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KR100419180B1 - Ballast stabilizer capable of heat ignition in the conditions of preheating - Google Patents

Ballast stabilizer capable of heat ignition in the conditions of preheating Download PDF

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KR100419180B1
KR100419180B1 KR1020030055194A KR20030055194A KR100419180B1 KR 100419180 B1 KR100419180 B1 KR 100419180B1 KR 1020030055194 A KR1020030055194 A KR 1020030055194A KR 20030055194 A KR20030055194 A KR 20030055194A KR 100419180 B1 KR100419180 B1 KR 100419180B1
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KR
South Korea
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capacitor
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frequency
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Inventor
김영일
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(주)별처럼
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B41/00Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14Circuit arrangements
    • H05B41/16Circuit arrangements in which the lamp is fed by DC or by low-frequency AC, e.g. by 50 cycles/sec AC, or with network frequencies
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Abstract

본 발명은 온열점등 예열형 전자식 안정기에 관한 것이다.The present invention relates to a hot light preheating electronic ballast.

이러한 본 발명은 전압안정화부, 정류부, 구동부, 인버터부, 및 공진부를 포함하여 상용전원 주파수를 고주파로 변환시킨 후 이를 이용하여 형광램프를 점등시키는 전자식 안정기에 있어서, 인덕터, 콘덴서, 및 필라멘트로 구성된 L,R,C 공진회로를 통해 변환된 정현파 형태의 예열 주파수로 일정한 시간동안 형광램프를 예열시킨 후, 예열 구간의 예열 주파수가 점등 구간의 점등 주파수로 변화하는 동안에 형광램프를 점등시켜서 점등시 요구되는 전압과 전류를 낮추도록 구성된 것을 특징으로 한다.The present invention includes a voltage stabilizer, a rectifier, a driver, an inverter, and a resonator to convert a commercial power frequency into a high frequency, and then use the same to stabilize the fluorescent lamp. The electronic ballast includes an inductor, a capacitor, and a filament. Preheat the fluorescent lamp for a certain period of time with the sine wave preheating frequency converted by the L, R, C resonant circuit, and then turn on the fluorescent lamp while the preheating frequency of the preheating section is changed to the lighting frequency of the lighting section. It is characterized in that configured to lower the voltage and current.

본 발명에 따르면, 점등 구간에서 최소의 전류만을 소비하여 에너지 소비효율을 향상시키며 램프 점등시 무리를 주지 않아 램프 수명을 연장시킬 수 있는 전자식 안정기를 구현할 수 있다.According to the present invention, it is possible to implement an electronic ballast that can improve the energy consumption efficiency by consuming only the minimum current in the lighting section and can extend the lamp life by not burdening when the lamp is turned on.

Description

온열점등 예열형 전자식 안정기{BALLAST STABILIZER CAPABLE OF HEAT IGNITION IN THE CONDITIONS OF PREHEATING}BALLAST STABILIZER CAPABLE OF HEAT IGNITION IN THE CONDITIONS OF PREHEATING}

본 발명은 전자식 안정기에 관한 것으로서, 특히 형광램프의 수명을 연장시키고 에너지 소비효율을 향상시킬 수 있는 온열점등 예열형 전자식 안정기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electronic ballast, and more particularly, to a warming-up type electronic ballast capable of extending the life of a fluorescent lamp and improving energy consumption efficiency.

일반적으로, 전자식 안정기는 상용 전원 주파수(60Hz)를 고주파로 변환시킨 후 이를 이용하여 형광램프를 점등시킨다. 이 때, 다양한 주파수로 발진하는 오실레이터를 사용하여 예열, 전광, 및 조광 과정을 구현하는데, 예열 과정은 형광램프 방전시의 흑화현상을 방지하기 위함이고 조광 과정은 형광램프의 밝기를 조절하여 전력을 효율적으로 사용하기 위함이다.In general, an electronic ballast converts a commercial power supply frequency (60 Hz) into a high frequency and then turns on a fluorescent lamp using the same. At this time, the oscillator oscillating at various frequencies is used to implement the preheating, electric light, and dimming processes. The preheating process is to prevent blackening during the discharge of the fluorescent lamp, and the dimming process is to adjust the brightness of the fluorescent lamp to adjust the power. It is for efficient use.

도 1 은 종래의 일반적인 전자식 안정기의 회로도이다. 도 1 을 참조하면, 종래의 전자식 안정기는 전원안정화부(100), 정류부(110), 구동부(120),인버터부(130), 및 공진부(140)로 구분할 수 있다.1 is a circuit diagram of a conventional general electronic ballast. Referring to FIG. 1, a conventional electronic ballast may be divided into a power stabilizer 100, a rectifier 110, a driver 120, an inverter 130, and a resonator 140.

전원안정화부(100)는 트랜스포머(LF), 콘덴서(YC1,YC2,XC3) 등의 필터회로로 이루어져 있으며, 입력되는 220V, 60Hz의 교류전원을 필터링하여 안정화시킨다.Power stabilization unit 100 is composed of a filter circuit such as transformer (LF), capacitors (YC1, YC2, XC3), and the like to filter and stabilize the AC power of 220V, 60Hz input.

