KR0134943Y1 - 예열점등식 형광등의 전자스타터 - Google Patents

예열점등식 형광등의 전자스타터 Download PDF

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KR0134943Y1 KR2019960001136U KR19960001136U KR0134943Y1 KR 0134943 Y1 KR0134943 Y1 KR 0134943Y1 KR 2019960001136 U KR2019960001136 U KR 2019960001136U KR 19960001136 U KR19960001136 U KR 19960001136U KR 0134943 Y1 KR0134943 Y1 KR 0134943Y1
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Abstract

본 고안은 예열점등식 형광등의 전자스타터에 관한 것으로, 더욱 상세히 설명하면 스위칭 제어회로와 재점등 리셋회로 사이에 예열시간회로 및 재점등 시간회로를 개재하여 낮은 방전전압으로 형광램프를 점등케 함으로써 램프의 수명을 크게 연장할 수 있도록 하고, 예열시간을 길게 가지도록 하여 램프점등시 깜박임없이 점등이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 것이다.
이와같은 본 고안은 교류전원을 정류케하는 브릿지정류회로와, 스위칭 드라이브회로 및 예열시간회로에 일정한 전원을 공급하여 주기위한 기준전압원과, 상기 스위칭 드라이브회로 및 스위칭 제어회로의 제어에 의해 턴온/오프되는 스위칭 회로와, 점등판별회로의 감지에 의해 동작되는 재점등 리셋회로 및 수명말기 보호회로와, 상기 재점등 리셋회로에 의해 동작되는 재점등 시간회로와로 구성됨을 특징으로 한다.

Description

예열점등식 형광등의 전자스타터
제1도는 본 고안을 설명하기 위한 예열점등식 형광등 회로.
제2도는 본 고안에 있어 각 전류 및 전압 파형도.
제3도는 본 고안에 있어서 형광등 점등시 파형도.
제4도는 본 고안에 있어서 형광등 재점등시 파형도.
제5도는 본 고안의 전자스타터 회로블럭도.
제6도는 본 고안의 전자스타터 상세회로도.
제7도는 본 고안에 있어서 전자스타터 타실시회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 브릿지 정류회로 2 : 기준전압원
3 : 스위칭 회로 4 : 스위칭 드라이브회로
5 : 스위칭 제어회로 6 : 예열시간회로
7 : 재점등 시간회로 8 : 재점등 리셋회로
9 : 수명말기 보호회로 10 : 점등판별회로
본 고안은 예열점등식 형광등의 전자스타터에 관한 것으로, 더욱 상세히 설명하면 스위칭 제어회로와 재점등 리셋회로 사이에 예열시간회로 및 재점등 시간회로를 개재하여 낮은 방전전압으로 형광램프를 점등케 함으로써 램프의 수명을 크게 연장할 수 있도록 하고, 예열시간을 길게 가지도록 하여 램프점등시 깜박임없이 점등이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 것이다.
일반적으로 형광램프의 필라멘트에 도포된 전자방출물질은 고온에서 자유전자를 방출하는 예열형과 이온충격에 의해 아크가 발생된 후 가열될 수 있는 순시 기동형이 있는데, 보통 일반적으로 형광등에 있어서는 열음극(예열형)이 사용되고 있어 전자방출이 원활할 때까지 예열을 해야한다. 이는 전극의 온도가 증가함에 따라 방전개시 전압이 급속히 감소하며 전극이 충분한 열전자를 방출하게 되면, 방전개시 전압은 더 이상 감소하지 않기 때문이다.
이와같이 일반형광등에 있어서의 스타터 역활을 예열에 의한 점등을 수행하기 위한 것이다.
이와같은 종래의 글로우 스타터램프는 입력전압이 정격전압 이하가 되거나 주위 온도가 낮을때는 깜박임이 더욱 심하며, 점등시간도 매우 길게 소요되고, 더욱 심하면 형광램프의 점등이 이루어지지 않는 경우도 발생될 수 있다.
또한 스타터램프의 깜박임으로 인해 형광램프의 흑화현상을 초래함은 물론 형광램프의 수명을 크게 단축시키는 문제점이 지적되고 있다.
