KR20050073416A

KR20050073416A - 광원 작동용 회로 배치

Info

Publication number: KR20050073416A
Application number: KR1020050001523A
Authority: KR
Inventors: 마르쿠스 헥크만; 하랄트 슈미트
Original assignee: 파텐트-트로이한트-게젤샤프트 퓌어 엘렉트리쉐 글뤼람펜 엠베하
Priority date: 2004-01-09
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2005-07-13
Also published as: DE502004002763D1; EP1553810A3; US20050152163A1; DE102004001618A1; TW200531598A; CN100594754C; CN1638595A; US7061781B2; EP1553810A2; CA2491773A1; EP1553810B1; KR101220244B1; ATE352974T1

Abstract

광원들을 작동시키기 위한 회로 배치에서, 역률 보상을 위한 저비용 기술들이 조합되어 사용될 수 있다. 광원을 커플링하기 위한 리액턴스 네트워크에서의 공명 커패시터가 이중 구성(C51, C52)이 된다. 따라서, 회로 배치의 비용을 최적화할 수 있게 하는 자유도가 생성된다.

Description

광원 작동용 회로 배치{CIRCUIT ARRANGEMENT FOR OPERATING LIGHT SOURCES}

본 발명은 광원들을 작동시키기 위한 회로 배치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 시스템측 역률(power factor)을 보상하는데 적절한, 공급 시스템으로부터 광원들에 전력을 공급하기 위한 회로 배치들에 관한 것이다. 이하에서는, 역률 보상(power factor correction)이란 용어에 대하여 약자 PFC가 사용될 것이다.

공급 시스템 전압은 시스템 주파수를 갖는다. 이하에서, 실질적으로 시스템 주파수 보다 높은 주파수들에 대해서는 "라디오 주파수(radiofrequency)"란 용어가 사용될 것이다.

간행물 WO 02/47441(Hu)는 상기 언급된 회로 배치를 개시한다. 이 간행물에서, 2개의 PFC 기술들, 즉, 차지 펌프(Charge Pump)(간행물 WO 02/47441(Hu)에서는 "싱글 피드백(single feedback)"으로 언급됨) 및 이른바 밸리 필 회로(valley fill circuit)(간행물 WO 02/47441(Hu)에서는 "더블 펌프(double pump)"로 언급됨)이 개시된다. 여기서, 시스템 전압에서 볼때, 차지 펌프는 밸리 필 회로의 업스트림(upstream)에 접속된다. 또한, 차지 펌프 및 밸리 필 회로는 동일한 라디오 주파수 전압원에 의해 공급된다.

차지 펌프들은, 예를 들어 간행물 US 4,949,013(Zuchtriegel)에서 공지된다. 차지 펌프의 본질적인 특징은 펌프 정류기 출력의 다이오드에 대한 접속이다. 부하 회로로부터 공급된 라디오 주파수 전압은 형성된 접속 지점에 인가된다. 여기서, 단지 정류기 출력만이 펌프 다이오드에 접속되며, 이러한 이유로 회로 배치의 이 부분이 WO 02/47441(Hu)에서 "싱글 피드백"으로 언급된다는 점이 강조되어야 한다.

밸리 필 회로는, 예를 들어, 간행물 WO 90/09087(Skalak)에서 공지된다. 여기서, 2개의 저장 커패시터들과 3개의 다이오드들을 포함하며 2개의 정류기 출력들 사이에 접속되는 패시브 PFC 회로가 관심대상이다. 밸리 필 회로의 작동은, 저장 커패시터들이 직렬 회로로서 시스템 전압에 의하여 충전되지만 병렬 회로로서 부하에 의하여 방전되도록 저장 커패시터들이 다이오드들을 통해 접속된다는 점에 기초한다.

또한, 밸리 필 회로는, 그 다이오드들 중 하나가 2개의 다이오드들로 분할됨으로써, 제한된 범위내에서 차지 펌프로 기능할 수 있다. 이를 위하여, 분할에 의하여 야기되는 2개의 다이오드들 사이의 접속 지점에 라디오 주파수 AC 전압이 인가될 필요가 있다. 간행물 US 6,316,883(Cho)는 이러한 방식으로 수정된 밸리 필 회로를 설명한다. 또한, 방전 램프들에 대하여 그 간행물에서 설명된 작동 디바이스는 추가적으로 별도의 차지 펌프를 갖는다. 이 차지 펌프는 시스템 전압측에서 볼때 밸리 필 회로의 다운스트림(downstream)에 접속되며, 그 결과 추가적인 저장 커패시터가 요구된다.

