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KR100493922B1 - 전자식 형광등용 안정기 - Google Patents

전자식 형광등용 안정기 Download PDF

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KR100493922B1
KR100493922B1 KR10-2002-0087903A KR20020087903A KR100493922B1 KR 100493922 B1 KR100493922 B1 KR 100493922B1 KR 20020087903 A KR20020087903 A KR 20020087903A KR 100493922 B1 KR100493922 B1 KR 100493922B1
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Abstract

본 발명은 전자식 형광등용 안정기에 관한 것으로서, 램프; 상용 교류전압을 맥류전압으로 변환하는 브릿지 정류부; 상기 브릿지 정류부의 정류된 전압에 의해 충전되는 전압 충전부; 상기 브릿지 정류부에 의해 변환된 맥류전압을 일정한 충전전압으로 상기 전압 충전부에 충전시키는 부스트 컨버터부; 상기 전압 충전부에 충전되는 충전전압을 검출하여 상기 부스트 컨버터부의 펄스폭을 제어함으로써 상기 충전전압을 일정하게 유지시키는 충전전압 검출부; 상기 전압 충전부에 충전된 충전전압을 이용하여 트리거 신호를 발생시키는 인버터 트리거부; 상기 인버터 트리거부에 의한 트리거 신호에 의해 고속 스위칭 기능을 수행하는 인버터부; 및 출력일측단은 부스트 컨버터부의 제어입력단과 연결되어 있고, 상기 입력단을 통해 제어전압이 인가되면 상기 전압충전부의 충전전압을 상승시켜 램프를 작동시키도록 구동전압을 제어하기 위한 조광 제어부; 를 포함한다.

Description

전자식 형광등용 안정기{An instant start typed electric ballast}
본 발명은 전자식 형광등용 안정기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조광제어부에 의한 조광제어전압(직류 0V 내지 직류 10V)에 따른 인버터부의 동작전압을 변화시킴으로써 형광등 램프(이하, '램프'라 한다.)전력을 제어하고, 부스터 컨버터부를 채택하여 입력전원의 ±20% 의 변화에서도 일정한 램프전력을 유지시키고, 정류부의 평활용 콘덴서의 전압전류 위상차에 의한 역률 저하를 방지하고 고조파 하모닉의 발생을 제거하는, 전자식 형광등용 안정기에 관한 것이다.
인스턴트 스타트(Instant start) 방식의 전자식 안정기는 램프의 필라멘트를 가열하지 않고 높은 방전전압으로 순간점등 시키는 방식의 전자식 안정기를 의미하는 바, 이러한 전자식 안정기는 램프의 소정 점등시간(50㎳이내) 및 소정점등전압 값을 벗어나는 경우 램프의 흑화현상이 발생하고 이로 인하여 램프의 수명을 단축시키는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 램프의 최저 방전전압을 유도하고, 인버터부의 동작전압을 제어함으로써 램프전류를 변화시켜 조광제어가 가능하도록 한 전자식 형광등용 안정기를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 초기 점등시 지연방전(100ms이상)으로 인한 램프의 흑화현상을 방지하는 전자식 형광등용 안정기를 제공함에도 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전자식 형광등용 안정기에 관한 것으로서, 램프; 상용 교류전압을 맥류전압으로 변환하는 브릿지 정류부; 상기 브릿지 정류부의 정류된 전압에 의해 충전되는 전압 충전부; 상기 브릿지 정류부에 의해 변환된 맥류전압을 일정한 충전전압으로 상기 전압 충전부에 충전시키는 부스트 컨버터부; 상기 전압 충전부에 충전되는 충전전압을 검출하여 상기 부스트 컨버터부의 펄스폭을 제어함으로써 상기 충전전압을 일정하게 유지시키는 충전전압 검출부; 상기 전압 충전부에 충전된 충전전압을 이용하여 트리거 신호를 발생시키는 인버터 트리거부; 상기 인버터 트리거부에 의한 트리거 신호에 의해 고속 스위칭 기능을 수행하는 인버터부; 및 출력일측단은 부스트 컨버터부의 제어입력단과 연결되어 있고, 상기 입력단을 통해 제어전압이 인가되면 상기 전압충전부의 충전전압을 상승시켜 램프를 작동시키도록 구동전압을 제어하기 위한 조광 제어부; 를 포함한다.