정류부(110)는 브리지 다이오드(V1-V4), 저항(ST1), 및 콘덴서(MC1,MC2) 등으로 이루어져 있으며, 전원안정화부(100)로부터 입력되는 상용교류전압을 정류한 후 평활화 과정을 거쳐 직류전압으로 변환시킨다.The rectifier 110 includes a bridge diode (V1-V4), a resistor (ST1), and capacitors (MC1, MC2), etc., rectifying the commercial AC voltage input from the power stabilization unit 100 and smoothed out Convert to DC voltage.

구동부(120)는 PWM IC(IC1), 트랜지스터(MQ1), 제너 다이오드(ZD1), 콘덴서(C1,C2,C3,C5), 및 저항(R1,R4,R6,R7,R9,R10) 등으로 이루어져 있으며, 상기 정류부(110)로부터 인가되는 직류전압을 고주파변환 신호전압으로 변환시켜 스위칭 주파수를 발생시킨다.The driver 120 includes a PWM IC IC1, a transistor MQ1, a Zener diode ZD1, a capacitor C1, C2, C3, and C5, and resistors R1, R4, R6, R7, R9, and R10. In addition, the DC voltage applied from the rectifier 110 is converted into a high frequency conversion signal voltage to generate a switching frequency.

이러한 구동부(120)의 회로를 상세히 살펴보면, PWM IC(IC1)와, 전원(Vcc)과 노드(N1) 사이에 접속된 저항(R6)과, 상기 노드(N1)와 그라운드(GND) 사이에 병렬 접속된 저항(R7) 및 콘덴서(C3)와, 상기 노드(N1)와 노드(N2) 사이에 접속된 제너 다이오드(ZD1)와, 상기 노드(N2)와 그라운드 사이에 접속된 저항(R4)과, 상기 노드(N2)에 베이스 단자가 접속되고 그라운드에 이미터 단자가 접속되며 노드(N3)에 컬렉터 단자가 접속된 트랜지스터(MQ1)와, 상기 노드(N3)와 노드(N4) 사이에 접속된 콘덴서(C1)와, 상기 노드(N3)와 그라운드 사이에 접속된 콘덴서(C2)와, 상기 PWM IC(IC1)와 노드(N4) 사이에 접속된 저항(R1) 등을 포함한다.Looking at the circuit of the driver 120 in detail, the parallel between the PWM IC (IC1), the resistor (R6) connected between the power supply (Vcc) and the node (N1), and the node (N1) and ground (GND). Connected resistor R7 and capacitor C3, zener diode ZD1 connected between node N1 and node N2, resistor R4 connected between node N2 and ground; And a transistor (MQ1) having a base terminal connected to the node N2, an emitter terminal connected to the ground, and a collector terminal connected to the node N3, and connected between the node N3 and the node N4. A capacitor C1, a capacitor C2 connected between the node N3 and ground, a resistor R1 connected between the PWM IC IC1 and the node N4, and the like.

인버터부(130)는 콘덴서(C6), FET(Q1,Q2), 다이오드(V5,V6) 등으로 이루어져 있으며, 트리거 소자인 FET(Q1,Q2)에서 구동부(120)로부터 입력된 스위칭 주파수에 따라 교대로 온/오프 스위칭이 수행되어, 정류부(110)에서 입력된 직류전압을 구형파의 고주파전압으로 변환시킨다.The inverter unit 130 includes a condenser C6, FETs Q1 and Q2, and diodes V5 and V6, and the switching frequency input from the driver 120 in the trigger elements FETs Q1 and Q2. The on / off switching is alternately performed to convert the DC voltage input from the rectifier 110 into the high frequency voltage of the square wave.

공진부(140)는 공진 인덕터(L1), 공진 콘덴서(C7), 및 콘덴서(PC1,PC2) 등으로 이루어져 있으며, 상기 인버터부(130)에서 생성된 구형파의 고주파전압을 공진 인덕터(L1)와 공진 콘덴서(C5)를 통해 변환된 정현파로 변환시켜 형광램프를 예열시킨 후에 점등시킨다.The resonator unit 140 includes a resonant inductor L1, a resonant capacitor C7, and capacitors PC1 and PC2, and the high frequency voltage of the square wave generated by the inverter unit 130 and the resonant inductor L1. The fluorescent lamp is converted into a sine wave converted by the resonant capacitor C5, and the fluorescent lamp is preheated and then turned on.

이제, 이처럼 구성된 종래의 전자식 안정기의 구동부(120), 인버터부(130), 및 공진부(140)를 통해 이루어지는 과정을 설명하기로 한다.Now, a process made through the driving unit 120, the inverter unit 130, and the resonator unit 140 of the conventional electronic ballast configured as described above will be described.

PWM IC(IC1)는 저항(R1)과 콘덴서(C1,C2)에 의해 설정된 주파수에 따라 MOS FET 의 게이트 출력 기능을 구비하여, 전원이 PWM IC(IC1)에 인가될 경우에는 설정된 주파수가 발생되어 상기 인버터부(130)로 입력된다.The PWM IC IC1 has a gate output function of the MOS FET according to the frequency set by the resistor R1 and the capacitors C1 and C2. When the power is applied to the PWM IC IC1, the set frequency is generated. It is input to the inverter unit 130.