간행물 WO 02/47441(Hu)에서, 차지 펌프는 밸리 필 회로의 업스트림에 접속된다. 따라서, 추가적인 저장 커패시터가 요구되지 않는다. 차지 펌프에 공급되는 라디오 주파수 AC 전압은 수정된 밸리 필 회로에 공급되는 라디오 주파수 AC 전압으로부터 유도된다.

간행물 WO 02/47441(Hu)으로부터, 그 간행물에서 설명된 회로 배치가 양호한 역률값들을 성취한다는 것이 이해될 수 있다. 그러나, IEC 61000-3-2와 같은 표준들은 또한 정격 전류 고조파(rated current harmonics)의 한계값을 규정한다. 여기서, 시스템 전압으로부터 25 W 까지 추출하는 광원들과 25 W 이상 추출하는 광원들 사이의 구별이 이루어진다. 25 W 이상에서는 사양(specification)들이 실질적으로 보다 높은데, 다시 말해, 정격 전류 고조파의 진폭이 실질적으로 보다 낮을 필요가 있다.

간행물 WO 02/47441(Hu)의 하나의 주제는 일체형 작동 디바이스를 갖는 컴팩트한 형광 램프이다. 그러한 램프들은 25W의 전력 공급 시스템으로부터의 소비 전력 까지 시중에서 통상적으로 입수가능하다. 25W까지 정격 전류 고조파에 대한 관련 표준들의 사양이 낮기 때문에, WO 02/47441(Hu)에서 개시된 회로 배치가 25W 까지 표준들을 따르는 형광 램프를 작동시킬 수 있다.

광원들을 작동시키기 위한 회로 배치에 대하여 많은 사양들이 있다. 다음의 사양들이 이러한 회로 배치를 설계할 때 반드시 고려되어야 한다:

·낮은 시스템측 역률

·전력 공급 시스템으로부터 추출된 전류의 낮은 종합고조파 왜형률(total harmonics distortion; THD)

·표준들을 따르는 정격 전류 고조파

·고효율

·광원을 통한 전류의 낮은 파고율(crest factor)

·낮은 전파 방해

·적은 비용

·작은 기하적 크기

25W 까지의 전력 공급 시스템으로부터의 소비 전력으로 형광 램프들을 작동시키기 위해서는, 간행물 WO 02/47441(Hu)에서 개시된 회로 배치가 상기 언급된 사양들을 충족시키기 위한 좋은 절충안이다. 그러나, 25W 이상에서는, 정격 전류 고조파에 관하여 관련 표준들에 따르는 것이 문제가 된다. 특히, 형광 램프들에 대하여, 램프 전류의 파고율이 표준들(예를 들어, IEC 60929)에 의해 1.7의 최대값까지로 제한된다. 또한, 25W 이상의 전력 공급 시스템으로부터 소비 전력이 주어지는 경우 이러한 한계값을 유지하는 것이 문제된다.

25W 이상의 전력 공급 시스템으로부터의 소비 전력에서도 정격 전류 고조파와 관련된 표준들이 충족되도록 간행물 WO 02/47441(Hu)에서 개시된 회로 배치의 치수를 결정하는 것은 회로 배치의 컴포넌트들에 대한 부하가 상당히 증가됨을 의미한다. 이는 비용의 증가, 기하적 크기의 증가 및 감소된 효율성을 야기한다. 또한, IEC 60929에 따라 램프 전류의 파고율에 대한 제한값에 따르는 것이 필요하다면, 컴포넌트들에 보다 큰 부하가 걸릴 것이다.

본 발명의 목적은, 25W 이상의 전력 공급 시스템으로부터의 소비 전력에서도 정격 전류 고조파가 표준들에 따르는 값들을 갖도록, 간행물 WO 02/47441(Hu)에 따른 회로 배치의 토폴로지(topology)에 기반하는, 광원 작동용 회로 배치를 개발하는 것이다. 형광 램프의 작동을 위하여, 표준들에 따르는 램프 전류 파고율을 가능하게 하는 것 역시 본 발명의 목적이다.

이러한 목적은, 간행물 WO 02/47441(Hu)에서 공지된 특징에 부가하여, 펌프 액션을 갖지 않는 제 2 공진 커패시터(resonant capacitor)를 갖는 광원 작동용 회로 배치에 의하여 성취된다.

