KR100320236B1 - 고효율 전자식 안정기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고효율 전자식 안정기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 램프의 전류 손실을 최소화하면서, 램프 수명을 연장시킬 수 있는 고효율 전자식 안정기에 관한 것이다. 본 발명의 고효율 전자식 안정기는, 램프의 점등을 위한 고주파 전압을 발진하는 전자식 안정기와; 램프의 일측부에 접속되고, 상기 전자식 안정기의 발진전압에 의해 공진전압을 발생시켜서 상기 램프에 공급하는 공진회로와; 상기 램프의 다른 일측부에 접속되고, 상기 전자식 안정기의 초기 발진전압에 의하여 램프의 예열전류를 발생시키고, 램프의 정상적인 동작상태에서 오프상태로 전환되는 스타터부를 포함함을 특징으로 한다.

Description

고효율 전자식 안정기{Electronic stabilizer}
본 발명은 고효율 전자식 안정기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 램프의 전류 손실을 최소화하면서, 램프 수명을 연장시킬 수 있는 고효율 전자식 안정기에 관한 것이다.
일반적으로 한전에서 공급되는 교류전원에 의해 동작되는 여러 전자장치 및 소자를 동작시키기 위해 전원스위치를 온시킬때, 급격히 인가되는 과전류에 의해서 기기의 파손을 유발하는 경우가 발생된다.
특히, 램프와 같이 제한전압 및 제한전류가 설정되어 있는 경우, 점등시 발생되는 strike voltage(1000 ~ 2000 V)에 의해 램프의 수명이 단축되거나 또는 파손되는 경우가 빈번하게 발생된다.
따라서 이러한 과전류 또는 strike voltage로부터 램프 또는 전자장치를 보호하기 위해서 대부분의 전원장치에서는 안정기를 사용하게 된다. 즉, 안정기는 전기, 전자기기의 정격 동작에 필요한 안정도를 가진 전원을 발생시키는 장치를 말한다.
이와 같은 안정기는 자기식과 전자식 두 종류로 구분되는데, 상기 자기식 안정기는 감겨있는 코일의 양에 따라서 임피던스가 결정된다. 따라서 자기식 안정기는 부피가 크고, 무겁고, 효율 면에서 전자식보다 떨어지기 때문에 최근에는 거의 사용을 하지 않는 편이다. 그리고 전자식 안정기는 주파수의 크기에 따라서 임피던스가 결정되며, 소형 경량화가 가능하고, 효율이 높으며 절전효과가 높다는 점에서 최근 많은 전자장치에서 선호되고 있다.
도 1은 종래의 전자식 안정기를 이용한 램프점등회로의 구성을 도시하고 있다.
종래의 램프점등회로는 도 1에 도시하고 있는 바와 같이, 주파수 제어에 의해서 높은 고주파 전원을 램프(30)에 공급하는 전자식 안정기(10)와, 상기 램프(30)의 공진주파수를 결정하기 위한 코일(20)과 콘덴서(25,27)로 구성된 공진회로가 구비되어 있다. 그리고 램프(30)의 초기 점등동작을 위해서 필라멘트에 고주파전류를 공급하기 위한 콘덴서(40)가 램프 양단에 접속되어 있다.
상기 전자식 안정기(10)의 내부 상세한 구성은 도시하지는 않고 있지만 일반적으로 많이 사용되고 있는 전자식 안정기의 구성인 전원필터부, 정류회로부, 인버터부 등을 포함하여 높은 고주파 발진을 수행한다.
상기 전자식 안정기(10)에서 발진된 고주파 전압은 상기 코일(20)과 콘덴서(25,27)에 의해서 공진되어 공진전압을 발생시키고, 이렇게 발생된 공진전압은 램프(30)의 점등을 유지시킨다. 그러나 상기 공진회로에 의한 램프의 공진이 이루어기 전, 콘덴서(40)를 통해서 인가되는 고주파전류가 램프(30)의 필라멘트에 인가되면서 램프의 초기점등이 이루어진다. 이후, 상기 공진전압에 의한 램프(30)의 점등동작이 유지될 수 있는 것이다.
그러나 종래의 전자식 안정기는, 램프의 초기 점등이 이루어진 후에도, 상기 콘덴서(40) 측으로 흐르는 전류가 계속해서 필라멘트에 인가된다. 따라서 종래의전자식 안정기는, 불필요한 전류에 의해서 램프 필라멘트의 소모를 빨리 가져옴과 동시에, 상기 전류의 소모량에 따른 많은 전력손실을 가져오는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 제 1 목적은 램프의 정상동작이 이루어진 후, 램프의 스타터부로 흐르는 전류를 최소화하여 필라멘트의 사용 효율을 높일 수 있는 고효율 전자식 안정기를 제공함에 있다.
