KR0121203Y1 - 고주파 순간점등장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 형광등 순간점등장치에 관한 것으로, 종래의 안정기와 스타터가 별도로 되어 있는 형광등 조명기구가 지닌 점등시의 전구의 프릭커링 및 과열에 의한 화재와 흑화현상(SPUTTERING), 그리고 종래의 전자식 고주파 점등회로가 계속적으로 고주파를 발생시켜 일으키는 전자파 장애를 해소하기 위해, 순간적인 고주파 예열전압으로 낮은 전압에서 초 단시간에 점등시키고 차단스위치를 이용하여 전구가 점등된 후의 고주파전압을 소멸시킴으로써, 상기 문제점등을 해결하고, 스타터없이 안정기에 전구를 간편하게 직결할 수 있으며, 저렴한 가격으로 형광등 조명기구를 제작, 구성할 수 있게 하는 유용한 고주파 순간점등장치에 관한 것이다.

Description

고주파 순간점등장치

제1도는 종래의 그로우 스타터(GLOW STARTER)를 이용한 형광등 조명기구의 구성회로도.

제2도는 종래의 고주파 점등회로를 이용한 형광등 조명기구의 구성회로도.

제3도는 본 고안의 고주파 순간점등장치를 이용한 형광등 조명기구의 구성회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

V₀: 전원전압 L : 쵸크코일의 인덕턴스

L₁,L₂: 인덕턴스 Q₁,Q₂: 트랜지스터

F1,F2 : 형광등의 두 전극 if : 고주파전류

S : 스위치 C : 콘덴서

OSC : 발진코일 3 : 안정기(CHOKE COIL)

5 : 형광등 전구 7 : 그로우스타터(GLOW STARTER)

2A : 정류회로 2B : 평활회로

2C : 인버터회로 2D : 점등회로

33 : 본 고안의 고주파 순간점등장치

35 : 무접점 스위치 37 : 발진부

39 : 안정기(CHOKE COIL)

본 고안은 형광등의 점등장치에 관한 것이다.

종래의 형광등 조명기구는 안정기(BALLAST : 현재 일부 전자식을 제외하고는 대부분 쵸크코일 (CHOKE COIL)형을 사용하고 있음), 그로우스타터 (GLOW STARTER), 그리고 형광등 전구(LAMP)로 구성되며 그 기본 연결회로는 제1도와 같다.

형광등이 점등될 때까지의 동작원리를 제1도에 의거하여 살펴보면, 전원스위치(S)를 닫으면(ON) 전원전압(V₀)이 안정기(3)를 거쳐 형광등 전구 양 끝의 두 전극 F₁과 F₂를 통해서 그로우스타터(7)의 양단에 가해진다. 그로우스타터(7)는 바이메탈(BIMETAL) 접점스위치를 네온가스(NEON GAS)가 주입된 유리관(또는 PLASTIC)에 봉입한 것인데, 그 양단에 전압이 가해지면 스타터 내부의 네온가스가 이온화하고 바이메탈 접점이 가열되어 스위치가 닫히게(ON) 되며, 스위치가 닫히면 이온화상태의 네온이 다시 가스상태로 환원되는 동시에 바이메탈 접점은 냉각되어 스위치를 다시 열리게(OFF) 한다. 위에서 설명한 작동원리에 따라, 그로우스타터(7)가 닫히면(ON) 형광등 전구의 양 전극(FILAMENT) F₁과 F₂에는 전원전압(V₀)에 의해서 전류가 흐르고 필라멘트가 가열되서 이 전극으로부터 열전자를 방출하고 전극 주위의 수은증기를 가열시켜 가스화하게 된다. 그동안 그로우스타터(7)는 바이메탈 접점이 냉각되어 열리게(OFF) 되며, 전원(V₀)으로 부터 안정기(3)를 통하여 두 전극(F₁,F₂)으로 흐르던 전류를 차단한다. 이때 전류치의 갑작스런 변동으로 안정기(3)의 인덕턴스(L)에 의해서 유기되는 높은 전압에 의해서 형광등 전구(5) 내부의 가스가 이온화되어 조명하도록 켜지고 전구(7)가 일단 켜지면 전구(7) 양단의 임피던스(Impedance)가 낮아지며 전구(7) 양단의 전압도 떨어지고 전류도 안정기(3)의 제어로 동작에 필요한 값으로 안정화 된다.