펌프 액션을 갖는 제 1 공진 커패시터와 펌프 액션을 갖지 않은 제 2 공진 커패시터는 회로 배치의 특성들이 보다 효율적으로 최적화될 수 있도록 하는 자유도(degree of freedom)를 제공한다. 본 발명에 따른 제 2 공진 커패시터는, 한편으로는 관련 규격들을 따르며 그와 동시에 컴포넌트 부하를 최소화하는 것을 가능하게 한다. 또한, 본 발명은 2개의 공진 커패시터들의 커패시턴스 값들이 통상적인 그리드(grid) 내에 있도록 그 커패시턴스 값들을 선택하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 저렴한 컴포넌트들이 공진 커패시터용으로 사용될 수 있다.

밸리 필 회로는 임의의 실질적인 추가 컴포넌트 부하를 요구하지 않는 PFC 회로이다. 이러한 추가적인 부하는 인덕터와 전자 스위치와 같은 컴포넌트들에 영향을 미치며 무효 전력(wattless power) 전송과 관련하여 발생되는 초과 전류 및 전압에 의하여 야기된다. 그러나, 밸리 필 회로만을 구비하여서는 표준들을 따르는 임의의 정격 전류 고조파을 성취하는 것이 가능하지 않다. 또한, 표준들을 따르는 램프 전류 파고율 역시 성취되지 않는다.

차지 펌프를 사용하여, 표준들을 따르는 정격 전류 고조파와 표준들을 따르는 램프 전류 파고율을 성취하는 것이 가능하다. 그러나, 차지 펌프의 사용으로 추가적인 컴포넌트 부하가 야기된다. 양의 정류기 출력에 접속되는 차지 펌프들이 통상적이다.

밸리 필 회로와 차지 펌프의 조합으로, 단지 낮은 추가적 컴포넌트 부하만을 야기하면서도 정격 전류 고조파 및 램프 전류 파고율이 감소된다. 25W 이상의 전력 공급 시스템으로부터의 소비 전력에서는, 이 전력 범위에 적용되는 표준들 때문에 정격 전류 고조파가 보다 더 감소될 필요가 있다.

따라서, 본 발명은 유리하게도 차지 펌프가 이중 구성(dual design)이 되도록 개발된다. 다시 말해, 차지 펌프가 양의 정류기 출력과 음의 정류기 출력 모두에 접속된다. 따라서, 25W 이상의 전력 공급 시스템으로부터의 소비 전력에서, 단지 작은 추가적 컴포넌트 부하만을 야기하면서 표준들을 따르는 정격 전류 고조파 및 표준들을 따르는 램프 전류 파고율이 성취된다.

본 발명의 하나의 특히 유리한 개선예는 인버터가 하프-브릿지(half-bridge) 인버터의 형태인 것을 특징으로 한다. 인버터는 양과 음의 버스바(busbar) 사이에 접속되며 그 결과 DC 전압이 공급된다. 인버터는 광원들을 작동시키기 위하여 인버터 출력에서 라디오 주파수 AC 전압을 제공한다. 인버터를 하프-브릿지 인버터로 설계함으로써 특히 높은 회로 배치의 효율성을 성취하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 특히 유리한 또 하나의 개선예는 광원의 하나의 접속부가 커플링 커패시터를 통해 양 또는 음의 버스바에 접속되는 것을 특징으로 한다. 따라서, 정격 전류 고조파 및 램프 전류 파고율이 추가적으로 감소된다.

지금부터 본 발명은 도면들을 참조하여 예시적인 실시예들을 사용하여 보다 상세하게 설명될 것이다.

이하에서, 트랜지스터는 문자 T로, 다이오드는 문자 D로, 커패시터는 문자 C로, 인덕터는 문자 L로, 저항은 문자 R로 그리고 접속부는 문자 J로 표시되며, 각각의 경우 숫자가 부가된다. 이하에서는, 동일한 도면 부호는 동일한 엘리먼트들 및 모든 다양한 예시적인 실시예들에서 동일한 기능을 갖는 엘리먼트들에 대하여 사용된다.

