KR100607394B1 - 저압 방전램프 동작회로 - Google Patents

Abstract

주전원 정류기(2)와 하프-브리지로 구성된 저-전력 저압 방전램프(LP)의 고-주파수 동작을 위한 회로에 있어서, 다이오드(D1)가 램프(LP)의 제 2 전극(E2)과 정류기의 양극 또는 음극 사이의 접속 라인내에 비-도전 방향으로 직렬 접속된다. 게다가, 다이오드(D1)와 제 2 전극(E2) 사이의 탭(M2)이 커패시터(C1)를 통해 주전원 정류기(2)의 다른 극에 접속되고, 저항기(R9)가 다이오드(D1)와 병렬로 접속된다. 이에 따라 형성된 회로는 회로에 대해 선 전류 고조파 성분을 참조로한 IEC 규정에 따른 D등급을 충족시키는 수동 고조파 필터의 역할을 한다.

Description

저압 방전램프 동작회로 {CIRCUIT ARRANGEMENT FOR OPERATING LOW-PRESSURE DISCHARGE LAMPS}

도 1은 저-전력 저압 방전램프용 고조파 필터를 가진 회로를 도시하는 블럭도이다.

도 2는 도 1의 회로에 대한 블럭도의 일 변형이다.

도 3은 도 1의 회로에 대한 블럭도의 추가의 변형이다.

도 4는 도 1의 회로에 대한 상세한 회로도이다.

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 저전력 저압 방전램프의 고주파수 동작을 위한 회로에 관한 것이다.

이러한 회로의 단점은 스위칭-모드 전력공급에 사용되는 하프-브리지 회로와 DC 링크 커패시터에 의해 네트워크내에 고조파가 발생한다는 것이다. IEC 공개서 555-2에 따르면, 이러한 라인 전류(line current) 고조파 성분은 1996년부터 반드시 25W 이상의 전력소비를 가진 안정기 또는 컨버터에 대해 C등급을 충족시켜야 하고, 1998년부터 25W 이하의 전력소비를 가진 소형 램프, 안정기 및 어댑터에 대해 D등급을 충족시켜야 한다.

DC 링크 커패시터의 크기가 램프의 전력소비에 비례하기 때문에, 25W 이상의 램프용 안정기는 상대적으로 높은 커패시턴스를 가진 DC 링크 커패시터를 필요로 한다. 하지만, DC 링크 커패시터는 높은 고조파 성분을 수반하고, 이에 따라 이러한 램프는 C등급의 IEC 규정을 충족시키기 위해 커패시터와 다이오드를 가진 복잡한 펌핑 회로 형태의 능동 고조파 필터 회로를 필요로 한다. 이러한 회로는 예를 들면, DE-A 36 23 749에 개시되어 있다. 더욱이, 이러한 능동 회로는 오로지 소자에 대한 고비용에 의해서만 억제될 수 있는 추가의 전파장애를 수반한다.

본 발명의 목적은 저-전력 저압 방전램프 즉, 25W 이하의 전력소비를 가진 램프를 동작시키기 위한 회로를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 저-전력 저압 방전램프 즉, 25W 이하의 전력소비를 가진 램프를 동작시키기 위한 회로에 관한 것이고, 이는 라인 전류 고조파 성분을 IEC 공개서에 D등급으로 규정된 최대값 이하로 유지한다. 이를 위해 요구되는 회로 비용은 가능한 한 낮아야 하고 비용-효율적으로 설비될 수 있어야 한다.

DE 44 30 397에는 고조파 성분을 IEC 공개서의 D등급으로 규정된 최대값 이하로 유지하며, 저-커패시터 DC 링크를 형성하기 위해서 (DC 링크 커패시터를 가진) 3개의 커패시터와 2개의 다이오드를 필요로 하는 회로에 대해 개시되어 있다.

여기서의 목적은 고조파에 대해 미리 설정된 한계값을 포함하며 훨씬 더 적은 수의 소자로 동작하는 매우 간단한 회로를 형성하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1의 특징에 의해 구현된다. 추가의 바람직한 특징은 종속항에 개시되어 있다.

본 발명에 따른 DC 링크 커패시터에 이외에 오로지 하나의 다이오드와 하나의 커패시터만을 포함하는 고조파 필터 회로는 사인파 선 전압의 영교차(zero crossing)내에서 하프-브리지 발생기의 신뢰성있는 동작을 가능케 한다. 이상에서 언급한 펌핑 회로와는 달리, 회로가 능동적이 아니라 수동적으로 동작하여, 그 결과 단지 약간의 전파장애가 발생하고 전파장애 억제를 위해 소자에 대해 저비용이 든다. 게다가, 회로는 DC 링크내에서 비교적 낮은 커패시턴스값으로 동작한다. 결과적으로, 비용-효율적인 호일 커패시터가 DC 링크 커패시터로서 사용될 수 있다.