그런데, 트랜지스터(MQ1)의 베이스 단자가 트리거되어 트랜지스터(MQ1)의 콜렉터 단자로부터 이미터 단자로 전류가 흐르게 되면, C1 콘덴서와 C2 콘덴서가 직렬로 연결되어 있기 때문에 전하가 서서히 방전됨으로써 도 2 에 나타난 바와 같이 예열 구간의 약 80KHz의 주파수가 선형적으로 서서히 낮아져서 점등 구간의 약 40KHz의 주파수로 떨어지게 된다.By the way, when the base terminal of the transistor MQ1 is triggered and current flows from the collector terminal of the transistor MQ1 to the emitter terminal, since the C1 capacitor and the C2 capacitor are connected in series, the charge is gradually discharged, which is illustrated in FIG. As shown, the frequency of about 80 KHz in the preheating section is gradually lowered linearly to fall to the frequency of about 40 KHz in the lighting section.

이는 형광램프의 이그니션(점등)이 어느 시점에서 시작되는지를 정확히 알수 없게 되어 형광램프가 점등된 이후에도 기준치 이상으로 과전류가 흐르는 결과를 초래한다. 따라서, 에너지의 소비효율을 떨어뜨릴 뿐 만 아니라 필라멘트에 무리를 주게되어 램프수명을 단축시키는 문제가 발생하게 된다.This makes it impossible to know at what point the ignition (lighting) of the fluorescent lamp starts, resulting in an overcurrent flowing above the reference value even after the fluorescent lamp is turned on. Therefore, not only the energy consumption efficiency is lowered, but also the filament is exerted, thereby shortening the lamp life.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 고주파로 형광램프를 일정한 시간동안 예열시키고 주파수가 급변할 때 점등시켜 점등된 이후의 필라멘트를 통해 소모되는 과전류를 방지하여 에너지 소비효율을 향상시킬 뿐 만 아니라 형광램프의 수명을 연장시킬 수 있는 온열점등 예열형 전자식 안정기를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in order to solve the above problems, preheat the fluorescent lamp at a high frequency for a certain time and turn on when the frequency changes suddenly to prevent overcurrent consumed through the filament after the energy consumption efficiency The aim is to provide a preheating electronic ballast with a heating lamp that not only improves but also extends the life of the fluorescent lamp.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 온열점등 예열형 전자식 안정기는, 상용교류전압을 필터링하여 안정화시키는 전압안정화부(300), 상기 전압안정화부(300)로부터 인가되는 상용교류전압을 직류전압으로 변환시키는 정류부(310), 상기 정류부(310)로부터 인가되는 직류전압을 고주파변환 신호전압으로 변환시켜 스위칭 주파수를 발생시키는 구동부(320), 상기 구동부(320)로부터 발생되는 스위칭 주파수에 따라 상기 정류부(310)로부터 인가되는 직류전압을 스위칭하여 구형파의 고주파전압으로 변환시키는 인버터부(330), 및 상기 인버터부(330)로부터 인가되는 구형파의 고주파전압을 정현파로 변환시켜 형광램프를 예열 후에 점등시키는 공진부(340)를 포함한 전자식 안정기에 있어서,In order to achieve the above object, the warming-up preheating type electronic ballast according to the present invention includes a voltage stabilizer 300 and a commercial alternating voltage applied from the voltage stabilizer 300 to filter and stabilize the commercial AC voltage. The rectifier 310 converts the voltage into a voltage, the driver 320 converting the DC voltage applied from the rectifier 310 into a high frequency conversion signal voltage to generate a switching frequency, and according to the switching frequency generated from the driver 320. The inverter unit 330 for switching the DC voltage applied from the rectifier 310 to convert the high frequency voltage of the square wave, and the high frequency voltage of the square wave applied from the inverter unit 330 into a sine wave to light up the fluorescent lamp after preheating. In the electronic ballast comprising a resonator 340 to be,

상기 구동부(320)는, PWM IC(IC1)와, 전원(Vcc)과 노드(N1) 사이에 접속된 콘덴서(C4)와, 상기 노드(N1)와 그라운드(GND) 사이에 접속된 다이오드(D1)와, 상기 노드(N1)와 노드(N2) 사이에 접속된 저항(R8)과, 상기 노드(N2)와 그라운드 사이에 접속된 저항(R7)과, 상기 노드(N2)에 베이스 단자가 접속되고 그라운드에 이미터 단자가 접속되며 노드(N3)에 컬렉터 단자가 접속된 트랜지스터(MQ2)와, 전원과 상기 노드(N3) 사이에 접속된 저항(R6)과, 상기 노드(N3)와 그라운드 사이에 접속된 콘덴서(C3)와, 상기 노드(N3)와 노드(N4) 사이에 접속된 저항(R5)과, 상기 노드(N4)와 그라운드 사이에 접속된 저항(R4)과, 상기 노드(N4)에 베이스 단자가 접속되고 노드(N5)에 이미터 단자가 접속되며 노드(N6)에 컬렉터 단자가 접속된 트랜지스터(MQ1)와, 상기 노드(N5)와 그라운드 사이에 접속된 저항(R3)과, 상기 노드(N6)와 노드(N7) 사이에 접속된 콘덴서(C1)와, 상기 PWM IC(IC1)와 노드(N7) 사이에 접속된 저항(R1)과, 상기 노드(N7)와 그라운드 사이에 직렬 접속된 콘덴서(C2) 및 저항(R2)을 포함하고,The driving unit 320 includes a PWM IC IC1, a capacitor C4 connected between the power supply Vcc and the node N1, and a diode D1 connected between the node N1 and the ground GND. ), A resistor R8 connected between the node N1 and the node N2, a resistor R7 connected between the node N2 and the ground, and a base terminal connected to the node N2. And an emitter terminal connected to the ground, a collector terminal connected to the node N3, a resistor R6 connected between a power supply and the node N3, and between the node N3 and the ground. A capacitor R3 connected to the resistor C, a resistor R5 connected between the node N3 and a node N4, a resistor R4 connected between the node N4 and ground, and the node N4. Transistor MQ1 connected to a base terminal, an emitter terminal connected to node N5, and a collector terminal connected to node N6, and a resistor R3 connected between the node N5 and ground. A capacitor C1 connected between the node N6 and the node N7, a resistor R1 connected between the PWM IC IC1 and the node N7, and between the node N7 and ground. A capacitor (C2) and a resistor (R2) connected in series,

