KR100314466B1 - 전자식 형광등 안정기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자식 형광등 안정기에 관한것으로서, 안정기회로내에 트렌지스터, 다이액(DIAC) 및, 고주파코어를 포함하는 고주파 발진회로에 의하여 발생되는 고주파수의 전류에 의하여 램프를 점등시키며, 램프의 노화시 SCR 및, 제너다이오드를 포함하는 전류검출회로에 의하여 램프로 가는 전원을 차단하여 전력손실을 방지하는 회로를 포함함에 의하여 에너지소비효율을 증가시키며, 구조가 간단한 것을 특징으로 한다.

Description

전자식 형광등 안정기 {Electronic ballast of a fluorescent lamp}

본 발명은 형광등의 안정기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고주파 변환된 전류를 방전시킴에 의하여 형광램프를 점등시키는 전자식 형광등 안정기에 관한 것이다.

형광등의 점등장치 내지 안정기에 있어서, 종래에는 쵸크코일을 이용하는 방식, 래피드 스타터를 이용하는 방식, 및 전자식이 이용되어 왔다.

쵸크코일을 이용하는 방식은 순간점등이 되지 않으며, 쵸크코일의 코어에서 험이 많이 발생되며, 그자체의 무게가 무겁다는 단점을 지니고 있다.

래피드 스타터를 이용하는 방식은 순간점등은 가능하게 하였지만, 전력소비효율이 낮으며, 형광램프의 일측의 흑화현상이 발생되어 수명을 단축시킨다는 문제를 가지고 있다.

상기한 문제는 전자식 스타터에 의하여 어느정도 해결되었지만, 열 내지 과대전류와 같은 주위의 환경에 의한 영향을 받아 쉽게 고장을 일으키거나, 램프의 노화시 대처기능을 갖지 못하였다. 또한, 기존의 다른 안정기와 마찬가지로 예열방식을 사용하기 때문에 불필요한 전력의 소모 및 램프내의 필라멘트의 잦은 손상을 가져와 램프의 수명을 단축시키는 문제가 있었다.

상기한 바와 같은 문제점에 대하여 본 발명은, 형광램프 필라멘트의 가열없이 점등시킬 수 있으며, 에너지 소비효율을 높이며, 램프의 노화에 대하여 회로보호 내지 전력소모방지가 가능하며, 구조가 간단한 전자식 형광등 안정기를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전자식 형광등 안정기의 블럭도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 형광등 안정기의 회로도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자식 형광등 안정기의 회로도.

* 도면부호에 대한 간단한 설명 *

1, 2 - 전원입력단자 10 - 형광램프

20 - 브리지 정류회로 22,24 - 방열소재

상기한 바와 같은 본 발명의 목적은,

고주파잡음방지회로(NSF) 및 브리지 정류회로(20)를 거쳐 입력되는 전원에 연결되는 다이오드(D1), 및 콘덴서(C3)로 구성되는 보조제어회로와; 상기 보조 제어회로(D1, C3)의 동작에 의해 저항(R1, R2)을 통과한 전류가 SCR1을 거쳐 콘덴서(C8, C9, C10)를 충전하고 NSF의 타측 코일(L2)을 거쳐 입력단자(2)로 흐르게 되는 주제어회로와; 상기 주제어회로의 콘덴서(C8)와 병렬 연결되는 다이액(DIAC: Diode AC Switch)과, 트랜지스터(TR1, TR2), 발진코일(L6, L7, L8)의 작용에 의하여 고주파 전류를 발생하는 고주파 발생회로와; 고주파 발생회로에 의해 발생된 고주파 전류를 인가하여 형광등(10)을 점등하도록 코일(L3)과, 콘덴서(C4, C5,C6)로 구성되는 점등회로와; 코일(L3)의 2차측 코일(L4, L5)에 과대한 유도전류가 흐르게 되어 콘덴서(C7)의 충전전압이 코일(L4, L5)의 출력부에 연결되는 제너다이오드(ZD2)의 브레이크다운전압을 상위하는 경우, SCR2의 작용으로 상기 주제어회로의 전류를 차단하는 전류검출 및 차단회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 형광등 안정기에 의하여 달성된다.

이하, 본 발명에 따른 전자식 형광등 안정기의 일실시예를 명세서에 첨부된 도면에 의하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 블럭도이다.

고주파잡음방지회로(NSF)를 거쳐 입력된 교류전류는 정류회로를 포함하는 보조제어회로, 및 주제어회로를 통과하면서 직류전류로 정류된다. 주제어회로는 고주파발생회로 및 형광램프점등회로를 포함하며, 전류검출 및 차단회로는 형광등에 이상고전류가 입력될 때 이를 검출, 주제어회로를 차단하게 된다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 형광등 안정기의 회로도이다.