DC 링크 커패시터의 저충전 커패시턴스, 및 본 발명에 따라 램프의 일측면이 고조파 필터 회로에 연결됨에 의해 0.9 이상의 높은 역률(유효 전력 대 피상 전력의 비)이 얻어진다.

다이오드와 커패시터로 구성된 고조파 필터 회로가 작은 공간내에 비용면에서 효율적으로 설비될 수 있는데, 이는 (전해 커패시터에 비해) 더 높은 "장기간 온도 안정성"을 가지는 포일(foil) 커패시터로서 이러한 커패시터를 사용할 수 있기 때문이다.

고조파 필터 회로는 또한 직렬 공진 회로내의 공진 인덕터와 직렬인 커플링 커패시터를 절약할 수 있도록 하는데, 이는 고조파 필터 회로의 커패시터가 커플링 커패시터의 역할을 대신하기 때문이다.

본 발명은 이하에서 도면을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.

도 1의 블럭도는 본 발명에 따른 저-전력 저압 방전램프(LP)용 회로에 대한 설계 원리를 도시한다. 회로는 전파장애 억제 필터(1), 주전원 정류기(2) 및 드라이브 회로와 공진 인덕터를 가진 하프-브리지 발생기(3)를 포함한다. 하프-브리지 발생기(3)의 2개의 트랜지스터의 중앙탭과 주전원 정류기(2)의 양(+)극 사이에 저압 방전램프(LP)가 위치하고, 예열 회로(4)가 램프(LP)에 병렬로 접속된다.

본 발명에 따르면, 회로는 고조파 필터 회로(5)를 추가로 갖고, 다이오드(D1)는 주전원 정류기(2)의 양극과 저압 방전램프(LP)의 제 2 전극(E2) 사이에서 DC 비-도전 방향으로 직렬로 접속된다. 게다가, 다이오드(D1)와 제 2 전극(E2) 사이의 탭(M2)이 커패시터(C1)를 통해 주전원 정류기(2)의 음(-)극에 접속된다. 또한, 저항기(R9)가 다이오드(D1)에 병렬로 접속된다. 이러한 블럭도에서 DC 링크 커패시터(C2)는 주전원 정류기의 DC 출력부에 병렬로 접속된다.

도 2는 도 1에 도시된 블럭도의 일 변형을 도시한다. 여기서, 주전원 정류기(2)의 음극은 DC 비-도전 방향으로 다이오드(D1)를 통해 램프(LP)의 (양극이라 불리는) 제 2 전극(E2)에 접속된다. 다이오드(D1)와 제 2 전극(E2) 사이의 탭(M2)은 커패시터(C1)를 통해 주전원 정류기(2)의 양극에 접속된다. 여기서, 저항기(R9)는 또한 다이오드(D1)에 병렬로 접속된다.

도 3의 변형은 도 1의 블럭도와 본질적으로 일치한다. 하지만, 여기서는 DC 링크 커패시터(C2)가 주전원 정류기(2)의 DC 출력부에 병렬로 접속되는 것이 아니라 다이오드(D1)에 병렬로 접속된다.

도 4는 도 1의 블럭도에 따라 저압 방전램프(LP)를 동작시키기 위한 고조파 필터 회로를 가진 본 발명에 따른 회로에 대한 상세한 회로도를 도시한다. 필터 인덕터(FD1, FD2)가 주전원 입력부의 각각의 공급 리드에 바로 접속되고, 저항기(R1)가 필터 인덕터(FD1)에 병렬로 접속된다. 이러한 고-주파수 필터의 다운스트림은 다이오드(D3 내지 D6)를 가진 주전원 정류기이다. 자기-제어 하프-브리지 회로는 두 개의 트랜지스터(T1, T2), 직렬 저항기(R3 내지 R6), 제어 변환기, 저항기(R2, R7)를 가진 시동 발생기, 시동 커패시터(C4), 다이오드(D7) 및 다이액(DC)을 포함한다. 제어 변환기는 피드백 원리에 따라 동작하고 1차측 권선(RKA) 및 두 개의 2차측 권선(RKB, RKC)으로 구성된다. 램프(LP)는 2개의 트랜지스터(T1, T2)사이의 중간탭(M1)에서 전극단자(E1) 및 주전원 정류기의 양극에서 또다른 전극단자(E2)와 접속된다. 게다가, 공진 인덕터(L1)와 공진 커패시터(C6)로 구성된 직렬 공진 회로기 제공되고, 여기서 공진 인덕터(L1)는 제어 변환기의 1차측 권선(RKA)과 해당 전극 단자(E1)에 접속되고, 공진 커패시터(C6)는 가열 회로 쪽에 배치된 전극 단자(E1, E2)사이에 접속된다. 더욱이, DC 링크 커패시터(C2)가 트랜지스터(T1, T2)의 스위칭 경로에 병렬로 접속된다. 트랜지스터(T1)의 스위칭 경로와 병렬로 접속된 커패시터(C5)는 전파장애 억제를 위해 제공된다(사디리꼴 커패시터). 게다가, PTC 서미스터(R8)가 예열을 개선하기 위해 공진 커패시터(C6)에 병렬로 접속된다.