본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 인출한 것으로, 형광램프를 전자식 스타터에 의해 점등되도록 함으로써 스타터램프에 의한 깜박임이 없고 형광램프의 수명을 크게 연장시킬 수 있게 하기 위한 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 고안은 교류전원을 정류케하는 브릿지정류회로와, 스위칭 드라이브회로 및 예열시간회로에 일정한 전원을 공급하여 주기위한 기준전압원과, 상기 스위칭 드라이브회로 및 스위칭 제어회로의 제어에 의해 턴온/오프되는 스위칭 회로와, 점등판별회로의 감지에 의해 동작되는 재점등 리셋회로 및 수명말기 보호회로와, 상기 재점등 리셋회로에 의해 동작되는 재점등 시간회로와로 구성됨을 특징으로 한다.
이와같이 구성되는 본 고안을 실시예를 통하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
제5도는 본 고안에 있어서 전자식 스타터(A)의 회로블럭도이고,
제6도는 제5도의 상세회로도이다.
즉, 제1도의 필라멘트(F1)(F2)에 다이오드(D1∼D4)로 구성된 브릿지 정류회로(1)를 연결하고, 상기 브릿지 정류회로(1)에 저항(R1) 또는 제너다이오드로 구성된 기준전압원(2)에 스위칭회로(3)인 FET(전계효과 트랜지스터)(Q1)의 드레인을 접속하며 상기 FET(Q1)의 게이트에 다이오드(D5), 저항(R2), 평활용 전해콘덴서(C1), 제너다이오드(Z1)으로 구성된 스위칭 드라이브회로(4)를 연결한다음, 상기 스위칭 드라이브회로(4)의 전해콘덴서(C1)의 +단자측과 저항(R4)(R5) 및 전해콘덴서(C4)로 구성된 수명말기 보호회로(9) 사이에 사이리스터(SCR), 다이오드(D6)(D8)로 구성된 스위칭 제어회로(5)를 연결 구성하고, 상기 스위칭 제어회로(5)의 다이오드(D6) 애노드단에 예열시간회로(6) 및 재점등 시간회로(7)를 연결하되, 상기 재점등 시간회로(7)내의 전해콘덴서(C2)의 +단자측에 재점등 리셋회로(8)내의 트랜지스터(Q2)의 콜렉터단을 연결하고, 상기 재점등 리셋회로(8)의 저항(R8)과 수명말기 보호회로(9)의 저항(R4)과의 접속점에 제너다이오드(Z2)로 구성된 점등판별회로(10)를 연결구성하여서 된 것이다.
상기에 있어서, 기준전압원(2)으로는 전압을 일정하게 유지하기 위하여 저항(R1) 대신에 제너다이오드를 사용하는 것이 바람직하며 예열시간회로(6)는 전해콘덴서(C3), 저항(R3), 다이오드(D7)로 구성되고 있고, 재점등 리셋회로(7)는 저항(R6)과 전해콘덴서(C2)로 구성되어 있다.
또한, 재점등 리셋회로(8)는 트랜지스터(Q2)의 베이스단에 저항(R7)(R8)이 접속되어 있다.
한편, 제7도는 본 고안의 타실시예로서, 제6도의 예열시간회로(6)와 재점등 시간회로(7)를 합쳐서 저항(R6)과 전해콘덴서(C2) 사이에 서미스터(NTC)를 설치하여 예열시간회로(6)로 구성하며, 수명말기 보호회로(9)의 저항(R4)에 제너다이오드(Z3)를 연결하도록 한다. 도면중 B는 안정기이다.
이와같이 구성된 본 고안에 있어, 브릿지 정규회로(1)는 교류전원의 정.부 양파를 제어하게 되고, 기준전압원(2)은 스위칭회로(3)가 턴온상태 즉, 형광램프(L) 예열시 스위칭 드라이브회로(4)와 예열시간회로(6)에 일정한 전원을 공급해주기 위해 저항(R1)에 흐르는 전류에 의한 전압 강하로 Vref=Iph×(R1×RDS(ON))이다.