상기 공진부(340)는, 1차 권선(T1)과 2차 권선(T2,T3)으로 이루어진 트랜스(T), 상기 트랜스(T)의 2차 권선(T2)에 직렬 연결된 인덕터(L1), 및 콘덴서(C9)와, 상기 트랜스(T)의 2차 권선(T3)에 직렬 연결된 인덕터(L2), 및 콘덴서(C10)를 포함하여,The resonator 340 may include a transformer (T) including a primary winding (T1) and secondary windings (T2, T3), an inductor (L1) connected in series with the secondary winding (T2) of the transformer (T), And a capacitor C9, an inductor L2 connected in series with the secondary winding T3 of the transformer T, and a capacitor C10.

상기 콘덴서(C4)의 충전이 진행되는 동안 트랜지스터(MQ2)가 턴온되어 동작하면 상기 PWM IC(IC1)가 상기 저항(R1)과 콘덴서(C2)에 의해 설정된 스위칭 주파수(예열 주파수)를 출력하고, 상기 인버터부(330)를 통해 스위칭되어 변환된 구형파의 고주파전압이 트랜스(T)의 2차 권선(T2,T3)에 교대로 유도되어 인덕터(L1), 콘덴서(C9), 및 형광램프의 필라멘트, 혹은 인덕터(L2), 콘덴서(C10), 및 형광램프의 필라멘트로 구성된 L,R,C 공진회로를 통해 변환된 정현파로 일정한 시간동안 형광램프를 예열시키고,When the transistor MQ2 is turned on and operated while the capacitor C4 is being charged, the PWM IC IC1 outputs a switching frequency (preheating frequency) set by the resistor R1 and the capacitor C2. The high frequency voltage of the square wave switched and converted by the inverter unit 330 is alternately induced in the secondary windings T2 and T3 of the transformer T to form the inductor L1, the capacitor C9, and the filament of the fluorescent lamp. Or preheat the fluorescent lamp with a sine wave converted through the L, R, C resonance circuit composed of the inductor L2, the capacitor C10, and the filament of the fluorescent lamp,

상기 트랜지스터(MQ2)가 턴온되어 동작한 후, 상기 저항(R6)과 트랜지스터(MQ2)의 콜렉터 단자를 통해 유기된 전류가 증가하여 트랜지스터(MQ1)가 턴온되어 동작하면 상기 저항(R1)과 콘덴서(C1,C2)로 설정된 스위칭 주파수(점등 주파수)를 출력하되, 상기 예열 주파수가 점등 주파수로 변화하는 동안에 형광램프를 점등시키는 것을 특징으로 한다.After the transistor MQ2 is turned on and operated, the induced current increases through the collector terminals of the resistor R6 and the transistor MQ2 so that the transistor MQ1 is turned on to operate the resistor R1 and the capacitor. A switching frequency (lighting frequency) set to C1, C2) is output, and the fluorescent lamp is turned on while the preheating frequency changes to a lighting frequency.

도 1 은 종래의 전자식 안정기의 회로도,1 is a circuit diagram of a conventional electronic ballast,

도 2 는 종래의 전자식 안정기의 시간대별 주파수 변화를 설명하는 개념도,2 is a conceptual diagram illustrating a frequency change for each time zone of a conventional electronic ballast;

도 3 은 본 발명에 따른 전자식 안정기의 회로도,3 is a circuit diagram of an electronic ballast according to the present invention;

도 4 는 본 발명에 따라 적용된 PWM IC의 출력주파수를 나타낸 도식도,4 is a schematic diagram showing an output frequency of a PWM IC applied according to the present invention;

도 5 는 본 발명에 따른 전자식 안정기의 시간대별 주파수 변화를 설명하는 개념도,5 is a conceptual diagram illustrating a frequency change for each time zone of the electronic ballast according to the present invention;

도 6 은 본 발명에 따른 예열구간의 게이트 드라이브 출력파형과 램프전류파형,6 is a gate drive output waveform and a ramp current waveform of the preheating section according to the present invention;

도 7 은 본 발명에 따른 점등구간의 게이트 드라이브 출력파형과 램프전류파형,7 is a gate drive output waveform and a lamp current waveform of the lighting section according to the present invention;

도 8 은 본 발명에 따른 예열구간/점등구간의 램프전류파형과 램프전압파형,8 is a ramp current waveform and a ramp voltage waveform of a preheating section / lighting section according to the present invention;

도 9 는 본 발명에 따른 예열구간/점등구간의 램프전류파형과 필라멘트전압파형이다.9 is a ramp current waveform and a filament voltage waveform of the preheating section / lighting section according to the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

100,300 : 전압안정화부 110,310 : 정류부100,300: voltage stabilizer 110,310: rectifier

120,320 : 구동부 130,330 : 인버터부120,320: driver 130,330: inverter

140,340 : 공진부140,340: resonator

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

도 3 은 본 발명에 따른 전자식 안정기의 회로도이다. 도 3 을 참조하면, 전원안정화부(300), 정류부(310), 구동부(320), 인버터부(330), 및 공진부(340)로 구성된다.3 is a circuit diagram of an electronic ballast according to the present invention. Referring to FIG. 3, the power stabilizer 300, the rectifier 310, the driver 320, the inverter 330, and the resonator 340 are configured.