상술한 과정을 거쳐서 형광등이 점등될 때까지는 보통 2~3초 정도가 소요되며 상술한 과정의 1회 진행으로 점등이 되지 않으면 점등작용은 다시 반복되며(전원전압, 주변온도등의 조건에 따라 점등 작동이 수회 반복될 수 있다), 이 사이에 형광등 전구는 깜박거리며 켜졌다 꺼졌다 하는 프릭커링(FLICKERING)현상이 일어난다. 그리고 전극이 가열되고 전구가 점등될 때 방출된 원자는 전극으로 되돌아 가는 것 이외에 많은 부분이 전구의 전극 가까운 벽면에 확산하고 부착하여 형광등 전구의 양 끝을 까맣게 만드는 흑화작용(SPUTTERING)을 하고 전극을 약화시켜 전구의 수명을 단축시킨다. 그런데, 그 방출량은 점등을 위한(즉 수은증기가 이온화되는) 방전시간과 이온화를 위해서 전극 양단에 가해지는 높은 첨두전압(안정기의 인덕턴스(L)에 의해서 스타터가 오프(OFF)될때 유기되는 스파크성 전압)에 비례한다. 따라서 전구의 점진적인 파괴를 촉진시키는 흑화현상을 최소화하기 위해서는 조명이 시작되어 전자류(MAIN DISCHARGE CURRENT)가 흐르기 전에 전극을 단시간 안에 충분히 예열(약 850℃)이 되도록 하고 수은증기가 빨리 가스화되도록 해야하며, 점등을 시키는 이온화 첨두전압을 낮추어 주는 것이 좋다.

그러나 현재 사용되는 점등용 그로우스타터는 그 구조상 바이메탈 접점이 닫혀(ON) 있는 시간이 주변온도와 전극에 가해지는 전압의 조건에 맞추어 전극을 충분히 예열시킬 수 있는 시간과 반드시 일치시킬 수 없다. 그리고 스타터의 ON-OFF는 스타터내의 네온가스의 이온화상태에 따르게 되며, 전극이 과열 또는 불충분하게 예열되어 점등이 이루어지지 않아도 스타터의 동작은 다시 반복하게 된다. 따라서 고온 점등, 저온 불완전점등, 또는 점등작용의 반복등으로 흑화현상을 촉진하게 된다. 그 밖에 안정기와 스타터가 분리되어 있어서 조명기구를 구성하려면 스타터를 위한 소켓을 별도로 설치하고, 안정기와 스타터 소켓, 그리고 형광등 전구등 3개 부품간을 결선해야 한다.

제2도에 도시된 종래의 고주파 점등회로는 안정기의 쵸크코일이나 콘덴서는 고주파용으로 되며 소형화도 되고 전력손실로 감소할 수 있으나 고주파전원이 필요하다. 그러므로, 상용주파로부터 고주파를 얻기 위해, 교류-직류변환은 정류회로(2A)와 평활회로(2B)를 사용하고 직류-고주파변환은 인버터회로중 특히 트랜지스터 인버터(2C)가 주로 쓰이고 있다. 그러나 이와 같은 종래의 고주파 점등회로는 계속 고주파를 발생하므로 전자파 장애가 발생하고 수명이 짧으며 부품이 많이 들어 가격이 비싸고 과열에 의한 화재와 같은 결함이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 초단시간에 전구를 예열하고, 점등을 시키는 이온화 첨두전압을 낮추어 프릭커링과 흑화현상을 최소화해서 전극약화와 수명단축을 개선하며, 점등후 고주파전압을 소멸시킴으로써 전자파 장애와 과열에 의한 화재를 방지하며, 적은 부품으로 저렴하고 간편하게 형광등을 점등시키는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 형광등의 양 전극에 전원을 공급하는 전원회로와, 상기 양 전극을 연결하는 점등회로와, 상기 전원회로 중 일 위치에 설치되는 안정기를 구비하는 형광등 기구의 순간점등장치에 있어서, 상기 점등회로내에 설치되어 고주파전압을 발생하는 고주파 발진수단과, 상기 점등회로내에 배치되어 상기 점등회로내의 전압이 소정 이하일 때 전류를 차단하는 스위칭수단을 구비하는 것을 특징으로 한다. 이때 상기 발진수단의 일 전원라인이 상기 안정기와 상기 안정기에 연결된 형광등의 전극 사이에 접속되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 스위칭수단은 무접점 반도체소자를 이용하는 것이 유리하고, 상기 안정기는 초크코일형 안정기를 사용하는 것이 유리하다. 즉 고주파전압을 형광등 전구의 두 전극에 순간적으로 가해서 계속적인 고주파 발생으로 인한 전자파 장애없이, 전리에너지 손실이 적은 고주파전력으로 필라멘트를 초 단시간에 예열시킨다. 그래서 전극 주변의 가스를 빨리 이온화시켜서 즉시 점등시키고 점등시간을 최소화(실험치 : 0.7~1초) 했고, 예열전류 차단기능(그로우스타터의 접점 개방식과 달리해서)도 전구가 거의 조명시의 전자류가 흐르기 시작해서 전구의 내부 임피던스가 낮은 임피던스(LOW IMPEDANCE)로 전환하면서 전구 양단(兩端)전압이 강하하기 시작해야 회로가 열리게(OPEN : OFF) 된다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