Vref : 기준전압원, Iph : 예열전류(FET(Q1)턴온시 저항(R1)을 거쳐 흐르는 전류), RDS(ON) : FET(Q1)의 턴온시 내부저항
상기에 있어, 스위칭 회로(3)는 FET(Q1)를 사용하여 램프양단인 필라멘트(F1)(F2)를 턴온/오프시키면서 형광램프(L)를 예열 및 점등을 행하게 하고, 스위칭 드라이브회로(4)는 스위칭회로(3)의 FET(Q1)를 턴온/오프 구동시키기 위하여 역류방지용 다이오드(D5)와 전류제한저항(R2) 및 평활용 전해콘덴서(C1), 과전류 유입시 보호용 제너다이오드(Z1)로 구성된 전압구동방식이다.
또한 스위칭 제어회로(5)는 사이리스터(SCR)로 예열 및 재점등 또는 램프수명 말기시와 같이 형광램프(L)의 방전불능 등 각 상태에 따라 스위칭회로(3)를 예열시 턴온, 재점등시는 턴온/오프 동작을 계속 반복하다가 점등이 된 후 또는 수명말기시 턴오프 시키도록 되어있다.
그리고 예열시간회로(6)는 형광램프(L)를 점등시키기 위한 회로로서 예열시간은 저항(R6)과 전해콘덴서(C2)(C3)의 시정수 즉, Tph=R6×(C2+C3)로 결정된다.
또한, 재점등 시간회로(7)는 점등에 실패한 경부 재점등 하기 위하여 갖는 시간으로 저항(R6)과 전해콘덴서(C2)의 시정수 즉, Trt=R6×C2로 결정되며, 재점등 리셋회로(8)는 재점등 시간회로(7)를 리셋시키기 위해 저항(R7)(R8)에 의해 분배된 전압이 트랜지스터(Q2)의 베이스 전위 0.7V이상일 경우 트랜지스터(Q2)는 턴온되고, 전해콘덴서(C2)를 방전시켜 전해콘덴서(C1)에 역전압을 가하게 함으로써 사이리스터(SCR)가 턴오프되어 재점등이 시작되도록 하는 것이다.
그 또한, 수명말기 보호회로(9)는 형광램프(L)의 방전불능시 즉, 형광램프(L)의 수명말기시 계속되는 재점등으로 인한 스위칭회로(3)의 FET(Q1) 파손을 방지하고, 형광램프(L)의 전원을 차단시켜 전력손실을 방지하도록 하는 것으로 저항(R4)과 전해콘덴서(C4)에 의한 시정수 시간동안 점등이 안될 경우 상기 수명말기 보호회로(9)가 작동되도록 한다.
그리고 점등판별회로(10)는 제너다이오드(Z2)의 제너전압으로 점등이 이루어지지 않았을 때를 감지하여 재점등 리셋회로(8) 및 수명말기 보호회로(9)를 동작시키도록 하며 제7도에 의한 타실시예에서 예열시간회로(6)는 저항(R6)과 전해콘덴서(C2) 사이에 서미스터(NTC)를 개재시켜 주위온도가 저온이 되어 램프방전이 어려울 경우 예열시간을 길게 줌으로서 점등이 원활하게 이루어질 수 있게 하며, 이는 주위온도에 따라 예열시간이 자동적으로 선정될 수 있는 특징을 가진다.
이상과 같이 구성되는 본 고안의 구체적 작용효과는 다음과 같다.
필라멘트(F1)에 교류전압 정(+)이 입력되면 브릿지정류회로(1)내의 다이오드(D3)-(D5)-저항(R2)을 통해 전해콘덴서(C1)에 충전이 되고, FET(Q1)이 턴온된다. 따라서 예열전류(Iph)는 저항(R1)을 거쳐 FET(Q1)의 드레인-소오스로 흘러 브릿지정류회로(1)내의 다이오드(D2)를 통해 필라멘트(F2)로 흘러 형광램프(L)의 필라멘트(F1)(F2)를 예열시키게 된다.