전원안정화부(300), 정류부(310), 및 인버터부(330)는 도 1 에서 설명한 종래의 일반적인 전자식 안정기와 동일하므로, 여기서는 본 발명의 특징이 되는 구동부(320)와 공진부(340)에 대해 상세히 설명하기로 한다.Since the power stabilizer 300, the rectifier 310, and the inverter 330 are the same as those of the conventional general electronic ballast described with reference to FIG. 1, the power stabilizer 300, the rectifier 310, and the inverter unit 330 are the same as those of the driving unit 320 and the resonator 340. This will be described in detail.

상기 구동부(320)는 상기 정류부(310)로부터 직류전압이 인가되면 구동신호를 출력하게 되는데, MOS FET Gate Drive IC 형태인 PWM IC(IC1),트랜지스터(MQ1,MQ2), 콘덴서(C1-C5), 다이오드(D1), 및 저항(R1-R10)을 포함하여 구성된다. 도 4 는 본 발명에 따라 적용된 PWM IC의 출력주파수를 나타낸 도식도이다.The driving unit 320 outputs a driving signal when a DC voltage is applied from the rectifying unit 310. The driving unit 320 includes a PWM IC (IC1), a transistor (MQ1, MQ2), and a capacitor (C1-C5) in the form of a MOS FET Gate Drive IC. , Diodes D1, and resistors R1-R10. Figure 4 is a schematic diagram showing the output frequency of the PWM IC applied in accordance with the present invention.

이러한 구동부(320)의 회로를 상세히 살펴보면, PWM IC(IC1)와, 전원(Vcc)과 노드(N1) 사이에 접속된 콘덴서(C4)와, 상기 노드(N1)와 그라운드(GND) 사이에 접속된 다이오드(D1)와, 상기 노드(N1)와 노드(N2) 사이에 접속된 저항(R8)과, 상기 노드(N2)와 그라운드 사이에 접속된 저항(R7)과, 상기 노드(N2)에 베이스 단자가 접속되고 그라운드에 이미터 단자가 접속되며 노드(N3)에 컬렉터 단자가 접속된 트랜지스터(MQ2)와, 전원과 상기 노드(N3) 사이에 접속된 저항(R6)과, 상기 노드(N3)와 그라운드 사이에 접속된 콘덴서(C3)와, 상기 노드(N3)와 노드(N4) 사이에 접속된 저항(R5)과, 상기 노드(N4)와 그라운드 사이에 접속된 저항(R4)과, 상기 노드(N4)에 베이스 단자가 접속되고 노드(N5)에 이미터 단자가 접속되며 노드(N6)에 컬렉터 단자가 접속된 트랜지스터(MQ1)와, 상기 노드(N5)와 그라운드 사이에 접속된 저항(R3)과, 상기 노드(N6)와 노드(N7) 사이에 접속된 콘덴서(C1)와, 상기 PWM IC(IC1)와 노드(N7) 사이에 접속된 저항(R1)과, 상기 노드(N7)와 그라운드 사이에 직렬 접속된 콘덴서(C2) 및 저항(R2) 등을 포함한다.Looking at the circuit of the driving unit 320 in detail, the PWM IC (IC1), the capacitor (C4) connected between the power supply (Vcc) and the node (N1), and the connection between the node (N1) and ground (GND) Diode D1, resistor R8 connected between node N1 and node N2, resistor R7 connected between node N2 and ground, and node N2. A transistor MQ2 having a base terminal connected, an emitter terminal connected to ground, and a collector terminal connected to a node N3, a resistor R6 connected between a power supply and the node N3, and the node N3; ), A capacitor C3 connected between the ground, a resistor R5 connected between the node N3 and the node N4, a resistor R4 connected between the node N4 and the ground, A transistor MQ1 having a base terminal connected to the node N4, an emitter terminal connected to the node N5, and a collector terminal connected to the node N6, and the node N5 and the graph; Resistor R3 connected between the node, the capacitor C1 connected between the node N6 and the node N7, and the resistor R1 connected between the PWM IC IC1 and the node N7. And a capacitor C2 and a resistor R2 connected in series between the node N7 and ground.

또한, 상기 공진부(340)는 인버터부(230)로부터 인가된 구형파의 고주파전압을 정현파로 변환시켜 형광램프를 예열시킨 후 점등시키는데, 1차 권선(T1)과 2차 권선(T2,T3)으로 이루어진 트랜스(T), 상기 트랜스(T)의 2차 권선(T2)에 직렬 연결된 인덕터(L1), 및 콘덴서(C9)와, 상기 트랜스(T)의 2차 권선(T3)에 직렬 연결된 인덕터(L2), 및 콘덴서(C10) 등을 포함하여 구성된다.In addition, the resonator 340 converts the high frequency voltage of the square wave applied from the inverter unit 230 into a sine wave to preheat the fluorescent lamp and then turns on the primary winding T1 and the secondary windings T2 and T3. A transformer (T), an inductor (L1) connected in series with the secondary winding (T2) of the transformer (T), and a capacitor (C9), and an inductor connected in series with the secondary winding (T3) of the transformer (T). And a condenser C10 and the like.