바람직하게는 상기 조광 제어부는, 출력일측단이 부스트 컨버터부의 저항(R10)과 연결되어 있고, 상기 저항(R10)은 상기 충전전압 검출부의 저항(R13)과 병렬로 연결되어 있으며, 상기 입력단을 통해 제어전압이 인가되면 상기 저항(R10)을 도통시켜 전압충전부의 충전전압을 상승시켜 램프를 작동시키는 구동전압을 제어하기 위해 저항(R11), 캐패시터(C7), 포토커플러(Q4)로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는 상기 인버터 트리거부의 저항(R16)의 일측단은 상기 전압 충전부와 연결되어 있고, 타측단은 상기 인버터부의 트랜지스터(Q2)의 베이스단에 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일실시예에 따른 전자식 형광등용 안정기를 도 1 내지 도 3 을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 조광제어회로에 관한 블럭도이고, 도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 조광제어회로에 관한 실제 회로도이며, 도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 조광제어회로에 있어 제어전압에 따른 인버터부의 구동전압의 특성을 나타내는 그래프이다.
상기 도 1 에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 인스턴트 스타트 방식의 전자식 형광등용 안정기는 브릿지 정류부(10), 부스트 컨버터부(20), 전압 충전부(30), 충전전압 검출부(40), 조광 제어부(50), 인버터 트리거부(60), 인버터부(70), 공진부(80) 및 램프(L)를 포함한다.
상기 브릿지 정류부(10)는 상용 교류전압을 맥류전압으로 변환하는 기능을 수행하는 바, 4개의 다이오드(D1 내지 D4)로 구성된다.
또한, 상기 부스트 컨버터부(20)는 상기 브릿지 정류부(10)에 의해 변환된 맥류전압을 일정한 충전전압으로 상기 전압 충전부(30)에 충전시키는 기능을 수행하는 바, 역률보정 IC(IC1), 다수의 저항(R1 내지 R10, R12), 다수의 캐패시터(C3 내지 C7), 다이오드(D6, D7), 트랜스(T1), 전계효과트랜지스터(Q1)로 구성된다.
또한, 상기 전압 충전부(30)는 상기 부스트 컨버터부(20)의 스위칭으로 발생되는 여기전압 VL=L*di/dt(v)를 충전하는 기능을 수행하는 바, 다이오드(D7) 및 캐패시터(C8, C9)로 구성된다.
또한, 상기 충전전압 검출부(40)는 상기 전압 충전부(30)에 충전되는 충전전압을 검출하여 상기 부스트 컨버터부(20)의 펄스폭을 제어함으로써 상기 충전전압을 일정하게 유지시키는 기능을 수행하는 바, 저항(R13 내지 R15)으로 구성된다.
또한, 상기 조광 제어부(50)는 상기 충전전압 검출부(40)의 검출상수를 제어함으로써 상기 전압 충전부(30)에 충전되는 충전전압을 제어하는 바, 저항(R11), 캐패시터(C7) 및 포터 커플러(Q4)로 구성된다.
또한, 상기 인버터 트리거부(60)는 상기 전압 충전부(30)에 충전된 충전전압을 이용하여 상기 인버터부(70)를 트리거 시키는 기능을 수행하는 바, 다이오드(D11), 저항(R16, R18, R20), 캐패시터(C11) 및 다이액으로 구성된다.
또한, 상기 인버터부(70)는 상기 인버터 트리거부(60)에 의한 트리거 신호에 의해 고속 스위칭 기능을 수행하는 바, 다이오드(D8, D9, D11, D12), 저항(R17, R19), 캐패시터(C12, C13), 트랜지스터(Q2, Q3) 및 인덕터(L1, L2)로 구성된다.