저압 방전램프를 점화하고 동작시키기 위해 하프-브리지 회로 및 공진 회로를 가지는 이러한 회로의 동작 모드는 1982년 베. 히르슈만의 "전자회로" p148에 개시되어 있고, 이는 이하에서 상세히 설명되지는 않는다.

추가의 고조파 필터 회로는 주전원 정류기의 양극과 저압 방전램프(LP)의 전극단자(E2) 사이에 비-도전 방향으로 직렬로 접속되는 다이오드(D1)를 포함한다. 다이오드(D1)와 전극(E2) 사이의 탭(M2)은 커패시터(C1)를 통해 주전원 정류기의 음극에 접속된다. 더욱이, 저항기(R9)가 다이오드(D1)와 병렬로 접속된다.

커패시터(C1)는 램프 회로를 통해 충전된다. 지지 커패시터(C1)의 충전은 다이오드(D1)를 통해 DC 링크에 전달되고, 다음으로 DC 링크 커패시터(C2)의 충전과 함께 AC 공급전압의 영교차의 경우에도 하프-브리지 회로를 동작시키기에 충분히 높은 공급전압을 유지하도록 한다. 따라서, 커패시터(C1)는 동시에 커플링 커패시터로서의 역할을 함으로써, 전용 커플링 커패시터가 필요없게 된다. 다이오드(D1)와 병렬로 접속된 저항기(R9)는 하프-브리지 회로의 발진 특성을 안정화시킨다.

230V AC 전압으로 8W의 형광 램프(LP)를 동작시키기 위한 도 4에 따른 회로에서 사용된 회로 소자는 다음과 같이 요약할 수 있다:

FD1, FD2 : 1.5mH, BC

D3 - D6 : 정류 브리지 회로 B250 C800

D1, D7 : 1N4005

C1 : 1㎌

C2 : 0.22㎌

C4 : 0.1㎌

C5 : 1.5㎋

C6 : 4.7㎋

DC : 다이액 1N413M

R1 : 10㏀

R2, R7 : 820㏀

R3, R4 : 22Ω

R5, R6 : 1Ω

R8 : PTC 서미스터 PTC-C1380

R9 : 270Ω

RKA : 9회 권선

RKB, RKC : 3회 권선

L1 : 2.4mH, EF16

T1, T2 : BUD 620

본 발명에 따르면, 고조파에 대해 미리 설정된 한계값을 포함하며 훨씬 더 적은 수의 소자로 동작하는 매우 간단한 회로가 제공된다.

Claims (4)

1. AC 전원으로부터 저-전력 저압 방전램프(LP)를 고-주파수로 동작시키는 회로로서,

   - DC 링크 커패시터(C2)와 병렬로 접속된 주전원 정류기(2);

   - 상기 주전원 정류기(2)의 DC 출력부에 접속되며 2개의 교번식 스위칭 트랜지스터(T1, T2)와 드라이브 회로를 구비하는 하프-브리지 회로 - 상기 2개의 스위칭 트랜지스터(T1, T2) 사이에 중앙 탭(M1)이 제공됨 -;

   - 상기 저압 방전램프(LP)에 할당되며 공진 인덕터(L1)와 공진 커패시터(C6)를 포함하는 직렬 공진 회로;

   - 상기 저압 방전 램프(LP)용 접속 라인들 - 하나의 라인은 상기 공진 인덕터(L1)를 통해 상기 램프(LP)의 제 1 전극(E1)을 상기 두 개의 트랜지스터(T1, T2) 사이에 위치하는 상기 중앙 탭(M1)에 접속시키고, 각각의 경우 또다른 라인은 상기 램프(LP)의 제 2 전극(E2)을 상기 주전원 정류기(2)의 양극 또는 음극에 접속시키킴 -; 및

   - 상기 램프(LP)의 상기 제 2 전극(E2)과, 상기 주전원 정류기(2)의 상기 양극 또는 음극 사이의 상기 접속 라인에 비-도전 방향으로 다이오드(D1)가 직렬 접속되며, 상기 다이오드(D1)와 상기 제 2 전극(E2) 사이의 탭(M2)이 커패시터(C1)를 통해 상기 주전원 정류기(2)의 다른 극에 접속되는 것을 특징으로 하는 회로.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 다이오드(D1)에 저항기(R9)가 병렬로 접속된 것을 특징으로 하는 회로.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 DC 링크 커패시터(C2)는 상기 주전원 정류기(2)의 상기 DC 출력부에 병렬로 접속된 것을 특징으로 하는 회로.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 DC 링크 커패시터(C2)는 상기 다이오드(D1)에 병렬로 접속된 것을 특징으로 하는 회로.

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