냉음극 형광램프의 표준화 계측을 위한 실험과 분석

Abstract

교류 <TEX>$50{\sim}100\;kHz$</TEX>의 고주파와 수 kV의 고전압으로 구동되는 냉음극 형광램프의 전류 및 전압을 계측하는 방법을 조사하였다. 고 전압 측에 설치되는 프로브 자체의 임피던스 영향으로 램프의 휘도가 변화하고 누설 전류가 발생하여 정확한 전류 및 전압의 계측이 어렵다. 따라서 프로브의 임피던스와 누설 전류를 고려한 회로 분석을 통하여 올바른 계측 방법을 제시하였다. 프로브 설치로 휘도 변화 시, 인버터에 입력되는 DC 전압을 조정하여 램프의 특정 휘도를 유지하여 계측한다. 램프 전류(<TEX>$I_G$</TEX>)는 접지 측에서 전류 프로브나 고주파 전류계로 계측하며, 전압은 고 전압 측에 설치한 전압 프로브로 계측한다. 램프 전압(<TEX>$V_C$</TEX>)은 고전압이 인가되는 냉음극과 안전 캐패시터 사이에서 계측하며, 인버터의 출력 전압(VI)은 안전 캐패시터와 인버터 출력단 사이에서 계측한다. 램프 전압(<TEX>$V_C$</TEX>)과 램프 전류(<TEX>$I_G$</TEX>)의 위상차가 없기 때문에, 램프 자체의 순수 소모 전력은 램프 전압(<TEX>$V_C$</TEX>)와 램프 전류(<TEX>$I_G$</TEX>)의 곱이다. 인버터의 출력 전압(<TEX>$V_I$</TEX>)과 램프 전류(<TEX>$I_G$</TEX>)의 위상차(<TEX>$\theta$</TEX>)는 전압 프로브의 용량성 임피던스로 인하여 계측값이 부정확하며, 회로의 분석에서 얻어진 <TEX>$cos{\theta}=V_C/V_I$</TEX>로부터 위상차를 얻을 수 있다. A method of measuring the current and voltage is suggested in the circuit of cold cathode fluorescent lamps (CCFLs) which are driven at a high frequency of <TEX>$50{\sim}100\;kHz$</TEX> and a high voltage of several kV. It is difficult to measure the current and voltage in the lamp circuit, because the impedance of the probe at high voltage side causes the leakage current and the variation of luminance. According to the analysis of equivalence circuit with the probe impedance and leakage current, the proper measuring method is to adjust the input DC voltage and to keep the specific luminance when the probe is installed at a high voltage circuit. The lamp current is detected with a current probe or a high frequency current meter at the ground side and the voltage is measured with a high voltage probe at the high voltage side of lamp. The lamp voltage(<TEX>$V_C$</TEX>) is measured between the ballast capacitor and the lamp electrode, and the output voltage(<TEX>$V_I$</TEX>) of inverter is measured between inverter output and ballast capacitor. As the phases of lamp voltage(<TEX>$V_C$</TEX>) and current (<TEX>$I_G$</TEX>) are nearly the same values, the real power of lamp is the product of the lamp voltage(<TEX>$V_C$</TEX>) by the lamp current(<TEX>$I_G$</TEX>). The measured value of the phase difference between inverter output voltage(<TEX>$V_I$</TEX>) and lamp current(<TEX>$I_G$</TEX>) is appreciably deviated from the calculated value at <TEX>$cos{\theta}=V_C/V_I$</TEX>.