도 1은 전극 필라멘트들을 갖는 형광 램프를 위한 본 발명의 하나의 예시적인 실시예를 도시한다. 접속부들(J1, J2)은 시스템 전압 입력을 형성한다. 시스템 전압은 접속부들(J1, J2)에 접속될 수 있다. 접속부들(J1, J2)은 정류기의 입력에 접속된다. 전파 방해를 억제하기 위한 수단이 정류기의 업스트림에 접속될 수 있다.

일반적으로, 정류기는 그 양의 정류기 출력(POS) 및 음의 정류기 출력(NES)에서 정류된 시스템 전압을 제공하는 정류기 다이오드들(D7, D8, D9 및 D10)을 포함하는 공지된 브릿지 회로를 포함한다. 차지 펌프에 의하여, 정류기 다이오드들이 고주파수에서 스위칭할 수 있음이 확실하다. 또한, 슬로우(slow) 정류기 다이오드들을 사용하는 것도 가능하다. 그러나, 이 경우, 브릿지 회로와 각각의 정류기 출력 사이에 패스트(fast) 다이오드가 접속될 필요가 있다.

펌프 다이오드인 제 1 다이오드(D1)는 애노드에서는 양의 정류기 출력(POS)에 그리고 캐소드에서는 양의 버스바(DCP)에 접속된다.

마찬가지로 펌프 다이오드인, 선택적인 제 2 다이오드(D2)는 캐소드에서는 음의 정류기 출력(NEG)에 그리고 애노드에서는 음의 버스바(DCN)에 접속된다. 이 제 2 다이오드(D2)는 제 2 펌프 커패시터(C4)(추후 설명됨)가 제공되지 않는 경우에 불필요할 수 있다. 제 2 펌프 커패시터(C4)에 의하여, 임의의 현저한 컴포넌트 부하 없이 정격 전류 고조파 및 램프 전류 파고율과 관련하여 추가적인 개선이 이루어진다.

제 3 다이오드(D3), 제 4 다이오드(D4), 제 5 다이오드(D5) 및 제 6 다이오드(D6)를 포함하는 직렬 회로는 양의 (DCP)와 음의 버스바(DCN) 사이에 접속되는데, 각각의 경우, 이 다이오드들의 캐소드들은 직접 양의 버스바(DCP) 쪽으로 인도되며, 이 다이오드의 접속 지점들은 제 3 다이오드(D3)와 제 4 다이오드(D4) 사이의 제 1 노드(N1), 제 4 다이오드(D4)와 제 5 다이오드(D5) 사이의 제 2 노드(N2) 및 제 5 다이오드(D5)와 제 6 다이오드(D6) 사이의 제 3 노드(N3)를 형성한다.

제 1 저장 커패시터(C1)은 양의 버스바(DCP)와 제 1 노드(N1) 사이에 접속된다. 제 2 저장 커패시터(C1)은 음의 버스바(DCN)와 제 3 노드(N1) 사이에 접속된다. 다이오드들(D3, D4, D5 및 D6)과 저장 커패시터들(C1, C2)는 밸리 필 회로를 형성한다. 이는 상기 언급된 간행물 US 6,316,883(Cho)에서 언급되었던 바와 같이 수정된 밸리 필 회로이다. 다이오드들(D4, D5)는 상기 언급된 분할 다이오드 쌍(split diode pair)을 형성한다. 부하 회로로부터 발생되는(tap off) 라디오 주파수 전압이 다이오드들(D4, D5) 사이에 접속된 노드(N2)에 인가된다. 따라서, 차지 펌프는 밸리 필 회로에서 제한된 범위내에서 작동한다. 또한, 저항이 다이오드들과 직렬로 접속될 수 있다. 따라서, 정격 전류 고조파가 추가적으로 감소된다.

2개의 전자 스위치들(T1, T2)를 포함하는 직렬 회로가 양과 음의 버스바들(DCP, DCN) 사이에 접속된다. 전자 스위치들(T1, T2)은 그 전자 스위치들(T1, T2)의 접속점에서 인버터 출력(OUT)를 갖는 하프-브릿지 인버터를 형성한다. 하프-브릿지 인버터는 양과 음의 버스바(DCP, DCN)을 통해 전력을 추출한다. 전자 스위치들(T1, T2)의 교호적인 스위칭-온 및 스위칭-오프에 의하여, 라디오 주파수 AC 전압이 음의 버스바(DCN)에 대향하는 인버터 출력(OUT)에 인가된다. 이러한 인버터의 출력 전압은 시스템 주파수보다 실질적으로 높은 인버터 발진 주파수(oscillating frequency)를 갖는다. 이 경우, 음의 버스바(DCN)는 인버터의 출력 전압을 정하기 위한 기준 전위로 기능한다. 또한, 일반성을 제한하지 않으면서, 양의 버스바(DCP)가 기준 전위로 기능할 수도 있다.