이제, 이러한 전자식 안정기의 구동부(320), 인버터부(330), 및 공진부(340)를 통해 이루어지는 과정을 설명하기로 한다.Now, a process made through the driving unit 320, the inverter unit 330, and the resonator unit 340 of the electronic ballast will be described.

기본적으로, PWM IC(IC1)는 저항(R1)과 콘덴서(C1,C2)에 의해 설정된 주파수에 따라 MOS FET 의 게이트 출력 기능을 구비하여, 전원이 PWM IC(IC1)에 인가될 경우에는 설정된 스위칭 주파수가 발생되어 출력된다.Basically, the PWM IC IC1 has a gate output function of the MOS FET according to the frequency set by the resistor R1 and the capacitors C1 and C2, so that the set switching when the power is applied to the PWM IC IC1 Frequency is generated and output.

콘덴서(C4)는 인가되는 전원을 통해 정전용량에 따라 충전되는데, 충전이 진행되는 동안 트랜지스터(MQ2)가 턴온되어 동작하게 된다. 즉, 트랜지스터(MQ2)의 베이스 단자가 로우(Low)에서 하이(High)로 변하면서 트랜지스터(MQ2)가 도통된다. 상기 트랜지스터(MQ2)가 동작한 후에는 상기 저항(R6)과 트랜지스터(MQ2)의 콜렉터 단자를 통해 유기된 전류가 증가함으로써 트랜지스터(MQ1)가 턴온되어 동작하게 된다.The capacitor C4 is charged according to the capacitance through an applied power source, and the transistor MQ2 is turned on to operate while charging is in progress. That is, while the base terminal of the transistor MQ2 changes from low to high, the transistor MQ2 becomes conductive. After the transistor MQ2 is operated, the transistor MQ1 is turned on and operated by increasing the induced current through the collector terminals of the resistor R6 and the transistor MQ2.

그런데, 상기 트랜지스터(MQ2)는 동작을 하고 있으나 트랜지스터(MQ1)가 동작하고 있지 않을 때는 상기 콘덴서(C1)가 작용을 하지 못해 상기 저항(R1)과 콘덴서(C2)에 의해 설정된 스위칭 주파수(예열 주파수)가 PWM IC(IC1)를 통해 출력된다.By the way, when the transistor MQ2 is operating but the transistor MQ1 is not operating, the capacitor C1 does not work and thus the switching frequency (preheating frequency) set by the resistor R1 and the capacitor C2. ) Is output through the PWM IC (IC1).

그러면, 상기 인버터부(330)는 이러한 스위칭 주파수에 따라 상기 정류부(310)로부터 인가되는 직류전압을 스위칭하여 구형파의 고주파전압으로 변환시키게 된다. 이 때, 구형파의 고주파전압은 FET(Q1)와 FET(Q2)가 교대로 스위칭되어 FET(Q1)의 소스단과 FET(Q2)의 드레인단을 통해 트랜스(T)의 1차 권선(T1)에 유입된다. 유입된 구형파의 고주파전압은 트랜스(T)의 2차 권선(T2,T3)에 각각 유도되어 인덕터(L1), 콘덴서(C9), 및 형광램프의 필라멘트, 혹은 인덕터(L2), 콘덴서(C10), 및 형광램프의 필라멘트로 구성된 L,R,C 공진회로를 통해 정현파로 변환되어 형광램프를 예열시키게 된다.Then, the inverter unit 330 switches the DC voltage applied from the rectifying unit 310 according to the switching frequency to convert the high frequency voltage of the square wave. At this time, the high frequency voltage of the square wave is alternately switched between the FET Q1 and the FET Q2 so that the primary winding T1 of the transformer T passes through the source terminal of the FET Q1 and the drain terminal of the FET Q2. Inflow. The high frequency voltage of the introduced square wave is induced in the secondary windings T2 and T3 of the transformer T, respectively, and the filament of the inductor L1, the capacitor C9, and the fluorescent lamp, or the inductor L2 and the capacitor C10. It is converted into a sine wave through the L, R, C resonance circuit composed of the filament of the fluorescent lamp, and preheats the fluorescent lamp.

부연하자면, 구형파의 고주파전압이 2차 권선의 T2 로 유도될 경우에는 인덕터(L1), 콘덴서(C9), 및 필라멘트의 내부저항(R)에 따라 L,R,C 공진탱크를 형성한다. 그러나, 구형파의 고주파전압이 2차 권선의 T3 로 유도될 경우에는 인덕터(L2), 콘덴서(C10), 및 필라멘트의 내부저항(R)에 따라 L,R,C 공진탱크를 형성한다.In other words, when the high frequency voltage of the square wave is induced to T2 of the secondary winding, L, R and C resonance tanks are formed according to the inductor L1, the capacitor C9, and the internal resistance R of the filament. However, when the high frequency voltage of the square wave is induced to T3 of the secondary winding, L, R, and C resonance tanks are formed according to the inductor L2, the capacitor C10, and the internal resistance R of the filament.

