KR0147437B1 - 전자식형광등안정기회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자식 안정기에 관한 것으로 종래의 전자식 안정기는 대한민국 공보규격(KSC8100)에서 규정하는 (역율,파고유,TND)등 이 세가지 시험 항목을 충족시킬 수 없었다.

그래서 POWERFACTOR I.C를 사용한 제품이 시중에 나왔지만, 제조 COST가 너무 높기 때문에 전자식 안정기의 보급율 향상에 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결함과 동시에 형광등의 필라멘트를 0.4~0.6초 동안 예열(소프트 스파터)시키면서 점등되므로 기존의 안정기보다 형광등의 수명을 3~배 연장 시킬 수 있게 발명한 것이다.

또한 본 발명의 부가적인 잇점은 입력회로가 콘덴서 인푸트형 정류회로(POWER FACTOR I.C)를 사용한 경우에 문제가 되는 것은 전원 ON직후의 돌입전류가 광이 흘러 입력 회로의 퓨즈를 용단시키거나 스위치의 접점을 용착시키는 문제점이 뒤따랐다. 그러나 본 발명은 제1 도에 도시된 바와 같이 역률 및 파고유 보상회로(20)에 의한 (Q3)의 스위칭 주변 회로에 의해서 돌입전류를 제한할 수가 있다.

Description

전자식 형광등 안정기 회로

제1도는 본 발명의 실시예를 보인 전체 회로도.

제2도는 본 발명의 동작 예를 보인 일부 회로도.

제3도는 본 발명의 다른 동작예를 보인 일부 회로도.

제4도는 본 발명의 트로이달 코아를 보인 개략도.

제5도는 본 발명의 실시예에 의한 트로이달 코아를 보인 개략도.

제6도는 본 발명에 의한 형광등의 예열상태를 보인 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 교류-직류 변환 전원부 20 : 역률 및 파고유 보상회로

30 : 트리거 회로 41,42 : 제1, 제2 스위칭 회로

50 : 방전등 구동회로

본 발명은 전자식 안정기에 관한 것으로, 특히 형광등의 필라멘트를 0.4~0.6초 동안 예열(소프트 스파터)시키면서 점등되게 하여 기존의 안정기보다 형광등의 수명을 3-5배 연장 시킬 수 있도록 한 전자식 형광등 안정기 회로에 관한 것이다. 종래의 전자식 안정기는 대한민국 공보규격(KSC8100)에서 규정하는 (역율,파고율,TND)등 이 세가지 시험 항목을 충족시킬 수 없었다. 그래서 콘덴서 인푸트형 정류회로(POWER FACTOR I.C)를 사용한 제품이 시중에 나왔지만, 제조 가격(COST)이 너무 높기 때문에 전자식 안정기의 보급율 향상시키는 데에는 어려운 문제점이 있었다. 또한, 종래의 콘덴서 인푸트형 정류회로(POWER FACTOR I.C)를 사용한 경우에 문제가 되는 것은 전원 ON직후의 돌입전류가 흘러 입력 회로의 퓨즈를 용단시키거나 스위치의 접점을 용착시키는 문제점이 뒤따랐다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 형광등의 필라멘트를 예열시켜 점등되게 함으로써, 수명을 연장시키고, 돌입전류를 제안하도록 함에 목적이 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명에 의한 전자식 안정기의 전체 회로도이다. 이에 도시된 바와같이, 교류 입력 전원을 직류 전원으로 변환 시키는 전원부(10)와, 그 전원부(10)의 직류전원의 돌입전류 차단 및 역률과 파고유보상을 하는 역률 및 파고유 보상회로(20)와, 상기 직류 전원부(10)의 출력을 다이오드(D1)를 통해 입력받아 저항(R1) 및 콘덴서(C5)에 의해 적분하여 다이악(DA)을 통해서 트리거 신호를 출력하는 트리거 회로(30)와, 상기 직류 전원부(10)의 출력전원을 콘덴서(C9)을 통한후 방전등의 일측 필라멘트와 콘덴서(C8) 및 저항(R5)을 다시 통해서 콘덴서(C6)(C7)에 연결되고 그 콘덴서(C6)(C7)가 방전등의 타측 및 일측 필라멘트에 각기 연결되어 초기에 상기 콘덴서(C9)의 충전시간동안 예열시켜 방전등을 구동시키기 위한 방전등 구동회로(50)와, 상기 방전등 구동회로의 타측 필라멘트에 인덕터 트랜스(L2) 및 스위칭 코일(N3)이 연결되고, 상기 다이오드(D1)의 출력전원의 양단(a)(b) 사이에 파워 모스 피트(MOS FET)(Q1)(Q2)에 의해 상기 스위칭 코일(N3)의 전류 흐름을 스위칭 시키는 제1, 제2 스위칭부(41)(42)로 구성되고, 트리거 회로(30)의 트리거 신호가 상기 제2스위칭부(42)의 초기 구동신호를 출력하도록 구성된다.

