 6nF를 가져야 한다. 안정기의 부하회로에 의해, 이 상태에서 약 100mA의 전류가 전극(E1), (E2)의 나선 필라멘트(spiral filamemt)을 통해 흐르고 저항(PTC)은 몇 초이내에 약 900℃로 가열된다. 이것은, 저항(PTC)이 높은 옴저항을 가짐으로써, 전극(E1), (E2)에서의 전압이 1000V로 상승하고, 그에 따라 방전램프(FL)가 글로 방전없이 점화되게 한다. 점화된 방전램프에서 전압은 약 100V로 강하한다. 점화된 방전램프에서 저항이 계속해서 약 0.5W의 전류를 소비하지 않도록 하기 위해, 예열회로 및 방전램프의 전류공급을 서로 분리하는 것이 제안된다. 이것은 방전램프의 공급 전류가 접속점(H)으로부터 인출됨으로써 이루어진다. 점화과정은 전술한 바와 같지만, 다이오드(D8), (D9)로 인해 점화된 방전램프에서 전류가더 이상 저항(PTC)을 통해 흐르지 않고 저항은 다시 냉각된다. 따라서, 상기 저항(PTC)에 의해 불필요한 전류소비가 피해진다.

상기 회로 장치는 또한 인덕터(I3) 및 캐패시터(CB)를 가진 직렬회로가 접속점(H)과 전극(E1) 사이의 접속리드(VL)에 접속될 때도 사용될 수 있다. 제 1도에 도시된 바와 같이, 제 2 전극(E2)을 정류기로 피드백시킴으로써, 교류측 정류기(D1), (D2), (D3), (D4) 앞에서는, 전류가 제한되고 방전램프(FL)의 고주파 전원공급 동안 다이오드(D1, D2, D3, D4)의 도통 접속을 위해 정류기에 전압전위 내가 형성된다. 따라서, 고주파 전압의 피크는 교류의 사인파 진동을 따르고, 교류전압에는 전압피크가 중첩될 수 없다.

이것은 본 발명에 의해 방전램프의 동작이 현저히 개선될 수 있다는 것을 명확히 나타낸다. 회로소자는 공지된 회로장치에 비해 많이 증가되지 않는데, 그 이유는 인덕터(I3)가 권선(I1) 및 (I2)을 가진 링코어상에 추가의 권선으로 제공됨으로써, 단 하나의 캐패시터(C8)만이 부가로 필요하기 때문이다.

제 2도에 따라 적은 추가비용으로 제 1도에 따른 전자장치를 포함하는 하나의 동일한 베이스를 가진 통상의 전류 절감 방전 램프가 사용될 수 있다. 이것을 위해, 초크(DR3)에 4개의 상이한 탭을 제공하고, 직렬회로의 인덕터(I3)를 4개의 부분권선(I4a), (I4b), (I4c), (I4d)으로 세분하는 것이 제안된다. 물론, 이 경우에도 또한 4개의 상이한 캐패시터(C8a), (C28b), (C8c) 및 (C8d)가 필요하다.

또다른 변형예가 제 3도에 도시되어 있다. 본 변형예에서는 더 이상 초크가 접속 리드(VL)에 존재하지 않으므로, 전극(E1)에 대한 회로 내에 놓지 않고, 그 대신에, 초크(DR5)가 전극(E2)의 회로에, 즉 정류기(D1), (D2), (D3), (D4)의 양의 전류 경로에 놓인다. 추가의 초크(DR6)와 함께 초크(DR5)는 고주파 발생기를 위한 직류 공급부를 형성한다. 전극(E2)은 두 초크(DR5), (DR6)의 접속점에 연결된다. 동작방식은 기본적으로 전술한 것과 동일하지만, 여기서는 정류기 다이오드의 충전이 정류기 내의 직류측에서 이루어진다.

또다른 단형예가 제 4도에 도시되어 있다. 여기서는 제 1도에 따른 실시예에 부가해서 제 4 초크(DR4) 가 제공된다. 상기 초크(DR4)는 보상 캐패시터(C3) 및 차단 캐패시터(C4)의 단자 사이의 교류인입선에 접속된다. 따라서, 실제로 동일한 비용으로 유효전력(effective power) 대 피상전력(apparent power)의 비율이 0.95 이상 증가하고 교류회로망으로 역작용하는 조파가 10% 미만으로 줄어든다. 실험실 시험에서, 99.5 이상적 역률이 측정되었다.