한편, 상기 트랜지스터(MQ2)가 동작한 후에 상기 저항(R6)과 트랜지스터(MQ2)의 콜렉터 단자를 통해 유기된 전류가 증가하여 트랜지스터(MQ1)가 턴온되어 동작하게 되면, 병렬 연결된 콘덴서(C1,C2)의 작용으로 정전용량이 2배가 됨으로써 예열 주파수가 급격히 동작 주파수(점등 주파수)로 떨어지게 된다. 이렇게 예열 주파수가 점등 주파수로 변화하는 동안에 형광램프를 점등시키게 된다.On the other hand, when the transistor MQ1 is turned on to operate because the induced current increases through the collector terminals of the resistor R6 and the transistor MQ2 after the transistor MQ2 operates, the capacitors C1 and C2 connected in parallel. As the capacitance doubles due to the action of), the preheating frequency drops rapidly to the operating frequency (lighting frequency). The fluorescent lamp is turned on while the preheating frequency is changed to the lighting frequency.

도 5 는 본 발명에 따른 전자식 안정기의 시간대별 주파수 변화를 설명하는 개념도로서, 약 80KHz의 주파수가 약 1초 동안 지속되면서 형광램프를 예열시키는예열 구간과, 약 50 ms의 짧은 시간동안에 80KHz의 예열 주파수가 40KHz의 동작 주파수(점등 주파수)로 급격히 낮아지면서 형광램프를 점등시키는 이그니션 구간, 및 동작 주파수가 안정되어 점등을 지속하는 점등 구간으로 구분된다.5 is a conceptual diagram illustrating a time-phase frequency change of the electronic ballast according to the present invention, the pre-heating section for preheating the fluorescent lamp while the frequency of about 80KHz lasts for about 1 second, and preheating of 80KHz in a short time of about 50ms The frequency is sharply lowered to an operating frequency (lighting frequency) of 40 KHz, and is divided into an ignition section for turning on the fluorescent lamp and a lighting section for keeping the operation frequency stable.

한편, 도 6 은 본 발명에 따른 예열구간의 게이트 드라이브 출력파형과 램프전류파형을 나타내고, 도 7 은 본 발명에 따른 점등구간의 게이트 드라이브 출력파형과 램프전류파형을 나타낸다. 또한, 도 8 은 본 발명에 따른 예열구간/점등구간의 램프전류파형과 램프전압파형을 나타내고, 도 9 는 본 발명에 따른 예열구간/점등구간의 램프전류파형과 필라멘트전압파형을 나타낸다.6 shows the gate drive output waveform and the lamp current waveform of the preheating section according to the present invention, and FIG. 7 shows the gate drive output waveform and the lamp current waveform of the lighting section according to the present invention. 8 shows the lamp current waveform and the lamp voltage waveform of the preheating section / lighting section according to the present invention, and FIG. 9 shows the lamp current waveform and the filament voltage waveform of the preheating section / lighting section according to the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이 온열점등 예열형 전자식 안정기는 L,R,C 공진탱크를 형성하되 일정한 시간동안 형광램프를 예열시킨 후, 스위칭 주파수가 급변하는 구간에서 점등시켜 점등시 요구되는 전압과 전류를 낮춤으로써 에너지 소비효율을 향상시키면서 램프수명을 연장시킬 수 있다.As described above, the preheating type electronic ballast of the heating lamp forms L, R, and C resonant tanks, and after preheating the fluorescent lamp for a predetermined time, the lamp is turned on in a section in which the switching frequency changes rapidly, thereby lowering the required voltage and current. As a result, the lamp life can be extended while improving the energy consumption efficiency.

Claims (1)