상기 직류 전원부(10)는, 입력측으로부터 전원이 공급되면 일측은(F)를 거쳐 전원양단에 TNR을 접속해서 이상 전압(서지)를 흡수하고 입력된 50~60Hz 220V의 교류를 고주파 제거용 노이즈 필터(LNF)를 통과시켜 고주파 성분을 제거한다. 고주파 성분이 제거된 교류는 노이즈 필터와 연결되어 있는 브릿지다이오드(BD)를 통과 하면서 전파 정류된다. 이러한 전압은 다시 콘덴서(C3), 및 인덕터(L1)에 의해 전압과 전류의 위상을 보정해서 역율을 개선한 다음 고속정류 다이오드(D1)를 거쳐 각부에 공급된다.

상기 역율 및 파고유 보상회로(20)는, 상기 다이오드(D1)의 출력을 콘덴서(C4), 트랜스(T2a) 병렬 연결된 저항(R4)와 FET(Q3)를 통하고 트랜스(T2b)를 통해서 전원부 타측단에 연결되고, 그 FET(Q3)의 게이트는 스위칭 코일(N4)에 의해 제어되도록 구성된다.

상기 제1, 제2 스위칭부(41)(42)는, 상기다이오드(D1)의 출력단자와 전원부 타측단자 사이에 두 개의 파워 MOS FET(Q1)(Q2)가 직렬연결되고, 각의 게이트에 코일(N1),(N2) 및 제너다이오드(Z1),(Z2)와 저항(R2),(R3)이 연결되어 스위칭을 제어하도록 구성되며, 상기 트리거회로(30)의 다이악(DA)의 출력이 상기 제2 스위칭부(42)의 FET(Q2)의 게이트를 제어하도록 연결되며, 상기 콘덴서(C5)의 충전전압이 다이오드(D2)를 통해서 상기 스위칭 코일(N1)과 제너다이오드(Z1) 및 상기 FET(Q1)(Q2)의 직렬접속점 및 상기 스위칭 코일(N3)에 공통연결되어 구성된다.

상기 방전등 구동회로(50)는, 상기 인덕터 트랜스(L1)의 출력이 콘덴서(C9) 및 역반향 다이오드(D3)의 병렬연결을 통하여 방전등의 일측 필라멘트 및 콘덴서(C8)와 병렬연결된 콘덴서(C10) 및 역방향 다이오드(D4)에 연결되고, 상기 콘덴서(C8)은 저항(R5)을 통하여 콘덴서(C6)(C7)에 공통 연결되며, 그 콘덴서(C6)(C7)에 공통 연결되며, 그 콘덴서(C6)(C7)은, 상기 방전등의 타측 필라멘트와 상기 일측 필라멘트에 각기 연결되고, 상기 타측 필라멘트는 인덕터 트랜스(L2)를 통하고 스위칭 코일(N3)를 통해서 상기 MOS FET(Q1)(Q2)의 직렬 접속점에 연결되어 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명은, 교류 입력전원이 전원부(10)에서 직류 전원으로 변환되어 각부에 공급된다. 먼저, 트리거 회로(30)의 콘덴서(C5)에 충전이 이루어질 동안에 역률 및 파고유 보상회로(20)에서 C4-T2a-R4-T2b를 통해 전압이 충전된다.