이것은 초크(DR3), 캐패시터(C8) 및 형광등(FL)을 통해 교류전압 공급부로 피드백되는 고주파 공진전류의 작용이다. 상기 공진전류에 의해 초크(DR4)가 발진된다. 따라서, 캐패시터(C4)는 초크(DR4)와 함께 고유의 진동 발진회로를 형성하기 위해 교류 도체(O 또는 P)와 정류기(D1), (D2), (D3), (D4)의 직류단자 사이에 접속되거나, 또는 초크(DR4)가 리드(VL)를 통해 피드백되는 고주파 전류에 의해 발진되기 때문에 캐패시터(C4)가 생략될 수도 있다. 교류단자에서 이러한 진동은 마찬가지로 정류기(D1), (D2), (D3), (D4)에서 정류되고, 교류단자의 표준 주파수에 의한 고주파 전류의 변조를 일으키며, 이로 인해 교류에서 원하지 않는 전류 피크가 제거된다.

확실을 기하기 위해, 제 5도는 기본적으로 전술한 바와 동일하게 구성되지만, 4개의 다이오드를 가진 전파 정류 대신에 캐패시터(C2) 및 (C3)와 접속된 다이오드(D10) 및 (D11)를 가진 전압 배가 회로(voltage doubling circuit)를 나타낸다. 직류의 평활화는 2개의 전해 캐패시터(C4) 및 (C5)에 의해 이루어지며, 상기 전해 캐패시터는 다이오드(D10) 및 (D11)의 직류 출력 및 리드 전원 공급부(AC)의 위상 리드(phase lead)(P)를 통해 접속된다. 전극(E2)은 당연히 교류측에 연결된다. 여기서도, 고주파전압이 교류전압의 순시 진폭의 높이까지만 이를 수 있으므로 조파 진동에 의한 왜곡이 없거나 또는 미미할 수 있다.

제 1도는 방전 램프로부터 정류기의 리드측으로 피드백되는, 전류 절감 방전 램프를 동작시키기 위한 회로의 개략도.

제 2도는 동일한 안정기를 가진 상이한 전력의 방전 램프를 동작시키기 위한 직렬 발진회로의 한 변형예를 가진, 제 1도와 유사한 회로.

제 3도는 직렬 발진회로내에 방전램프 및 직류측에 제 2 전극을 가진 발진회로의 단자를 가진, 제 1도와 유사한 회로.

제 4도는 정류기의 상승에지를 한정하기 위한 장치 및 교류측에 접속된 제 1 전극을 가진, 제 1도와 유사한 회로.

제 5도는 110V의 공급전압에 대해 설계된 제 1도의 회로와 유사한 회로.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

C1-C8 : 캐패시터 D1-D9 : 다이오드

DR1-DR4 : 초크 E1,E2 : 전극

FL : 방전램프 I1,I2 : 권선

T1,T2 : 트랜지스터 VL : 접속리드

Claims

상도체(P) 및 접지도체(O)를 가진 교류 네트워크에 접속된 정류 장치(D1-D4)의 양극 및 음극 사이에 안정기를 포함하며, 상기 안정기는 가스 방전 램프(FL)를 충전하기 위하여 평활 캐패시터(C5)를 스위칭하는 고주파 공진 회로(R1-R5, T1,T2,C6,I1,I2)를 구비하며, 상기 고주파 공진 회로(R1-R5,T1,T2,C6, I1,I2)의 출력(H) 및 정류 수단(D1-D4)의 입력 사이의 접속 리드(VL)에 직렬 공진 회로(DR3, I3, C8)가 존재하는, 가스 방전 램프를 구동시키는 회로 구성으로서,

부가적인 초크(DR4)가 교류 리드에서 교류 단자(O, P)로부터 상기 정류 수단(D1-D4) 및 차단 캐패시터(C4)로 접속되며, 상기 초크(DR4)는 상기 차단 캐패시터(C4)를 통하여 고주파 공진 회로(R1-R5,T1,T2,C6,I1,I2)에 접속되고 보상 캐패시터(C3)를 통하여 상기 가스 방전 램프(FL)의 제 2 전극(E2)에 접속되어, 상기 초크(DR4)가 상기 접속 리드(VL)를 통과하여 피드백되고 상기 전극(E2) 및 보상 캐패시터(C3)를 통해 흐르는 공진 전류에 의하여 발진하도록 여기되며, 상기 초크(DR4)를 통하여 충전 경로(D1-D4;DR4, C4)가 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 가스 방전 램프를 구동시키는 회로 구성.
상도체(P) 및 중성 도체(0)를 갖는 교류 네트워크에 접속되는 정류 수단(D1-D4)의 양극 및 음극 사이에 안정기를 포함하며, 상기 안정기는 가스 방전 램프(FL)를 충전하기 위해 평활 캐패시터(C5)를 스위칭하는 고주파 공진 회로(R1-R5,T1,T2,C6,I1,I2)를 구비하고 상기 고주파 공진 회로(R1-R5,T1,T2,C6,I1,I2)의 출력(H) 및 상기 정류 수단(D1-D4)의 입력 사이의 접속 리드(VL)에 직렬 공진 회로(I3,C8)가 제공되는 가스 방전 램프를 구동시키는 회로 구성으로서,