이때, 제2도에 도시한 바와같이 전류(I)는 많이 흐르고 램프 양단전압(VL)은 아주 작고, 관전류(IL)는 아주 작아 거의 10mA이하의 글로우전류(IL)가 흐르게 된다.
이와같은 상태에서, 저항(R1)과 FET(Q1)의 드레인과 소오스 사이의 전압 즉, 기준전압원 Vref=Iph×(R1+RDS(ON))의 전압이 또는 저항(R1) 대신에 제너다이오드의 제너전압, 즉 Vref=Vzen+(Iph×RDS(ON))의 전압이 스위칭 드라이브회로(4)에 공급됨과 동시에, 에열시간회로(6)에 저항(R6) 및 다이오드(D7)를 거쳐 전해콘덴서(C3)에 충전이 되게되고, 충전이 완료되면 저항(R6)에 흐르던 전류는 전해콘덴서(C2)에 충전이 이루어지게 된다.
상기에 있어 전해콘덴서(C2)에 충전되었던 충전전압이 다이오드(D6)를 거쳐 사이리스트(SCR)의 게이트 트리거 턴온전류 이상이 되면 사이리스터(SCR)는 턴온이 되고, 이에따라 FET(Q1)의 게이트에 공급되던 전원이 사이리스터(SCR)의 애노드-캐소우드로 흘러 FET(Q1)는 턴오프된다. (제2도 및 제3도에서 T,F간 참조)
이때, 다이오드(D3) 또는 다이오드(D4), 저항(R1), FET(Q1) 및 다이오드(D2) 또는 다이오드(D4)로 흐르던 전류(IPh)가 차단되면 안정기(B)에서 발생된 역기전력이 예열된 형광램프(L)의 필라멘트(F1)(F2)에 가해져 필라멘트(F1)(F2)에서 전자방출이 원활하게 이루어져 형광램프(L)는 점등이 된다. (제3도의 T2구간과 제3도의 T1구간 참조)
이와같이 형광등램프(L)가 점등이 된 후 예열전류(Iph)는 흐르지 않고 관전류(IL)가 흐르게 된다.
만일, 형광램프(L)가 점등이 안된 경우 램프양단전압(VL)이 제너다이오드(Z2)의 제너전압 이상이면 점등판별회로(10)가 동작하여 재점등 리셋회로(8)에 저항(R8)과 저항(R7)에 의해 분배된 전압이 트랜지스터(Q2)의 베이스에 공급되어 트랜지스터(Q2)는 턴온되고, 전해콘덴서(C2)의 충전된 전압을 방전시켜 다이오드(D6)를 거쳐 사이리스터(SCR)의 게이트에 공급되던 전류를 차단시키며, 저항(R7)(R8)에 분배된 전압이 전해콘덴서(C1)에 역전압을 가해 사이리스터(SCR)의 애노드에 공급되던 전원이 없어지므로 사이리스터(SCR)는 턴오프된다. (제3도의 △T재점등 리셋구간)
다시 점등하기 위해, 브릿지정류기(1)를 통해 스위칭 드라이브회로(4)에 구동전원이 가해지고, 스위칭회로(3)는 턴온됨과 동시에, 기준 전압원(2)에서 스위칭 드라이브회로(4)와 재점등 시간회로(7)에 전원을 공급하며 상기 재점등 시간회로(7)의 시정수 시간후 스위칭 제어회로(5)를 턴온시켜 스위칭회로(3)를 턴오프시키게 되므로써 형광램프(L)는 점등이 된다. (제3도의 T2구간)
또 점등이 안될 경우에는 제3도의 △T와 T3구간은 수명말기 보호회로(9)가 동작되기까지 계속 재점등을 시도하게 되고(제3도의 T4구간), 상기 수명말기 보호회로(9)가 동작되는 시간은 저항(R4)과 전해 콘덴서(C4)의 시정수로 결정된다. (제3도의 △T, T2, △T, T3)
특히, 본 고안은 재점등시 재점등 시간회로(7)와 예열시간회로(6)는 다이오드(D7)로 전해콘덴서(C2)(C3)의 용량을 분배하고 있다. 즉, 점등시 예열전류 TPh=R6×(C2+C3)로 되지만 재점등시에는 Trt=R6×C2단 C2C3으로 설정된다.
