KR100667381B1 - 전기 램프 동작용 회로 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스텝-업 컨버터와 같은 승압 컨버터의 형태인 입력 스테이지(1), 및 예컨대 펄스 스테이지 형태인 플라이백 컨버터와 같은 적어도 하나의 하위 추가 회로 스테이지(2)를 포함하는 전기 램프(5), 특히 유전성 배리어 방전 램프에 관한 것이다. 중간 회로 과전류 보호 장치(3)는 스텝-업 컨버터(1)와 플라이백 컨버터(2) 사이에 연결되고 고장의 경우에, 특히 입력 과전류 보호 장치(1)가 작동하지 않는 경우에 플라이백 컨버터(2)를 보호한다.

Description

전기 램프 동작용 회로 장치{CIRCUIT ARRANGEMENT FOR OPERATING ELECTRIC LAMPS}

도 1은 유전성 배리어 방전 램프에 연결된 본 발명에 따른 2-스테이지 회로 장치를 갖는 조명 시스템이다.

*발명의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 입력 스테이지 2: 하위 회로 스테이지

3: 중간 회로 과전류 보호 장치 5: 전기 램프

본 발명은 수은 저압 방전 램프와 같은 전기 램프를 동작시키기 위한 회로 장치에 관한 것이며, 특히 유전성 배리어 방전 램프를 동작시키기 위한 회로 장치에 관한 것이다.

특히 두 개 또는 다중-스테이지 회로 장치를 포함하는 전기 안정기가 상기 램프들을 동작시키기에 적합하다. 이 경우 가능한 입력 스테이지는 예컨대 스텝-업(step-up) 컨버터와 같은 승압 컨버터이다. 특히, 상기 램프/안정기 시스템이 예컨대 액정 디스플레이 백라이팅용으로, 또는 12, 19 또는 24 볼트의 낮은 DC 전압이 외부 스위칭-모드 전력 공급부로부터 공급되는 프린터 또는 스캐너와 같은 사무용 장비의 조명 시스템으로서와 같이 다른 장치들에 포함될 때, 예컨대 과부하, 단락 등과 같이 고장이 발생하는 경우 안정기의 입력측 퓨즈가 응답하지 않는 문제점이 발생할 수 있다. 이러한 문제점은 특히 외부 스위칭-모드 전력 공급부가 고장인 경우에 입력 퓨즈의 동작 임계치 이하의 값으로 전류를 제한할 때 발생한다. 비록 정상 동작 중에 승압 컨버터의 외부측 전류가 전압이 상승한 인수(factor)만큼 입력 전류보다 낮더라도, 고장의 경우에 입력측에서 흐르는 거의 모든 고장 전류는 외부측으로 흐르고 그 결과 하위 회로 스테이지까지 흐르게 된다. 이는 전체 안정기가 점화하는 시점까지 회로의 국부적인 과열을 유발할 수 있다. 이를 방지하기 위해 이제까지는 온도 보호 장치가 사용되었으나, 매우 복잡하고 그로 인해 비용이 많이 든다.

US 6 323 600에는 플라이백(flyback) 컨버터를 포함하는 유전성 배리어 방전 램프를 동작시키는 회로 장치가 개시되어 있다. 플라이백 컨버터를 이용하여, 펄스 전압 시퀀스가 생성되어, 유전성 배리어 방전 램프를 매우 효율적으로 동작시킬 수 있다.

WO 01/11927에는 두 개 이상의 유전성 배리어 방전 램프를 동작시키는 회로 장치가 개시되어 있다. 이러한 회로 장치는 공통 입력 스테이지 및 각각의 램프에 이와 관련된 출력 스테이지를 갖는다.

본 발명의 목적은 고장의 경우에 보호를 개선한 청구항 제 1 항에 따른 회로 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은 입력 스테이지 및 적어도 하나의 추가의 하위 회로 스테이지를 갖는 전기 램프를 동작시키기 위한 회로 장치에 의해 달성되는데, 상기 입력 스테이지는 입력부에 공급된 입력 전압보다 높은 중간 회로 전압을 출력부에서 발생시키는 승압 컨버터의 형태를 가지며, 중간 회로 전압은 고장의 경우에 입력부에서 흐르는 고장 전류가 거의 완전하게 출력부로 흐르고 그 결과 하위 회로 스테이지에 흐르는 하위 회로 스테이지용 입력 전압으로서 작용하며, 중간 회로 과전류 보호 장치가 입력 스테이지와 하위 회로 스테이지 사이에 연결되는 특징을 갖는다.