전원부(10)의 a,b양단에 직렬 연결된 파워MOS FET(Q1),(Q2), 그 FET(Q1)(Q2)의 베이스에 각기 연결된 코일(n1),(n2) 제너다이오드(Z1),(Z2) 및 저항(R2)로 이루어진 제1 및 제2 스위칭부(41),(42)가 직렬연결되고, 상기 제2 스위칭부(42)에는 상기 다이오드(D1)의 출력전원을 저항 R1과 콘덴서 C5 에 의해 적분하여 다이액(DA)을 통해 트리거 신호를 출력하는 트리거 회로(30)가 연결되어 있다. 또, 상기 콘덴서(C5)의 충전전압은 다이오드(D2)를 통해서 상기 제1스위칭부(41)의 코일(N1)의 일측 및 상기 파워 MOS FET(Q1)와 (Q2)의 직렬접속점에 공통으로 연결된다.

이때 트리거 회로의 콘덴서(C5) 양단에는 다이액(DA)이 도통될 때까지 전하가 충전되고 일정시간 경과후 콘덴서(C5)의 충전 전압으로 다이액(DA)이 도통되면 MOS FET(Q2)가 TURN-ON되는 순간 구동전류가 콘덴서(C9,C7,C6)와 인덕터(L2) 및 (N3)을 통해 흐르다가 콘덴서(C9)가 충전 완료하게 되면 2차권선(N2)의 역기전력 발생으로 MOS FET(Q1)가 TURN-ON되면서 구동전류가 1차 전선(N3)과 인덕터(L2) 및 콘덴서(C6,C7)를 통해 흐르게 되는바, 여기서 콘덴서(C10)의 충전이 완료되면 2차권선(N1)의 역기전력발생으로 MOS FET(Q2)가 다시 켜지는 등 상기 MOS FET(Q1,Q2)의 TURN-ON과 TURN-OFF가 반복하는 과정에서 발지되는 주파수가 L2,C6,C7공진회로의 공간주파수가 같아지는 순간 콘덴서(C6,C7) 양단에 고전압이 발생하므로써 형광등이 점등하게 된다.

본 발명은 돌입전류를 제한하고 역율 및 파고유 보상회로에 대해서 설명하면 다음과 같다.

제1도에 도시된 바와 같이 입력전원이 공급되는 초기에는 (Q3)의 게이트에 입력신호가 없기 때문에 (Q3)은 동작을 하지 않고 고속 다이오드(D1)-(C4)-(T2a)-(R4)-(T2b)를 통해서 전류가 흐른다.

이때 (R4)는 고저항이므로 미세한 전류만 흐르기 때문에 초기에 (C4)에는 큰 충전 전류가 흐르지 않기 때문에 돌입 전류를 제한할 수가 있다.

이제정상동작을 할 때를 생각해보자.

(R1)을 통해(C5)의 충전 전압으로 다이액(DA)이 도통되면(Q2)가 턴-온되는 순간 구동전류가 (C9,C7,C6)과 인덕터트랜스 (L2) 및 (N3)을 통해 흐르다가 (C9)가 충전완료되면 2차 권선 (N2)로 역기전력 발생으로 파워 MOS FET (Q1)가 턴-온 되는 순간마다 (Q3)의 게이트에도 동시에 신호가 가해져서 턴온된다. 이에따라 (Q3)의 드레인 소스산에 큰전류가 흘러(a)(b) 양단간에 연결된 (C4)가 큰 용량이 되어 평활된 직류전압이 얻어지므로 파고율을 개선할 수 있는 방면에 (Q3)의 스위칭동작으로 전압과 전류를 제어하므로 회로상의 안정을 더욱더 향상시키게 되므로 무효전력 손실이 적어져서 역율이 향상되는 장점이 있다.

이제 제1도에 도시된 (T2a), (T2b)에 대해서 생각해 보면 파워 MOS FET(Q3)가 높은 주파수로 스위칭동작을 계속하기 때문에 반도체가 온도에 견디질 못하고 파손하는 문제점이 있었다.

그래서 제4도에 도시된 결시도와 같이 한 개의 트로이달 코아에 (T2a,T2b)로 코일을 감아서 (Q3)의 트레인과 소스에 연결시켜서 파워 MOS FET (Q3)의 온도를 현저히 낮출 수 있게 고안한 것이다.