충전 경로는 두 개의 직렬-접속된 초크(DR5, DR6)를 가지며, 상기 직렬 접속은 초크(DR5, DR6)간의 접합부에 의하여 상기 가스 방전 램프(FL)의 제 2 전극(E2)의 단자로 접속되고, 상기 초크 직렬 접속부(DR5, DR6)는 상기 정류 수단(D1-D4)의 출력에 접속되며, 상기 초크 직렬 접속부(DR5, DR6는 상기 고주파 공진 회로(R1-R5,T1,T2,C6,I1,I2)의 출력(H)에 접속되며, 상기 초크 직렬 접속부(DR5, DR6)는 상기 평활 캐패시터(C5)에 접속되어, 상기 초크(DR5, DR6)가 고주파 직류 측으로부터 다이오드(D1-D4)를 충전하도록 하는 것을 특징으로 하는 가스 방전 램프를 구동시키는 회로 구성.
제 1항에 있어서, 충전 경로는 두 개의 직렬-전속된 다이오드(D5, D6)를 가지며, 상기 직렬 접속은 상기 다이오드(D5, D6) 사이의 접합부를 통하여 상기 고주파 공진 회로(R1-R5,T1,T2,C6,11,12)의 출력(H)에 접속되며, 상기 각각의 다이오드(D5, D6)는 상기 고주파 공진 회로(R1-R5-1-1,T2, C6,I1,I2)의 두 개의 트랜지스터(T1, T2)의 이미터-컬렉터 접합부에 반-병렬(anti-parallel)로 접속되며, 상기 다이오드 직렬 접속부(D5, D6)는 상기 출력(H) 및 상기 직렬 공진 회로(DR3, I3, C8)를 통하여 상기 정류 수단(D1-D4)의 입력에 접속되고, 상기 다이오드 직렬 접속부(D5, D6)는 상기 평활 캐패시터(C5)에 병렬로 접속되어, 상기 다이오드(D5,D6)가 고주파 전압 및 메인 전압의 부가로 상기 평활 캐패시터(C5)를 충전하도록 하며 고주파수가 중첩되는 교류 네트워크 저주파수의 정류를 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 가스 방전 램프를 구동시키는 회로 구성.
제 1 항 또는 제 3항에 있어서, 상기 가스 방전 램프(FL)의 전극(E1)은 상기 직렬 공진 회로(DR3, I3, C8)의 인덕턴스 코일(I3, DR3) 및 캐패시터(C8)를 통하여 상기 고주파 공진 회로(R1-R5,T1,T2,C6,I1,I2)의 출력(H)에 접속되어, 상기 가스 방전 램프(FL)가 상기 접속 리드(VL)를 통하여 상기 직렬 공진 회로(DR3, I3, C8)에서 동작되도록 하는 것을 특징으로 하는 가스 방전 램프를 구동시키는 회로 구성.
제 1 항 또는 제 3항에 있어서, 상기 직렬 공진 회로(DR3, I3, C8)는 상기 접속 리드(VL)를 통하여 전류 접속부(P, 0)중 하나에 직접 접속되며, 상기 가스 방전 램프(FL)의 제 2 전극(E2)은 전류 접속부(P, 0)에 직접 접속되는 것을 특징으로 하는 가스 방전 램프를 구동시키는 회로 구성.
제 4항에 있어서, 상기 직렬 공진 회로(DR3, I3, C8)의 상기 인덕턴스 코일(I3) 및 캐패시터(C8)는 병렬 브랜치(I3a,I3b,I3c,I3d,C8a,C8b,C8c,C8d)로서 구성되며 바람직한 바와 같이, 상기 가스 방전 램프(FL)의 제 1 전극(E1)으로의 접속은 상기 가스 방전 램프(FL)의 광 효율을 적응시키기 위한 브랜치중 하나에서 발생하는 것을 특징으로 하는 가스 방전 램프를 구동시키는 회로 구성.
제 1 항 또는 제 2항에 있어서, 두 개의 다이오드(D8, D9)가 고주파 공진 회로 내의 다이오드(D5, D6)에 병렬로 접속되며, 그 중앙 탭이 온도-의존 저항(PTC)을 통하여 상기 가스 방전 램프(FL)의 두 전극(E1, E2)을 전교하는 두 캐패시터(C12, C13)의 접합부에 접속되는 예열회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 방전 램프를 구동시키는 회로 구성.