이는 점등시 예열을 충분히 하여야 필라멘트(F1)(F2)가 충분히 가열되고 이로인해 전자방충이 잘되어 형광램프(L)의 점등이 원활히 이루어지기 때문이며, 재점등시에는 초기점등시 충분한 예열을 행하였기 때문에 예열보다는 전원전압의 최대치에서 스위치회로(3)를 턴오프시키는 것이 중요하기 때문이다. (제4도 참조)
이와같이 본 고안은 재점등 시간회로(7)와 예열시간회로(6)에 의해 점등시간과 재점등시간은 분리하게 하므로써 그 시간차가 크고, 재점등 시간이 짧게 되어 형광램프(L)가 깜박거리지 않게 되는 것이다.
이상과 같이 본 고안은 점등시 예열시간을 충분히 가지도록 함으로써 형광램프의 점등을 원활하게 하고, 점등에 실패한 경우에는 재점등을 계속적으로 시도하게 하여 점등이 되도록하며, 방전불능시에는 스위칭 회로의 FET파손을 방지하게 하여 회로를 보호하게 함은 물론 형광램프의 전원을 차단시켜 전력손실을 방지하게 하고, 특히 재점등 시간회로와 예열시간회로에 의해 재점등시간을 짧게하여 형광램프가 깜박거리지 않게 함과 동시에 낮은 방전전압으로 형광램프를 점등케 함으로써 램프의 수명을 크게 연장시킬 수 있게 되는 것이다.

Claims (7)

  1. 교류전원을 정류케 하는 브릿지정류회로(1)와, 상기 브릿지 정류회로(1)로부터 얻어진 전압을 각 회로에 공급하도록 하는 기준전압원(2)과, 스위칭 드라이브회로(4)와 스위칭 제어회로(5)의 제어에 의해 턴온/오프되는 스위칭회로(3)에 있어서, 상기 스위칭 제어회로(5)에 연결되는 형광램프(L) 점등시 예열시간을 갖도록 하는 예열시간회로(6)와, 점등판별회로(10)의 감지에 의해 동작되는 재점등 리셋회로(8) 및 수명말기 보호회로(9)와, 상기 재점등 리셋회로(8)에 의해 동작되는 재점등 시간회로(7)와로 구성됨을 특징으로 하는 예열점등식 형광등의 전자스타터.
  2. 제1항에 있어서, 예열시간회로(6)는 전해콘덴서(C3), 저항(R3) 및 다이오드(D7)로 구성되어 있음을 특징으로 하는 예열점등식 형광등의 전자스타터.
  3. 제1항 및 제2항에 있어서, 재점등 시간회로(7)는 저항(R6)과 전해콘덴서(C2)로 구성하되, 예열시간회로(6)의 다이오드(D7)의 애노드단에 콘덴서(C2)와 콘덴서(C3)의 용량을 분배하도록 함을 특징으로 하는 예열점등식 형광등의 전자스타터.
  4. 제1항에 있어서, 재점등 리셋회로(8)는 트랜지스터(Q2), 저항(R7)(R8)으로 구성됨을 특징으로 하는 예열점등식 형광등의 전자스타터.
  5. 제1항에 있어서, 수명말기 보호회로(9)는 저항(R4)(R5) 및 전해콘덴서(C4)로 구성하되, 상기 저항(R4)과 재점등 리셋회로(8)의 저항(R8) 접속점에 점등판별회로(10)내의 제너다이오드(Z2)를 연결구성함을 특징으로 하는 예열점등식 형광등의 전자스타터.
  6. 제1항, 제2항에 있어서, 저항(R6)과 전해콘덴서(C2) 사이에 서미스터(NTC)를 개재하여 예열시간회로(6)로 구성함을 특징으로 하는 예열점등식 형광등의 전자스타터.
  7. 제1항에 있어서, 상기 기준전압원(2)은 제너다이오드인 것을 특징으로 하는 예열점등식 형광등의 전자스타터.
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