본 발명의 제 2 목적은 램프의 예열전류와 예열시간을 적절하게 조절하여 램프의 수명을 최대화할 수 있는 고효율 전자식 안정기를 제공함에 있다.
도 1은 종래 전자식 안정기의 사용 상태도,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고효율 전자식 안정기의 구성도,
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고효율 전자식 안정기의 구성도,
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 고효율 전자식 안정기의 구성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10,110,210 : 전자식 안정기 20,120,220 : 코일
30,130,230,330 : 램프 25,27,40 : 콘덴서
140,240 : 스타터부 C1 ~ C14 : 콘덴서
R1 ~ R15 : 저항 D1,D2 : 다이오드
ZD : 제너다이오드 FET : 전계효과트랜지스터
A : 다이악 T : 트라이악
340 : 정류회로 Q1 : 트랜지스터
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고효율 전자식 안정기는, 램프의 점등을 위한 고주파 전압을 발진하는 전자식 안정기와; 램프의 일측부에 접속되고, 상기 전자식 안정기의 발진전압에 의해 공진전압을 발생시켜서 상기 램프에 공급하는 공진회로와; 상기 램프의 다른 일측부에 접속되고, 상기 전자식 안정기의 초기 발진전압에 의하여 램프의 예열전류를 발생시키고, 램프의 정상적인 동작상태에서 오프상태로 전환되는 스타터부를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 고효율 전자식 안정기는, 일반적인 전자식 안정기와 램프의 초기 점등 후, 오프 동작되는 스타터부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 스타터부는, 램프의 초기 예열 동작 후, 오프되도록 제어되는 것을 특징으로 한다. 따라서 램프가 점등된 정상상태에서 스타터부로 흐르는 전류가 최소화되어, 램프 필라멘트의 손실을 극소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 스타터부는 램프의 예열전류와 예열시간을 조절하여, 램프의 점등에 필요한 방전펄스의 크기를 적절하게 하므로써 램프의 수명을 연장시키는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부한 도면을 참조해서 본 발명에 따른 고효율 전자식 안정기에 대해서 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고효율 전자식 안정기의 구성도이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 고효율 전자식 안정기는, 전원필터부, 정류회로부, 인버터부 등을 포함하여 높은 고주파 발진을 수행하는 전자식 안정기(110)와, 상기 램프(130)의 공진주파수를 결정하기 위한 코일(120)과 콘덴서(C2,C3)로 구성된 공진회로가 구비되어 있다. 그리고 램프(130)에 과전류 공급을 억제하기 위한 콘덴서(C4)가 램프 양단에 접속되어 있다.
또한, 본 발명의 고효율 전자식 안정기는, 램프(130)의 초기 점등동작을 위해서 필라멘트에 고주파전류를 공급하기 위한 스타터부(140)가 램프(130) 양단에 접속되어 있다. 상기 스타타부(140)는, 램프(130)의 일측에 애노드측을 연결한 다이오드(D1)를 포함하며, 상기 다이오드(D1)의 캐소드측은 접속점(P1)에 병렬 연결된 저항(R2,R1)의 일측에 연결된다. 상기 저항(R1)의 다른 일측은 접속점(P2)을 통해서 다이악(A)의 일측에 연결됨과 동시에 램프(130)의 다른 일측에 연결된 저항(R3) 및 콘덴서(C1)의 일측에 연결된다. 그리고 저항(R2)의 다른 일측과램프(130)의 일측 사이에는 트라이악(T)이 접속되며, 상기 트라이악(T)의 게이트단자는 다이악(A)과 연결되고 있다.
다음은 상기 구성으로 이루어진 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고효율 전자식 안정기의 동작에 대해서 설명한다.
전원이 공급되면, 전자식 안정기(110)는, 높은 고주파 발진을 수행한다. 상기 전자식 안정기(110)에서 발진된 고주파전압은, 코일(120)과 콘덴서(C2,C3)에 의해 구성된 공진회로에 인가되어 램프(130)의 공진전압을 발생시킨다.
한편, 상기 공진회로에 의한 램프(130)의 공진이 이루어지기 전에, 상기 전자식 안정기(110)를 경유한 고주파전압은 램프(130)의 일측을 경유해서 스타터부(140)에 입력된다. 상기 스타터부(140)에 입력된 고주파전압은 다이오드(D1)를 도통시키면서 저항(R1)을 통해서 접속점(P2)에 인가된다.