예시적 실시예에서 전자 스위치들(T1, T2)은 MOSFET의 형태이다. 그러나, 다른 전자 스위치들이 사용될 수 있다. 전자 스위치들(T1, T2)의 교호적인 스위칭-온 및 스위칭-오프를 발생시키는 제어 전압이 전자 스위치들(T1, T2)의 게이터 접속부들에 인가된다. 이 제어 전압은 제어 회로(도 1에서는 도시되지 않음)에 의해 제공된다. 제어 회로는 자유로이 발진하는 발진기를 포함하거나 또는 부하 회로에 의해 제어될 수 있는데, 그 결과 선행 기술에서 공지된 자가-발진)(self-oscillating) 하프-브릿지 인버터가 형성된다.

리액턴스(reactance) 네트워크는 인버터 출력(OUT)에 접속되며 그 인버터 출력(OUT)의 소스 임피던스를 광원의 부하 임피던스에 매칭시키는 주기능을 갖는다. 예시적 실시예에서, 리액턴스 네트워크는 램프 인덕터(L1)와 제 1 및 제 2 공진 커패시터(C51, C52)를 포함한다. 램프 인덕터(L1)는 제 1 및 제 2 접속부를 갖는데, 제 1 접속부는 인버터 출력(OUT)에 접속된다.

본 발명에 따라, 램프 인덕터(L1)의 제 2 접속부가, 각각의 경우, 제 1 및 제 2 공진 커패시터(C51, C52)의 제 1 접속부에 접속되는데, 제 1 공진 커패시터(C51)의 제 2 접속부는 제 2 노드(N2)에 접속되며, 제 2 공진 커패시터(C52)의 제 2 접속부는 양의 버스바(DCP)에 접속된다. 동일한 효과를 가지면서, 제 2 공진 커패시터(C52)의 제 2 접속부가 양의 버스바 대신 음의 버스바(DCN)에 접속될 수도 있다.

공지된 바와 같이, 램프 인덕터(L1)과 공진 커패시터(C51, C52)의 직렬 공진(series resonance)은 형광 램프를 시동시키고 작동시키는데 중요하다. 이러한 직렬 공진을 위하여, 커패시턴스(C51, C52) 값의 합이 중요하다. 일정한 합계값이 주어지는 경우, 본 발명에 따른 회로 배치에서 커패시턴스(C51, C52)의 개별 값들이 변동될 수 있다. 커패시터(C51)의 값이 차지 펌프의 작동 레벨을 조절하는데 사용될 수 있는 반면, 커패시터(C52)의 값은 차지 펌프에 대하여 직접적인 영향이 없을 수 있다.

제 1 공진 커패시터(C51)의 2개의 접속부들은, 광원(Lp)이 접속될 수 있는 출력 단자들(J3, J4)에 접속된다. 도 1은 예시로서의 광원용 형광 램프를 도시한다. 그러나, 회로 배치는 원리적으로 고압 방전 램프들, 발광 다이오드드 또는 백열 램프들과 같은 다른 광원들에 대해서도 사용될 수 있다. 발광 다이오드들 또는 백열 램프들을 작동시키기 위해서, 인버터의 출력 전압을 광원들에 요구되는 전압 레벨에 매칭시키는 변압기가 제공될 수 있다. 도 1에서 도시된 형광 램프는 2개의 전극 필라멘트들을 갖는다. 각각의 경우, 전극 필라멘트들 중 하나의 접속부가 출력 단자들(J3, J4)에 접속된다. 전극 필라멘트들의 다른 각각의 접속부는 추가적인 접속 단자들(J5, J6)를 통해 히팅 커패시터(heating capacitor)(C7)에 접속된다. 따라서, 커패시터(C51)와 히팅 커패시터(C7)는 전극 필라멘트들을 통해 접속된다. 따라서, 램프(Lp)가 시동되기 전에, 예열 전류(preheating current)가 전극 필라멘트들에 흐르게 되는데, 이는 램프(Lp)의 수명을 연장시킨다. 커패시터(C51)의 값을 결정할 때 히팅 커패시터(C7)의 값이 고려되어야 한다.