입력측의 고주파잡음방지회로(NSF)의 코일(L1, L2)은 고주파코아 1개에 함께 감겨져 사용되며, 회로외부로부터의 고주파신호에 의한 회로의 오동작을 방지하기 위하여 잡신호침입방지 내부코일로 작동된다.

교류전원은 입력단자(1)에서 퓨즈를 거쳐 일단의 고주파잡음방지회로 코일(L1)을 지나 다이오드(D1)에서 정류되어 콘덴서(C3)를 충전하고 타측의 고주파잡음방지회로 코일(L2)을 지나 입력단자(2)로 흐른다. 이 때, 코일(L1)과 연결된 보조 제어회로(D1, C3)가 작동된다. 보조 제어회로(D1, C3)가 동작되면, 정류된 전류가 저항(R1, R2)을 통과하여, 스위칭 역할을 하는 실리콘 제어 정류기(SCR: Silicon-Controlled Rectifier)1의 G단자로 흐르게 되면 SCR1의 A단자로부터 K단자로 전류가 도통이 되어, 이렇게 제어된 직류전류는 콘덴서(C9)를 충전하고 NSF의 타측 코일(L2)을 거쳐 입력단자(2)로 흐르게 된다. 이것이 주제어회로로서, 빠른 주기로 반복 동작되므로 지속적으로 직류제어전류를 유지할 수 있게 된다.

따라서, AC 220V 전류는 보조제어회로와 주제어회로를 통과하여 약 DC 250V전류로 정류된 상태에서 저항(R6)을 지나 콘덴서(C8)에 충전되며, 이와 병렬 연결되는 다이액(DIAC: Diode AC Switch)을 통해서 트랜지스터(TR2)의 베이스단자(B) 및, 저항(R8)에 연결되는 발진코일(L8)에 인가된다. 콘덴서(C8)는 다이액(DIAC)의 작용에 의하여 방전과 충전을 반복하여 미세한 초고주파 전류를 발생시키며, 발생된 전류는 저항(R8)을 통과하여 발진코일(L8)에 흐르며, 이 때 발생되는 유도전류는 발진코일(L8)의 2단자에서 1단자로 흐른다.

한편, 코일(L6, L7)은 코일(L8)과 함께 감겨있어 유도작용을 받게 되며, 이렇게 발생된 전류는 다이오드(D7)를 통과하여 트랜지스터(TR2)를 거쳐 고주파코일(L3)로 인가된다. 또한 TR2의 콜렉터(C)단자는 코일 L7, L3과 연결되므로 L7에서 나오는 고주파 발진출력전류를 고주파발진코일(L3)로 상승하여 콘덴서(C6, C4)가 충전되며, 콘덴서(C8)의 충,방전이 다이악(DIAC)의 작동에 의하여 전류의 방향이 바뀌면 코일(L8)의 유도전류가 1단자에서 2단자로 흐르게 되어 트랜지스터(TR2)는 OFF된다.

한편, 코일(L6)의 1단자에서 2단자의 방향으로 흐르는 유도전류는 트랜지스터(TR1)를 동작시키며, 이를 통과한 전류는 코일(L7)에서 나오는 고주파발진 출력전류를 고주파코일(L3)로 상승하여 콘덴서(C5, C6)를 충전한다. 이러한 작용을 반복하면 콘덴서(C4, C5, C6)는 충,방전을 빠른 속도로 반복하게 되는데 콘덴서(C6)의 충전된 고주파수의 전류를 형광램프(10)의 양전극에 있는 필라멘트에 공급, 방전시키면 형광램프는 순간적으로 점등하게 된다.

형광램프(10)가 점등되는 순간, 코일(L3)을 지나는 고주파수의 전류는 콘덴서(C6)와 형광램프(10)에 동시에 흘러 형광램프가 요구하는 고주파수의 전류를 공급하므로 에너지소비효율이 상승된다.

형광램프(10)에 과전류가 흐르는 것을 방지하기 위하여, 다이오드(D3)는 콘덴서(C4)와 병렬접속되어 콘덴서(C4)의 과충전을 방지하고, 다이오드(D4)는 같은방식으로 콘덴서(C5)의 과충전을 방지한다.

코일(L4, L5)은 코일(L3)의 2차측 코일로서, 코일(L3)에 의하여 유도된 전류는 다이오드(D5, D6)에 의해 정류되어 콘덴서(C7)에 충전된다. 이때의 충전전압은 형광램프가 정상적으로 점등될 때에는 전압감응스위치역할을 수행하는 제너(Zener)다이오드(D2)의 브레이크다운전압을 넘지 못하므로 SCR2가 동작하지 않고, 안정기는 평상작동을 하게 된다.