상용교류전압을 필터링하여 안정화시키는 전압안정화부(300), 상기 전압안정화부(300)로부터 인가되는 상용교류전압을 직류전압으로 변환시키는 정류부(310), 상기 정류부(310)로부터 인가되는 직류전압을 고주파변환 신호전압으로 변환시켜 스위칭 주파수를 발생시키는 구동부(320), 상기 구동부(320)로부터 발생되는 스위칭 주파수에 따라 상기 정류부(310)로부터 인가되는 직류전압을 스위칭하여 구형파의 고주파전압으로 변환시키는 인버터부(330), 및 상기 인버터부(330)로부터 인가되는 구형파의 고주파전압을 정현파로 변환시켜 형광램프를 예열 후에 점등시키는 공진부(340)를 포함한 전자식 안정기에 있어서,A voltage stabilizer 300 for filtering and stabilizing the commercial AC voltage, a rectifier 310 for converting the commercial AC voltage applied from the voltage stabilizer 300 to a DC voltage, and a DC voltage applied from the rectifier 310. The inverter 320 converts the high frequency conversion signal voltage to generate a switching frequency, and the inverter converts the DC voltage applied from the rectifying unit 310 into a high frequency voltage of a square wave according to the switching frequency generated from the driving unit 320. In the electronic ballast comprising a unit 330, and a resonator unit 340 for converting the high frequency voltage of the square wave applied from the inverter unit 330 into a sine wave to turn on the fluorescent lamp after preheating, 상기 구동부(320)는,The drive unit 320, PWM IC(IC1)와, 전원(Vcc)과 노드(N1) 사이에 접속된 콘덴서(C4)와, 상기 노드(N1)와 그라운드(GND) 사이에 접속된 다이오드(D1)와, 상기 노드(N1)와 노드(N2) 사이에 접속된 저항(R8)과, 상기 노드(N2)와 그라운드 사이에 접속된 저항(R7)과, 상기 노드(N2)에 베이스 단자가 접속되고 그라운드에 이미터 단자가 접속되며 노드(N3)에 컬렉터 단자가 접속된 트랜지스터(MQ2)와, 전원과 상기 노드(N3) 사이에 접속된 저항(R6)과, 상기 노드(N3)와 그라운드 사이에 접속된 콘덴서(C3)와, 상기 노드(N3)와 노드(N4) 사이에 접속된 저항(R5)과, 상기 노드(N4)와 그라운드 사이에 접속된 저항(R4)과, 상기 노드(N4)에 베이스 단자가 접속되고 노드(N5)에 이미터 단자가 접속되며 노드(N6)에 컬렉터 단자가 접속된 트랜지스터(MQ1)와, 상기노드(N5)와 그라운드 사이에 접속된 저항(R3)과, 상기 노드(N6)와 노드(N7) 사이에 접속된 콘덴서(C1)와, 상기 PWM IC(IC1)와 노드(N7) 사이에 접속된 저항(R1)과, 상기 노드(N7)와 그라운드 사이에 직렬 접속된 콘덴서(C2) 및 저항(R2)을 포함하고,PWM IC IC1, capacitor C4 connected between power supply Vcc and node N1, diode D1 connected between node N1 and ground GND, and node N1. ) Is connected between node (N2) and node (N2), resistor (R7) is connected between node (N2) and ground, and base terminal is connected to node (N2), and emitter terminal is connected to ground. Transistor MQ2 connected to a collector terminal connected to node N3, a resistor R6 connected between a power supply and the node N3, and a capacitor C3 connected between the node N3 and ground. And a resistor R5 connected between the node N3 and the node N4, a resistor R4 connected between the node N4 and the ground, and a base terminal connected to the node N4. An emitter terminal connected to the node N5 and a collector terminal connected to the node N6, a resistor R3 connected between the node N5 and the ground, and the node N6;Capacitor C1 connected between node N7, resistor R1 connected between PWM IC IC1 and node N7, and capacitor C2 connected in series between node N7 and ground. ) And a resistor (R2), 상기 공진부(340)는,The resonator 340, 1차 권선(T1)과 2차 권선(T2,T3)으로 이루어진 트랜스(T), 상기 트랜스(T)의 2차 권선(T2)에 직렬 연결된 인덕터(L1), 및 콘덴서(C9)와, 상기 트랜스(T)의 2차 권선(T3)에 직렬 연결된 인덕터(L2), 및 콘덴서(C10)를 포함하여,A transformer (T) consisting of a primary winding (T1) and secondary windings (T2, T3), an inductor (L1) connected in series with the secondary winding (T2) of the transformer (T), and a capacitor (C9), Including an inductor (L2) and a capacitor (C10) connected in series with the secondary winding (T3) of the transformer (T), 상기 콘덴서(C4)의 충전이 진행되는 동안 트랜지스터(MQ2)가 턴온되어 동작하면 상기 PWM IC(IC1)가 상기 저항(R1)과 콘덴서(C2)에 의해 설정된 스위칭 주파수(예열 주파수)를 출력하고, 상기 인버터부(330)를 통해 스위칭되어 변환된 구형파의 고주파전압이 트랜스(T)의 2차 권선(T2,T3)에 교대로 유도되어 인덕터(L1), 콘덴서(C9), 및 형광램프의 필라멘트, 혹은 인덕터(L2), 콘덴서(C10), 및 형광램프의 필라멘트로 구성된 L,R,C 공진회로를 통해 변환된 정현파로 일정한 시간동안 형광램프를 예열시키고,When the transistor MQ2 is turned on and operated while the capacitor C4 is being charged, the PWM IC IC1 outputs a switching frequency (preheating frequency) set by the resistor R1 and the capacitor C2. The high frequency voltage of the square wave switched and converted by the inverter unit 330 is alternately induced in the secondary windings T2 and T3 of the transformer T to form the inductor L1, the capacitor C9, and the filament of the fluorescent lamp. Or preheat the fluorescent lamp with a sine wave converted through the L, R, C resonance circuit composed of the inductor L2, the capacitor C10, and the filament of the fluorescent lamp, 상기 트랜지스터(MQ2)가 턴온되어 동작한 후, 상기 저항(R6)과 트랜지스터(MQ2)의 콜렉터 단자를 통해 유기된 전류가 증가하여 트랜지스터(MQ1)가 턴온되어 동작하면 상기 저항(R1)과 콘덴서(C1,C2)로 설정된 스위칭 주파수(점등 주파수)를 출력하되, 상기 예열 주파수가 점등 주파수로 변화하는 동안에 형광램프를 점등시키는 것을 특징으로 하는 온열점등 예열형 전자식 안정기.After the transistor MQ2 is turned on and operated, the induced current increases through the collector terminals of the resistor R6 and the transistor MQ2 so that the transistor MQ1 is turned on to operate the resistor R1 and the capacitor. And outputs a switching frequency (lighting frequency) set to C1, C2, and turns on a fluorescent lamp while the preheating frequency changes to a lighting frequency.
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