히팅 커패시터(C7)는 본 발명의 기본적 기능을 위해서는 요구되지 않는다. 심지어는 불필요할 수도 있다. 이른바 램프의 냉시동(cold start)이 야기된다. 또한, 필라멘트들은 변압기들과 같은 선행 기술에서 공지된 다른 수단에 의하여 예열될 수 있다.

노드(N2)에 인가되는 라디오 주파수 AC 전압은 양의 정류기 출력(POS)에 접속되는 펌프 커패시터(C3)에 인가된다. 펌프 커패시터(C3)를 통하여 양의 정류기 출력(POS)에 노드(N2)를 접속하는 것으로 제 1 차지 펌프가 실현된다.

펌프 커패시터(C4)는 유리하게도 노드(N2)와 음의 정류기 출력(NEG) 사이에 접속된다. 따라서, 제 2 차지 펌프가 음의 정류기 출력(NEG)에서 실현된다. 2개의 펌프 커패시터들은 바람직하게는 동일한 값을 갖는다. 유리한 제 2 차지 펌프는, 펌프 커패시터들(C3, C4)에 많은 양의 무효 전력을 버퍼-저장(buffer-store)하지 않으면서, 정격 전류 고조파의 진폭과 램프 전류 파고율의 값을 감소키는 것을 가능하게 한다. 따라서, 램프 인덕터(L1)과 전자 스위치들(T1, T2)의 부하가 낮게 유지된다.

도 2는 본 발명의 또 하나의 예시적 실시예를 도시한다. 램프(Lp)가 커플링 커패시터(C6)를 통해 양 또는 음의 버스바(DCP 또는 DCN)에 접속되는 것이 유리함이 증명되었다. 따라서, 정격 전류 고조파의 진폭 및 램프 전류 파고율이 감소될 수 있다. 도 2의 예시적인 실시예는, 커패시터(C6)가 커패시터(C51)의 제 2 접속부와 양의 버스바(DCP) 사이에 접속된다는 점에서 도 1에서 도시된 실시예의 개선예이다. 따라서, 커패시터(C6)는 램프 접속부(J3)과 양의 버스바(DCP) 사이에 접속된다.

도 1과 도 2의 또하나의 차이점은 램프(Lp)의 커플링에 있다. 도 2의 예시적 실시예에서, 램프 인덕터(L1)의 제 2 접속부는 DC 커패시터(C9)를 통해 접속 단자(J4)에 접속된다. 커패시터(C9)는 따라서 램프(Lp)에 직렬로 접속되며, 이로써 램프(Lp)에 흐르는 직류 전류가 배제된다. 이는 램프의 수명을 위하여 유리할 수 있다. 또한, 필라멘트들에 흐르는 테스트 전류에 의하여 필라멘트 파손을 검출하는 회로를 사용하는 것이 가능하다.

도 3은 전극 필라멘트들을 갖는 형광 램프를 위한 본 발명의 또 하나의 예시적 실시예를 도시한다.

우선, DC 커패시터가 도 1에서와 같이 불필요해지며 브릿지에 의해 대체된다는 점에서 도 2의 예시적 실시예와 구별된다. 제 2의 실질적인 차이점은 제 1 공진 커패시터(C51)의 제 2 접속부가 더이상 램프 접속부(J3) 및 커플링 커패시터(C6)에 접속되지 않는다는 점이다. 따라서, 제 2 노드(N2)에 공급되는 것은 더이상 접속부(J3)로부터의 라디오 주파수 AC 전압이 아니며 커패시터(C51)를 통한 접속부(J4)로부터의 라디오 주파수 AC 전압이다. 이러한 본 발명의 실시예에서, 양의 버스바(DCP)가 보다 작은 라디오 주파수 AC 전압 컴포넌트를 갖는 것이 유리하다. 이는 추가적인 감소된 컴포넌트 부하를 야기한다. 또한, 양의 버스바(DCP) 상의 감소된 라디오 주파수 AC 전압은 회로 배치에서의 전파 방해에 유리한 효과를 갖는다.