1. 시험 성적서

(본 발명 전자식 안정기 40WXI등 생산기술연구원에서 측정한 것임.)

본 발명은 SOFT START(음극예열특징)에 관해서 교찰해 보면 종래의 전자식 안정기는 순간점등을 하기 위해서 방전등 양단에 매우 높은 전압을 가해서 점등하기 때문에 형광등의 수명이 단축되는 결점이 있었다.

본 발명은 종래의 이와같은 결함을 해소하기 위하여 형광등의 필라멘트를 충분히 예열을 한후에 점등케 함으로써 형광등의 수명을 연장할 수가 있다.

제1 도에 도시된 바와 같이 방전등 구동회로(50)는, 형광등 양단에 병렬 연결된 공진콘덴서(C6,C7)의 충전전하가 저항(R5)와 콘덴서(C8)을 통해 방전되면서 (C6,C7)에 축적된 과도분의 에너지가 소멸되거나 전원부로 다시 희생될 수 있도록 하기 때문에 제6도에 도시된 바와 같이 일정한 크기의 파형유지하면서 필라멘트를 0.4~0.6초 정도 예열시키므로 그시간동안 필라멘트는 열전자를 충분히 방출할 수 있도록 예열된 다음 점등되므로 형광등의 수명을 현저히 연장시킬 수 있다.

Claims (1)

1. 교류 입력 전원을 직류 전원으로 변환시키는 직류 전원부(10)와, 상기 직류 전원부(10)의 출력을 다이오드(D1)를 통해 입력받아 저항(R1) 및 콘덴서(C5)에 의해 적분하여 다이악(DA)을 통해서 트리거 신호를 출력하는 트리거 회로(30)와, 상기 직류 전원부(10)의 출력전원을 병렬연결된 콘덴서(C9) 및 역방향 다이오드(D3)를 통한후 방전등의 일측 필라멘트와 콘덴서(C8) 및 병렬연결된 콘덴서(C10)과 역방향 다이오드(D4)에 연결되고, 상기 콘덴서(C8)는 저항(R5)을 다시 통해서 콘덴서(C6)(C7)에 연결되고 그 콘덴서(C6)(C7)가 방전등의 타측 및 일측 필라멘트에 각기 연결되고, 그 방전등의 타측 필라멘트에 인덕터 트랜스(L2) 및 스위칭 코일(N3)이 충전시간 동안 필라멘트를 예열시켜 방전등을 구동시키기 위한 방전등 구동회로(50)와, 상기 다이오드(D1)의 출력단자와 전원부 타측단자 사이에 두 개의 파워 MOS FET(Q1)(Q2)가 직렬연결되고, 각각의 게이트에 서로 대응해서 역기전력이 흐르는 코일(N1),(N2) 및 바이어스용 제너다이오드(Z1),(Z2)와 저항(R2),(R3)이 연결되어 온/오프가 제어되도록 구성되며, 상기 트리거회로(30)의 다이악(DA)의 출력이 상기 제2스위칭부(42)의 FET(Q2)의 게이트를 제어하도록 연결되며, 상기 콘덴서(C5)의 충전전압이 다이오드(D2)를 통해서 상기 스위칭 코일(N1)과 제너다이오드(Z1) 및 상기 FET(Q1)(Q2)의 직렬접속점 및 상기 스위칭 코일(N3)에 공통연결되어 상기 방전등 구동회로(50)의 공진회로를 스위칭시키는 제1, 제2 스위칭부(41)(42)와, 상기 다이오드(D1)의 출력이 콘덴서(C4), 트로이달 코아 트랜스(T2a) 병렬 연결된 저항(R4)와 FET(Q3)를 통하고 트로이달 코아 트랜스(T2b)를 통해서 전원부 타측단에 연결되고, 그 FET(Q3)의 게이트는 상기 스위칭 코일(N3)과 대응해서 역기전력이 흐르는 스위칭 코일(N4)에 의해 제어되도록 구성된 역률 및 파고유 보상회로(20)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전자식 형광등 안정기 회로.