照光用 螢光램프에 使用되는 새로운 高周波 인버터에 關한 硏究

Abstract

본 연구에서는 유전체 장벽 방전(Isolation Barrier Discharge)현상을 이용한 희가스 형광 램프를 조광하기 위한 새로운 전력변환장치를 제안하였다. 먼저, 일반적인 로이어 공진형 고주파 인버터와 제안한 1석 역도통형 ZVS-PDM 고주파 인버터의 특성을 비교하였다. 그리고 유전체 장벽 방전의 원리를 이용하여 발광시키는 형광 램프의 전기적 등가회로 모델을 설계하고, 발광 원리, 파라미터의 선정 등을 통하여 형광 램프의 부하 모델을 설계한다. 설계된 형광 램프의 부하모델을 이용하여 제안한 전력변환장치의 특성을 서술하였다. 또한, 형광 램프의 조광 회로로서 새로운 1석 역도통형 PDM 고주파 인버터를 제안하고, 동작 원리 및 회로 구성에 관해서 서술하였으며, 시뮬레이션과 실험을 통하여 특성을 증명하였다. 고휘도 출력 성능에서는 기존의 로이어 공진형 고주파 인버터가 저전력의 출력으로는 우수하나 500[cd/m2]이하에서는 플리커가 발생하기 때문에 조광 범위가 좁아 저휘도 출력에는 적합하지 않는 결과가 나타난다. 따라서 고휘도에서 저휘도의 넓은 출력 범위에서 안정된 방전을 실현 할 수 있으며, 제안한 1석 역저지형 ZVS-PDM 고주파 인버터는 92.6[%], 기존의 로이어 공진형 인버터는 79.5[%]로 13[%]의 효율 상승효과를 가진다. 이러한 결과에 의해서 제안한 1석 역도통형 ZVS-PDM 고주파 인버터가 조광용 회로로 우수하다고 할 수 있다.

In this paper, the high frequency inverter circuits for driving fluorescent lamp or dielectric barrier discharge lamp, royer type parallel resonance type high frequency inverter and class single switch high frequency inverter were proposed for the purpose of high efficiency and high quality, which can be used for the light sources of scanner and copy machine and emitted light characteristics in accordance with a dielectric barrier electric discharge principle, were presented, along with out equivalent circuit of fluorescent lamp and PDM control principle and both experimental results. In consequence, it was confirmed that the single reverse blocking switch ZVS-PDM high frequency inverter can achieve the further improvement of actual efficiency. The dielectric barrier discharge lamp illumination characteristics corresponding to input power were compared with the those of royer type and class single reverse blocking switch ZVS-PDM high frequency resonant inverters. Furthermore, wide and linear light control characteristic that unable to achieve in the royer type inverter was possible by using a PDM control scheme. In the future, the measurement of dielectric barrier discharge lamp brilliance and evaluation of the conductive noises and radiative noise should be investigated from a practical point of view. Furthermore, the operation and control optimal conditions for increasing more light output of rare gas fluorescent lamp should be discussed as soon as possible.