도 4는 선행 기술의 개선예를 도시한다. 도 4의 회로 배치는 본 발명에 따른 제 2 공진 커패시터(C52)를 포함하지 않는다. 그러나, 선행 기술과 비교할 때 유리하며 커패시터(C4) 및 다이오드(D2)에 의한 제 2 차지 펌프를 포함한다. 또한, 이른바 스너버(snubber)가 전자 스위치(T1)에 병렬로 접속되며, 도 4에서, 저항(R1) 및 커패시터(C8)를 포함하는 직렬 회로를 포함한다. 상기 스너버들은 전자 스위치들에 대한 스위칭 부하를 경감해주기 위하여 선행 기술에서 공지되며 본 발명에 결합될 수 있다.

단지 하나의 램프(Lp)가 각 도면에 도시된다. 그러나, 다수의 램프들이 직렬 또는 병렬로 작동될 수 있다. 본 발명은 특히 직렬 회로의 경우 유리하다. 이는, 램프의 직렬 회로의 경우 최종 램프 전압은 단지 하나의 램프가 있는 경우 보다 높으며 이는 본 발명에 따른 조치 없이는 높은 컴포넌트 부하를 야기한다는 점으로 설명될 수 있다.

예시적 실시예에서, 노드(N2)에 공급되는 라디오 주파수 AC 전압은 접속부(J3, J4)에서의 전위로부터 추출된다. 이는 공진 커패시터(C51)의 접속부들에서의 전위에 대응된다. 그러나, 노드(N2)는 라디오 주파수 AC 전압을 갖는 다른 전위들에 접속될 수도 있다. 예를 들어, 인버터 출력(OUT)이 이러한 목적에 적절하다. 예시적 실시예들에서 선택된 변형예들은 가장 낮은 정격 전류 고조파 진폭 및 가장 낮은 램프 전류 파고율을 갖는다.

본 발명에 의하여 25W 이상의 전력 공급 시스템으로부터의 소비 전력에서도 정격 전류 고조파가 표준들에 따르는 값들을 갖도록 하는 광원 작동용 회로 배치가 제공된다.

도 1은 전극 필라멘트들을 갖는 형광 램프를 위한 본 발명의 예시적인 실시예를 도시한다.

도 2는 전극 필라멘트들을 갖는 형광 램프를 위한 본 발명의 또하나의 예시적인 실시예를 도시한다.

도 3은 전극 필라멘트들을 갖는 형광 램프를 위한 본 발명의 또하나의 예시적인 실시예를 도시한다.

도 4는 단 하나의 공진 커패시터를 갖는 회로 배치를 도시한다.

Claims

광원 작동용 회로 배치로서, 상기 회로 배치는

·정류기(D7, D8, D9, D10)는 시스템 전압 입력(J1, J2)을 가지며, 시스템 주파수에서의 시스템 AC 전압이 시스템 전압 입력에 인가되는 경우 양의 정류기 출력(POS) 및 음의 정류기 출력(NEG)에서 정류된 시스템 AC 전압을 제공하며;

·제 1 다이오드(D1)는 애노드에서는 양의 정류기 출력(POS)에 접속되며 캐소드에서는 양의 버스바(DCP)에 접속되며;

·음의 버스바(DCN)은 상기 음의 정류기 출력(NEG)에 접속되며;

·제 3 다이오드(D3), 제 4 다이오드(D4), 제 5 다이오드(D5) 및 제 6 다이오드(D6)는 상기 양의 버스바(DCP)와 상기 음의 버스바(DCN) 사이에 직렬로 접속되며, 각각의 경우, 상기 다이오드들(D3, D4, D5, D6)의 캐소드들은 상기 양의 버스바(DCP) 쪽으로 인도되며, 상기 다이오드들(D3, D4, D5, D6)의 접속 지점들은 상기 제 3 다이오드(D3)와 상기 제 4 다이오드(D4) 사이의 제 1 노드(N1), 상기 제 4 다이오드(D4)와 상기 제 5 다이오드(D5) 사이의 제 2 노드(N2) 및 상기 제 5 다이오드(D5)와 상기 제 6 다이오드(D6) 사이의 제 3 노드(N3)를 형성하며;

·제 1 저장 커패시터(C1)는 상기 양의 버스바(DCP)와 상기 제 1 노드(N1) 사이에 접속되고 제 2 저장 커패시터(C2)는 상기 음의 버스바(DCN)와 상기 제 3 노드(N3) 사이에 접속되며;

·인버터(T1, T2)는 전력을 공급하기 위하여 상기 양의 버스바(DCP)와 상기 음의 버스바(DCN) 사이에 접속되고 상기 음의 버스바(DCN)에 대향하는 인버터 출력(OUT)에서 인버터 출력 전압을 제공하며, 상기 전압은 상기 시스템 주파수 보다 실질적으로 높은 인버터 발진 주파수를 가지며;