이때, 접속점(P2)에 인가된 전압의 전위가 상기 저항(R1,R2)과 콘덴서(C1)에 의하여 상승되면, 다이악(A)을 통해서 트라이악(T)의 게이트단자에 전류가 인가되고, 상기 트라이악(T)이 도통된다. 따라서 램프(130)의 일측을 경유해서 상기 다이오드(D1)를 도통시킨 전류는 저항(R2)과 트라이악(T)을 통해서 램프(130)의 다른 일측까지 흐르면서, 상기 램프(130)의 초기 점등이 이루어지는 것이다.
즉, 상기 램프(130)의 예열을 위한 시간은 상기 저항(R1,R2)과 콘덴서(C1)에 의해서 조절 가능하며, 상기 예열 전류의 양은 상기 저항(R2)의 값에 의해서 조절된다.
상기와 같이, 상기 스타터부(140)에 의한 램프(130)의 초기 점등이 이루어지는 동안, 상기 코일(120)과 콘덴서(C2,C3)에 의한 공진전압이 발생되고, 이렇게 발생된 공진전압은 램프(130)의 점등을 유지시킨다.
이후, 상기 램프(130)에 공진전압이 인가되면서, 램프의 정상적인 점등이 이루어졌을때, 상기 스타타부(140)로 인가되는 전압은 매우 작아진다. 따라서 상기 스타타부(140)의 다이오드(D1)는 오프상태를 유지하게 되고, 마찬가지로 트라이악(T) 또한 오프 상태를 유지하므로써, 상기 램프(130)의 예열 동작을 위해서 형성되었던 전류 통로는 차단된다.
따라서 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고효율 전자식 안정기는, 램프(130)의 초기 점등을 위해서 스타타부(140)가 동작하고, 램프(130)의 정상적인 동작이 이루어진 후에는 상기 스타타부(140)가 오프 상태가 되도록 제어하므로써, 상기 램프(130)의 예열 동작을 위해서 형성된 전류 통로에 의한 전력소모를 억제하는 효과를 가져온다.
동시에 본 발명의 제 1 실시예는, 종래의 전자식 안정기가 갖는 소형 경량화가 가능하고, 높은 효율에 의한 효과를 그대로 유지시키면서, 종래 램프의 정상동작 후에도 불필요하게 필라멘트 측으로 인가되는 전류에 의한 필라멘트의 소모율을 낮출 수 있는 효과가 있다.
다음, 도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고효율 전자식 안정기의 구성도이다.
본 발명의 제 2 실시예는, 본 발명의 제 1 실시예에서 스타타부(240)의 구성을 다르게 하고 있다.
즉, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스타터부(240)는, 램프(230)의 일측에 애노드측을 연결한 다이오드(D2)를 포함하며, 상기 다이오드(D2)의 캐소드측은 접속점(P11)에 병렬 연결된 저항(R11,R12)의 일측에 각각 연결된다. 상기 저항(R11)의 다른 일측은 전계효과트랜지스터(FET)의 드레인단자에 연결된다. 그리고 저항(R12)의 다른 일측은 접속점(P12)를 통해서 전계효과트랜지스터(FET)의 게이트단자에 연결된다. 상기 전계효과트랜지스터(FET)의 에미터단자는 상기 램프(230)의 다른 일측에 연결되고 있다.
또한, 접속점(P11)에 저항(R14)의 일측이 연결되며, 상기 저항(R14)의 다른 일측은 콘덴서(C11), 저항(R15)의 일측 그리고 SCR(Silicon Controlled Rectifier)의 게이트단자에 연결된다. 상기 콘덴서(C11), 저항(R15)의 일측 그리고 SCR(Silicon Controlled Rectifier)의 캐소드단자는 램프(230)의 일측에 연결된다. 또한, 접속점(P12)과 램프(230)의 일측 사이에 저항(R13)과 제너다이오드(ZD)가 병렬 연결되고 있다.
다음은 상기 구성으로 이루어진 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고효율 전자식 안정기의 동작에 대해서 설명한다.
전원이 공급되면, 전자식 안정기(210)는, 높은 고주파 발진을 수행한다. 상기 전자식 안정기(210)에서 발진된 고주파전압은, 코일(220)과 콘덴서(C12,C13)에 의해 구성된 공진회로에 인가되어 램프(230)의 공진전압을 발생시킨다.
한편, 상기 공진회로에 의한 램프(230)의 공진이 이루어지기 전에, 상기 전자식 안정기(210)를 경유한 고주파전압은 램프(230)의 일측을 경유해서스타터부(240)에 입력된다. 상기 스타터부(240)에 입력된 고주파전압은 다이오드(D2)를 도통시키면서 저항(R12)을 통해서 접속점(P12)에 인가된다.