특히 유익한 세부 사항들은 종속항들에 개시되어 있다.

게다가, 본 명세서는 본 발명에 따른 회로 장치에 연결된 전기 램프, 특히 유전성 배리어 방전 램프를 갖는 조명 시스템을 청구한다.

본 발명에 따른 회로 장치의 입력 스테이지는 출력부에서 입력부에 인가된 입력 전압보다 높은 중간 회로 전압을 발생시키는 예컨대 스텝-업 컨버터(부스트 컨버터)와 같은 승압 컨버터의 형태이다. 이러한 중간 회로 전압은 예컨대 펄스 스테이지, 특히 플라이백 컨버터, 싱글-엔드 포워드(single-ended forward) 컨버터 또는 하프-브릿지와 같은 하위 회로 스테이지용 입력 전압으로서 작용한다.

승압 컨버터의 사용은 유전성 배리어 방전 램프의 펄스 동작 동안 매우 유리하다. 따라서 외부 전압 공급부가 매우 낮은 전압을 갖는 경우에도 하위 펄스 스테이지를 위한 최적의 입력 전압을 발생시킬 수 있다. 그 결과, 펄스 스테이지는 펄스 스테이지에 연결된 유전성 배리어 방전 램프에 최적으로 매칭할 수 있고, 그 결과 안정기/램프 시스템의 전체 효율은 최적화될 수 있다.

입력 스테이지와 하위 회로 스테이지 사이에 연결된 중간 회로 과전류 보호 장치는 임계 응답 값이 안정기의 정격화된(rate) 전류보다 낮게 되도록 입력 스테이지에 추가로 연결될 수 있는 입력 과전류 보호 장치의 임계 응답 값보다 낮은 정격을 갖는다. 적절하게 선택된 퓨즈는 모든 퓨즈에 사용될 수 있다. 어떤 경우라도, 중간 회로 과전류 보호 장치는 하위 회로 스테이지가 고장난 경우 끊어진다. 이는 매우 바람직한데, 그 이유는 (2-스테이지 회로 장치에서 램프에 연결된 최종 출력 스테이지인) 회로 스테이지가 램프 및 램프의 주위와 직접 상호작용하고, 예컨대 파손된 램프, 고전압 플래쉬오버 또는 예컨대 설치시 손상된 케이블 절연과 같은 공급 고장과 같은 램프 고장이 출력 스테이지의 전자 부품에 직접 영향을 미치기 때문이다. 따라서 출력 스테이지에서 고장이 발생할 가능성은 입력 스테이지보다 훨씬 크다.

본 발명은 실시예를 참조로 하기에서 더 상세히 설명된다.

도면은 기능적인 블록을 사용하여 유전성 배리어 방전 램프의 펄스 동작용 조명 시스템의 예를 개략적으로 도시한다. 상기 조명 시스템은 입력 스테이지로서 스텝-업 컨버터(1), 무선 주파수 고전압 펄스를 발생시키기 위한 출력 스테이지로서 플라이백 컨버터(2), 스텝-업 컨버터(1)와 플라이백 컨버터(2) 사이에 연결된 중간 회로 과전류 보호 장치(3), 외부 스위칭-모드 전력 공급부(도시 안됨)로부터 24 볼트 DC 전압이 공급되는 입력부에 연결된 입력 과전류 보호 장치(4), 플라이백 컨버터(2)의 출력부에 연결된 편평한 유전성 배리어 방전 램프(5), 및 유전성 배리어 방전 램프(5)와 매칭된 펄스 및 휴지 기간, 조광(dimmer) 동작 등과 같은 동작 파라미터들에 대한 값을 미리 선택하는 제어 회로(6)를 기본적으로 포함한다. 이미 당업자에게 공지된 기능 블록과 관련한 세부 사항들에 있어서, 기능 블록의 상세한 구조는 본 발명의 이해에 부차적으로 중요하기 때문에 관련된 종래 기술을 참조한다. 편평한 유전성 방전 배리어 램프와 관련한 세부 사항들은 예컨대 US 6 034 470에 개시되어 있으며, 이러한 램프의 펄스 동작과 관련한 세부 사항들은 US 5 604 410에 개시되어 있고, 유전성 배리어 방전 램프에 대한 플라이백 컨버터과 관련한 세부 사항들은 이미 상기에서 인용한 US 6 323 600에 개시되어 있다.