제3도는 본 고안의 일 실시예를 도시한 것으로서, 이 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 본 고안에 의한 형광등 조명기구의 구성 회로도는 형광등(5)의 양 전극(F₁,F₂)에 전원(V₀)을 공급하는 전원회로와 상기 양 전극(F₁,F₂)을 연결하는 점등회로로 구성된다. 점등회로내에는 발진코일(OSC)과 콘덴서(C)로 이루어져서 발진을 유기하는 발진부(37)와, 전압이 소정 이하일 때 전류를 차단하기 위해 무접점 반도체 소자를 이용한 무접점 스위치(35)가 설치된다. 상기 발진부(37)의 일 전원라인은 안정기(39)와 상기 안정기(39)에 연결된 형광등의 일 전극(F₁) 사이에 접속되고, 타 전원라인은 전원(V₀)과 형광등의 타 전극(F₂) 사이에 접속된다. 상기 안정기(39)는 현재 가장 안정성을 인정받는 쵸크코일형 안정기를 사용한다.

위의 구성에 의한 고주파 순간점등장치의 동작원리를 살펴보면 제3도에서 나타낸 바와 같이 전원스위치(S)를 닫으면(ON) 전원전압이 회로에 가해지고, 이때 스위칭펄스(PULSE)가 발진코일(37)에 발진을 유기해서 고주파전압을 발생시킨다. 이 고주파 전류(if)는 안정기(39)의 쵸크코일부의 L의 높은 인덕턴스에 의해서 L쪽으로 흐르지 않고 제3도에서와 같이 고주파전압을 전구의 두 전극(F₁,F₂)에 가해서 F₁과 무접점 스위치(35), F₂를 통하여 고주파 예열전류를 흘려서 F₁,F₂의 필라멘트를 가열시켜준다. 그래서 F₁과 F₂는 순시간에 가열되면서 열전자를 방출하고, 고주파전압은 이온화(전리)에너지 손실이 작기 때문에 비교적 낮은 전압(380VOLT 미만)의 고주파전압으로도 전구내의 가스를 순시간에 이온화(ION)시키게 되고, 전구 안의 가스가 이온화되면 전자류가 흐르기 시작하며 전구 내부 임피던스가 낮아지면서(350ohm 이하/40W 전구의 경우) 전구 양극간 전압이 순시간에 180VOLT 이하로 떨어진다. 이때 무접점 스위칭소자의 특성은 무접점 스위치(35)양단에 걸리는 전압이 200VOLT 이하가 되면 스위치가 열리도록(OPEN : OFF) 되어 있어서 반드시 전구가 충분한 예열 과정을 거쳐 전구내의 전자류(MAIN DISCHARGE) 흐름이 시작되어야(즉 점등이 시작되며 전구 양단 전압이 떨어지는 순간이라야), 스위치가 열리게 되어 있다. 바꾸어 설명하면 전구가 점등되어야 예열전류를 차단(무접점 스위치-OPNE : OFF)하고 무접점 스위치가 열리게(OPEN) 되면 고주파 발진회로 구성도 차단되어 발진이 즉시 중지되고 고주파전압도 소멸된다. 따라서 전구에는 쵸크코일을 통한 조명전류만 흐르게 된다.

이상과 같이 본 고안의 고주파 순간점등장치는 순간적인 고주파 예열전압으로 낮은 전압에서 초 단시간에 점등시키며, 고주파 히터전류를 스윗칭소자로 무접점 반도체소자를 사용해서 첨두전압을 최소화시키므로써 전자파 장애와 전구의 프릭커링 및 과열에 의한 화재를 제거하고 흑화현상을 줄여서 전구의 수명을 연장시켜 주며, 적은 부품으로 저렴하게 스타터 없이 현재 가장 일반화 된 쵸크코일형 안정기와 일체화시킬 수 있으므로 전구를 간편하게 점등할 수 있다.

이와 같은 개선점은 형광등 조명기구를 제작, 구성하는데 효율적으로 활용될 수 있는 유용한 고안이다.

Claims (4)

1. 형광등의 양 전극에 전원을 공급하는 전원회로와, 상기 양 전극을 연결하는 점등회로와, 상기 전원회로중 일 위치에 설치되는 안정기를 구비하는 형광등 기구의 순간점등장치에 있어서, 상기 점등회로내에 설치되어 고주파전압을 발생하는 고주파 발진수단과, 상기 점등회로내에 배치되어 상기 점등회로내의 전압이 소정 이하일 때 전류를 차단하는 스위칭수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 고주파 순간점등장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 발진수단의 일 전원라인이 상기 안정기와 상기 안정기에 연결된 형광등의 전극 사이에 접속되는 것을 특징으로 하는 고주파 순간점등장치.
3. 제1항 또는 2항에 있어서, 상기 스위칭수단은 무접점 반도체소자를 이용하는 것을 특징으로 하는 고주파 순간점등장치.
4. 제1항 또는 2항에 있어서, 상기 안정기는 쵸크코일형 안정기를 사용하는 것을 특징으로 하는 고주파 순간점등장치.