그리고, 상기 공진부(80)는 상기 인버터부(70)에 의한 고속 스위칭 전압을 공진 시켜 램프(L)를 점등시키는 기능을 수행하는 바, 캐패시터(C14 내지 C16) 및 트랜스(T3)로 구성된다.
상기 블럭구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 형광등용 안정기에 관하여 도 3 을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
상기 도 3 에 도시된 바와 같이, 교류입력을 통한 상용 교류전압은 퓨우즈(Fuse)와 라인 필터(L.F)를 거쳐 다이오드 (D1 내지 D4)로 구성되는 브릿지정류부(10)를 거쳐 맥류전압으로 변화되어, 부스터 컨버터부(20)로 인가된다. 상기 부스터 컨버터부(20)로 인가된 맥류전압은 저항(R3, R4), 캐패시터(C5)를 통해 초기스타트 전압을 역률보정 IC(IC1)에 공급되어 상기 역률보정 IC(IC1)를 작동시킨다. 또한 상기 부스터 컨버터부(20)로 인가된 맥류전압은 저항(R1, R2, R5), 캐패시터(C4)에서 검출되어 역률보정 IC(IC1)의 입력전압 비교기에 연결되어 전계효과트랜지스터(Q1)의 스위칭 폭을 조절하여 트랜스(T1)의 여기전압 (VL=L*di/dt(v))을 일정하게 유지시킨다. 상기 트랜스(T1)의 2차 유도전압은 다이오드(D5), 저항(R6)을 통하여 집적회로의 구동전압을 형성하고, 저항(R7)을 통하여 상기 전계효과트랜지스터(Q1)와 트랜스(T1)의 동기를 맞추어 스위칭 손실을 제거한다. 또한 상기 부스트 컨버터부(20)의 스위칭 전류는 저항(R12)에서 검출되어 상기 전계효과트랜지스터(Q1)의 펄스폭이 제어됨으로써 상기 트랜스(T1)의 여기전압을 일정하게 유지시키게 된다.
또한, 상기 부스트 컨버터부(20)의 스위칭 동작으로 상기 트랜스(T1)의 여기전압은 다이오드(D7), 캐패시터(C8,C9)로 구성되는 전압 충전부(30)에 직류전압(D.C)으로 충전된다.
또한, 상기 전압 충전부(30)에 충전된 충전전압은 저항(R13, R14, R15)로 구성되는 충전전압 검출부(40)에 인가되는 바, 상기 충전전압 검출부(40)는 상기 인가된 충전전압을 검출하여 상기 부스트 컨버터부(20)의 펄스폭을 제어함으로써 다음의 수학식 1 에 의한 일정한 충전전압을 유지시키게 한다.
충전전압 = {(R15 + R14 + R13)/R13} ×2.5(V)
상기 수학식 1 에서 보는 바와 같이 상기 충전전압은 저항(R13)의 값에 따라 큰 변화가 일어난다.
또한, 저항(R11), 캐패시터(C7), 포토커플러(Q4)로 구성되는 조광 제어부(50)는 저항(R10)을 충전전압 검출부의 저항(R13)과 병렬로 연결되어 있는 바, 제어전압이 상기 조광 제어부(50)에 인가되면 저항(R13)과 병렬로 접속되는 상기 저항(R10)이 도통되는 바, 이로 인하여 상기 충전전압이 상승되고 상승된 충전전압에 기인하여 인버터부(70)를 구동시키게 된다. 상기 인버터부(70)에 의한 인버터 전압의 상승은 램프전류를 상승시켜 출력전력을 상승시키게 된다.
또한, 상기 전압 충전부(30)의 전압은 저항(R16,R17,R18,R20), 다이오드(D11), 캐패시터(C11) 및 다이액(Diac)으로 구성되는 인버터 트리거부(60)에서 트리거 신호를 형성하고, 형성된 트리거 신호는 상기 인버터부(70)의 트랜지스터(Q3)를 트리거 시킴으로써 상기 인버터부(70)를 동작시킨다. 또한 상기 인버터 트리거부(60)의 저항(R16)은 트랜지스터(Q2)의 스위칭을 도와 인버터의 동작특성을 개선시키는 기능을 수행한다.