이후, 저항(R12,R13) 의하여 분압된 전압의 전위가 충분히 상승되면, 전계효과트랜지스터(FET)의 게이트단자에 전류가 인가되면서 상기 전계효과트랜지스터 (FET)는 턴-온 된다.
따라서 램프(230)의 일측을 경유해서 상기 다이오드(D2)를 도통시킨 전류는 상기 전계효과트랜지스터(FET)를 통해서 램프(230)의 다른 일측까지 흐르면서, 상기 램프(230)의 초기 점등이 이루어지는 것이다.
이후, 저항(R4,R5)과 콘덴서(C11)에 의해서 결정된 전압이 SCR을 턴-온시키면서, 상기 접속점(P12)의 전위는 전계효과트랜지스터(FET)를 온 시키기에 부족한 상태가 된다. 따라서 상기 전계효과트랜지스터(FET)는 오프 상태로 전환되면서, 상기 램프(230)의 초기 예열을 위해서 흐르던 전류는 차단된다.
따라서 상기 램프(230)의 초기 예열전류량은 저항(P11)에 의해서 결정되고, 예열시간은 저항(R4,R5)과 콘덴서(C11)에 의해서 조절 가능하다.
상기와 같이, 상기 스타터부(240)에 의한 램프(230)의 초기 점등이 이루어지는 동안, 상기 코일(220)과 콘덴서(C12,C13)에 의한 공진전압이 발생되고, 이렇게 발생된 공진전압은 램프(230)의 정상적인 점등을 유지시킨다.
이후, 램프(230)에 공진전압이 인가되면서, 램프의 정상적인 점등이 이루어졌을때, 상기 스타터부(240)로 인가되는 전압의 크기는 매우 작아진다. 따라서 상기 스타터부(240)의 SCR도 오프 상태가 되고, 상기 스타터부(240)의 유입전류는 수μA 이하가 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고효율 전자식 안정기는, 램프(230)의 초기 점등을 위해서 스타타부(240)가 동작하고, 램프(230)의 정상적인 동작이 이루어진 후에는 상기 스타타부(240)가 오프 상태가 되도록 제어하므로써, 상기 램프(230)의 예열 동작을 위해서 형성된 전류 통로에 의한 전력소모를 억제하는 효과를 가져온다.
동시에 본 발명의 제 2 실시예는, 종래의 전자식 안정기가 갖는 소형 경량화가 가능하고, 높은 효율에 의한 효과를 그대로 유지시키면서, 종래 램프의 정상동작 후에도 불필요하게 필라멘트 측으로 인가되는 전류에 의한 필라멘트의 소모율을 낮출 수 있는 효과가 있다.
다음, 도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 고효율 전자식 안정기의 구성을 도시하고 있다.
도 4는, 도 3의 구성에서 다이오드(D2)에 의한 반파 정류의 구성을 전파정류부(340)로 치환시키고, SCR 구성을 트랜지스터(Q1)로 치환해서 구성하였다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 고효율 전자식 안정기는 램프의 정상 점등 상태에서 스타터부로 흐르는 전류를 수 μA 이하로 차단하여 램프의 필라멘트의 손실을 극소화시키는 효과를 얻는다. 또한, 본 발명의 고효율 전자식 안정기는 전자식 안정기에 스타터를 별도로 구비시켜서 적절한 예열전류와 예열시간을조절하므로써, 램프의 점등에 필요한 방전펄스의 크기를 적절하게 조절하므로써, 램프의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 램프의 점등을 위한 고주파 전압을 발진하는 전자식 안정기와;
    램프의 일측부에 접속되고, 상기 전자식 안정기의 발진전압에 의해 공진전압을 발생시켜서 상기 램프에 공급하는 공진회로와;
    상기 램프의 다른 일측부에 접속되고, 상기 전자식 안정기의 초기 발진전압에 의하여 램프의 예열전류를 발생시키고, 램프의 정상적인 동작상태에서 오프상태로 전환되는 스타터부를 포함하여 구성되는 고효율 전자식 안정기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스타타부는,
    램프의 예열전류량을 조절하는 전류조절수단과;
    상기 램프의 예열전류가 램프에 인가되는 시간을 조절하는 시간조절수단과;
    상기 시간조절수단에 의해서 턴-온 되어서 상기 예열전류를 램프에 인가하는 스위칭수단과;
    램프의 정상 동작상태에서 상기 스위칭수단의 동작을 오프시켜서 램프에 계속적인 예열전류 공급을 차단하는 차단수단을 포함하여 구성되는 고효율 전자식 안정기.
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