조명 시스템은 65W의 소비 전력을 갖도록 설계되었으며, 이는 대략 2.7A의 정격 입력 전류에서 상기 언급한 24V의 입력 전압을 갖는다. 입력 과전류 보호 장치(4)에 있어서, 예컨대 빅크만(Wickmann)의 표면-장착 퓨즈 No. 419 SM과 같은 5A의 정격화된 전류를 갖는 퓨즈가 선택된다. 스텝-업 컨버터(1)는 입력부에 인가된 24V의 DC 전압을 출력부에서 70V의 중간 회로 DC 전압으로 변환시킨다. 이로써 출력부에서 0.93A의 정격화된 중간 회로 전류가 발생한다. 따라서, 중간 회로 과전류 보호 장치(3)에 있어서, 2A의 정격화된 전류를 갖는 퓨즈가 선택된다. 상기 언급한 외부 스위칭-모드 전력 공급기는 4A의 정격화된 전류를 제공하고, 고장의 경우에는 5A로 제한된 전류를 제공한다. 예컨대 플라이백 컨버터(2)의 단락과 같은 고장의 경우에, 중간 회로 과전류 보호 장치(3)는 전류가 2A의 정격화된 값을 현저히 초과할 때 회로를 중단시키고 이로써 회로 장치의 국부적인 과열을 유효하게 방지한다. 2A 중간 회로 과전류 보호 장치(3)가 없다면, 5A의 전류는 단락 회로의 경우에 방해받지 않고 흐를 것이고, 5A 입력 과전류 보호 장치(4)는 신뢰성있게 동작하지 않고, 그 결과 회로 장치는 손상되거나 심지어 완전히 파손될 것이다.

본 발명의 실시에 의해 낮은 DC 전압이 공급되는 장치에서 외부 전력 공급부가 고장나 임계치 이하의 전류가 흐르더라도 예컨대 과부하, 단락 등과 같이 고장이 발생하는 경우에 안정기의 입력측 퓨즈가 신뢰성있게 응답하는 효과를 갖는다.

Claims (10)

1. 입력 스테이지(1) 및 적어도 하나의 하위 추가 회로 스테이지(2)를 갖는 전기 램프들을 동작시키기 위한 회로 장치로서,

   상기 입력 스테이지(1)는 승압 컨버터의 형태로서,

   출력부에서 입력부에 인가된 입력 전압보다 높은 중간 회로 전압 - 상기 중간 회로 전압은 상기 하위 회로 스테이지(2)의 입력 전압으로서 작용함 - 을 발생시키고,

   고장의 경우에 상기 입력부에서 흐르는 고장 전류가 출력부에서 거의 완전하게 흐를 수 있게 하여, 상기 하위 회로 스테이지(2)로 흘러가게 하며,

   중간 회로 과전류 보호 장치(3)가 상기 입력 스테이지(1)와 상기 하위 회로 스테이지(2) 사이에 연결된

   전기 램프 동작용 회로 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 입력 스테이지(1)의 입력측은 입력 과전류 보호 장치(4)에 연결된 것을 특징으로 하는 전기 램프 동작용 회로 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 보호 장치(3,4)는 상기 중간 회로 과전류 보호 장치(3)에 대한 임계 응답 값이 상기 입력 과전류 보호 장치(4)에 대한 임계 응답 값보다 낮아지도록 정격화된 것을 특징으로 하는 전기 램프 동작용 회로 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중간 회로 과전류 보호 장치(3) 및 상기 입력 과전류 보호 장치(4)는 퓨즈 형태인 것을 특징으로 하는 전기 램프 동작용 회로 장치.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입력 스테이지(1)는 스텝-업 컨버터의 형태인 것을 특징으로 하는 전기 램프 동작용 회로 장치.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입력 스테이지(1)에 후속하는 회로 스테이지(2)는 펄스 스테이지 형태인 것을 특징으로 하는 전기 램프 동작용 회로 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 펄스 스테이지는 플라이백 컨버터인 것을 특징으로 하는 전기 램프 동작용 회로 장치.
8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 특징을 갖는 회로 장치에 연결된 전기 램프(5)를 갖는 조명 시스템.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 전기 램프(5)는 유전성 배리어 방전 램프의 형태인 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 입력 스테이지(1)에 후속하는 회로 스테이지(2)는 펄스 스테이지 형태이고, 유전성 배리어 방전 램프(5)는 상기 펄스 스테이지(2)에 연결된 것을 특징으로 하는 조명 시스템.

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