형광램프의 장시간 사용 후 교체시기가 되면 형광램프에 흐르는 전류가 불안정하게 되며, 코일(L3)에 과대전류가 흐르고 이에 따라 코일(L4, L5)에 역시 과대전류가 유도된다. 따라서, 저항(R5)에 검출전류가 높아져 콘덴서(C7)의 충전전압이 제너다이오드(ZD2)의 브레이크다운전압을 상위하게 되면, 콘덴서(C7)의 전류가 SCR2의 G단자에 흐르게 되어 SCR2를 작동시키게 되고, 저항(R1, R2)에 흐르던 전류는 SCR2의 A단자로부터 K단자로 흐르게 된다. 이로써, SCR1의 동작은 정지되고 주제어회로의 전류는 차단된다.

형광램프를 정상제품으로 교체후 점등스위치를 ON하면 저항(R4)은 콘덴서(C7)를 방전시키고 저항(R3)은 콘덴서(C3)를 방전시킴으로써 SCR2의 동작을 멈추게 하여 정상적인 초기동작이 이루어진다.

설명되지 않은 콘덴서(C1, C2)는 접지용이며, SVR은 과전압으로부터 회로내부를 보호하기 위한 소자이다. 트랜지스터(TR1, TR2)는 방열소재(22, 24)에 의하여 열폭주(thermal runaway)로부터 보호된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광등 안정기의 회로도이다.

본 실시예는 일실시예의 문제점 예를 들면, 역률이 낮은 점에 대한 개선책으로 제시된 것으로서, 콘덴서(C9)의 용량을 낮추고, 저항(R9)이 보충되며, 브리지 정류회로를 통해 콘덴서(C9, 도 2참조)의 부족 용량이 보상되도록 한다.

이하, 본 실시예를 도 3의 회로도에 의거하여 설명한다. 설명되는 바를 제외한 회로도의 구성 내지 작용은 도 2의 회로도와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.

다이오드(D10, D11, D12, D13)로 구성되는 브리지 정류회로(20)는 입력측 단자에 후속하여 연결된다. 기존의 저항(R6)과 콘덴서(C8)에 전해 콘덴서(C10)를 부가적으로 병렬연결한다. 이로써, 트랜지스터(TR1,TR2)의 작동으로 발생되는 고주파 전류를 흡수 충전하여 과전류를 방지하는 콘덴서(C9)의 부족용량을 보상할 수 있는 것이다.

한편 본 실시예의 트랜지스터(TR1, TR2)는 방열소재(22)에 부가하여 각각 병렬연결되는 다이오드(D8,D9)에 의하여 열폭주(thermal runaway)로부터 보다 확실하게 보호된다.

본 발명에 따른 전자식 형광등 안정기에 의하면, 형광램프는 필라멘트의 가열없이 순간점등시킴에 의하여 램프내의 필라멘트가 보호되어 사용수명이 연장될 수 있으며, 에너지 소비효율을 높이며, 램프의 노화시 램프로 가는 전원이 차단되어 전력손실을 방지하며, 2선구조로 되므로 기존의 4선구조로 된 안정기보다 구조가 간단해진다. 한편, 본 발명에 따른 형광등 안정기는 20W-40W범위의 용량을 가지는 형광램프를 선택적으로 사용할 수 있다.

Claims (1)

1. 고주파잡음방지회로(NSF) 및 브리지 정류회로(20)를 거쳐 입력되는 전원에 연결되는 다이오드(D1), 및 콘덴서(C3)로 구성되는 보조제어회로와; 상기 보조 제어회로(D1, C3)의 동작에 의해 저항(R1, R2)을 통과한 전류가 SCR1을 거쳐 콘덴서(C8, C9, C10)를 충전하고 NSF의 타측 코일(L2)을 거쳐 입력단자(2)로 흐르게 되는 주제어회로와; 상기 주제어회로의 콘덴서(C8)와 병렬 연결되는 다이액(DIAC: Diode AC Switch)과, 트랜지스터(TR1, TR2), 발진코일(L6, L7, L8)의 작용에 의하여 고주파 전류를 발생하는 고주파 발생회로와; 고주파 발생회로에 의해 발생된 고주파 전류를 인가하여 형광등(10)을 점등하도록 코일(L3)과, 콘덴서(C4, C5,C6)로 구성되는 점등회로와; 코일(L3)의 2차측 코일(L4, L5)에 과대한 유도전류가 흐르게 되어 콘덴서(C7)의 충전전압이 코일(L4, L5)의 출력부에 연결되는 제너다이오드(ZD2)의 브레이크다운전압을 상위하는 경우, SCR2의 작용으로 상기 주제어회로의 전류를 차단하는 전류검출 및 차단회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 형광등 안정기.