그리고, 상기 인버터부(70)의 스위칭 동작에 의하여 점X에 구형파를 발생시키게 되는데, 발생된 상기 구형파는 트랜스(T3)와 캐패시터(C14)에서 전압 공진을 유도하여 2차 유도전압을 발생시키게 되는 바, 발생된 2차 유도전압은 캐패시터(C15,C16)를 통하여 램프(L)를 점등시키게 된다.
상술한 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 형광등용 안정기는 최저 방전개시 전압에서 램프전력을 50%, 최대 방전전력을 100%로 설정하게되면, 지연방전으로 인한 램프의 흑화 현상을 초래하지 않아 램프의 수명저하는 발생되지 않는다.
또한, 상기 도 3 에 도시된 바와 같이 제어전압이 0V에서는 충전전압 검출부(40)의 검출저항(R13)은 최저값을 가지고 램프전력은 50%가 되는 반면, 상기 제어전압이 10V에서는 검출 저항값=(R10×R13)/(R10+R13)으로 충전전압은 설정 값의 최대치에 도달하여 램프전력은 100% 상태로 된다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 제어전압을 이용하여 램프를 작동시키는 구동전압을 제어함으로써 램프의 조광을 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면, 제어전압을 이용하여 구동전압을 최대화함으로써 램프를 50ms 이내에서 순간적으로 점등시킴으로써 램프의 흑화현상을 방지할 수 있는 효과도 있다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 조광제어회로에 관한 블럭도.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 조광제어회로에 관한 실제 회로도.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 조광제어회로에 있어 제어전압에 따른 인버터부의 구동전압의 특성을 나타내는 그래프.

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 전자식 형광등용 안정기에 있어서,
    램프(L);
    상용 교류전압을 맥류전압으로 변환하는 브릿지 정류부(10);
    상기 브릿지 정류부(10)의 정류된 전압에 의해 충전되는 전압 충전부(30);
    상기 브릿지 정류부(10)에 의해 변환된 맥류전압을 일정한 충전전압으로 상기 전압 충전부(30)에 충전시키는 부스트 컨버터부(20);
    상기 전압 충전부(30)에 충전되는 충전전압을 검출하여 상기 부스트 컨버터부(20)의 펄스폭을 제어함으로써 상기 충전전압을 일정하게 유지시키는 충전전압 검출부(40);
    상기 전압 충전부(30)에 충전된 충전전압을 이용하여 트리거 신호를 발생시키는 인버터 트리거부(60);
    상기 인버터 트리거부(60)에 의한 트리거 신호에 의해 고속 스위칭 기능을 수행하는 인버터부(70); 및
    출력일측단은 부스트 컨버터부의 제어입력단과 연결되어 있고, 상기 입력단을 통해 제어전압이 인가되면 상기 전압충전부의 충전전압을 상승시켜 램프를 작동시키도록 구동전압을 제어하기 위한 조광 제어부(50); 를 포함하되,
    상기 조광 제어부(50)는,
    출력일측단이 부스트 컨버터부(20)의 저항(R10)과 연결되어 있고, 상기 저항(R10)은 상기 충전전압 검출부(40)의 저항(R13)과 병렬로 연결되어 있으며, 상기 입력단을 통해 제어전압이 인가되면 상기 저항(R10)을 도통시켜 전압 충전부(30)의 충전전압을 상승시켜 램프를 작동시키는 구동전압을 제어하기 위해 저항(R11), 캐패시터(C7), 포토커플러(Q4)로 구성된 것을 특징으로 하는 전자식 형광등용 안정기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 인버터 트리거부(60)의 저항(R16)의 일측단은 상기 전압 충전부(30)와 연결되어 있고, 타측단은 상기 인버터부(70)의 트랜지스터(Q2)의 베이스단에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전자식 형광등용 안정기.
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