·리액턴스 네트워크는 상기 인버터 출력(OUT)에 접속되고 광원을 접속시키기 위하여 출력 단자들(J3, J4)를 제공하며 제 1 및 제 2 접속부를 갖는 램프 인덕터(L1)를 포함하며, 상기 제 1 접속부는 상기 인버터 출력(OUT)에 접속되며;

·상기 리액턴스 네트워크와 상기 노드(N2) 사이의 커플링은 상기 음의 버스바(DCN)에 대향하는 상기 노드(N2)에서 전압 파형을 발생시키며, 상기 전압 파형은 상기 인버터 발진 주파수를 가지며; 그리고

·제 1 펌프 커패시터(C3)는 상기 노드(N2) 및 상기 양의 정류기 출력(POS)에 접속되는 특징을 가지며,

상기 램프 인덕터(L1)의 상기 제 2 접속부는 각각의 경우 제 1 및 제 2 공진 커패시터들(C51, C52)의 제 1 접속부에 접속되며, 상기 제 1 공진 커패시터(C51)의 제 2 접속부는 상기 제 2 노드(N2)에 접속되며, 상기 제 2 공진 커패시터(C52)의 제 2 접속부는 상기 양의 버스바(DCP) 또는 상기 음의 버스바(DCN)에 접속되는, 광원 작동용 회로 배치.
제 1 항에 있어서,

제 2 다이오드(D2)가 상기 음의 버스바(DCN)와 상기 음의 정류기 출력(NEG) 사이에 접속되고, 상기 다이오드의 캐소드가 상기 음의 정류기 출력(NEG)를 향해 인도되며,

상기 회로 배치는, 상기 노드(N2) 및 상기 음의 정류기 출력(NEG)에 접속되는 제 2 펌프 커패시터(C4)를 구비하는, 광원 작동용 회로 배치.
제 1 항에 있어서,

상기 램프 인덕터(L1)의 상기 제 2 접속부는 광원들을 연결시키기 위한 접속부 단자(J4)에 접속되며, 상기 제 1 공진 커패시터(C51)의 상기 제 2 접속부는 광원들의 추가적인 접속부(J3)에 접속되는, 광원 작동용 회로 배치.
제 1 항에 있어서,

상기 램프 인덕터(L1)의 상기 제 2 접속부는 광원들을 접속시키기 위한 접속부 단자(J4)에 접속되며, 광원들을 접속시키기 위한 추가적인 접속부 단자(J3)는 커플링 커패시터(C6)를 통해 상기 양의 버스바(DCP) 또는 상기 음의 버스바(DCN)에 접속되는, 광원 작동용 회로 배치.
제 3 항에 있어서,

광원들을 접속시키기 위한 상기 추가적인 접속부 단자(J3)는 커플링 커패시터(C6)를 통해 상기 양의 버스바(DCP) 또는 상기 음의 버스바(DCN)에 접속되는, 광원 작동용 회로 배치.
제 1 항에 있어서,

상기 램프 인덕터(L1)의 상기 제 2 접속부는 DC 커패시터(C9)를 통해 광원들을 접속시키기 위한 접속부 단자(J4)에 접속되는, 광원 작동용 회로 배치.
제 1 항에 있어서, 상기 광원(Lp)은 가스 방전 램프인, 광원 작동용 회로 배치.
제 1 항에 있어서,

상기 광원(Lp)은 가열가능 필라멘트들을 갖는 가스 방전 램프이며, 각각의 경우 필라멘트의 하나의 접속부는 상기 리액턴스 네트워크의 출력 단자(J3, J4)에 접속되며, 상기 필라멘트들의 각각의 다른 접속부들은 상기 가스 방전 램프가 접속되는 경우 히팅 커패시터(C7)을 통해 접속되는, 광원 작동용 회로 배치.
제 1 항에 있어서,

상기 인버터는 상기 양의 버스바(DCP)와 상기 음의 버스바(DCN) 사이에 접속되는 2개의 전자 스위치들(T1, T2)을 포함하는 직렬 회로를 포함하는 하프-브릿지 인버터이며, 상기 인버터 출력(OUT)은 상기 2개의 전자 스위치들(T1, T2)의 접속 지점인, 광원 작동용 회로 배치.