KR100351436B1

KR100351436B1 - 고압 방전등용 전자식 안정기

Info

Publication number: KR100351436B1
Application number: KR1020000053615A
Authority: KR
Inventors: 김호; 김철주
Original assignee: 조일조명공업 주식회사; 김철주
Priority date: 2000-09-08
Filing date: 2000-09-08
Publication date: 2002-09-05
Also published as: KR20020020458A

Abstract

본 발명은 제어에 필요한 마이콤과 입/출력 검출회로만을 이용하여 주파수 제어방식으로 정출력 제어, 돌입전류 제어 및 안정된 시동제어를 간단한 회로 구조로서 실현한 고압 방전등용 전자식 안정기에 관한 것이다.

본 발명은 DC 메인 구동전압을 발생하는 메인 전원 입력부와, 고압 방전등과 함께 직렬공진회로를 형성하도록 고압 방전등과 직렬로 접속된 제1 및 제2 트랜스포머와 공진 콘덴서 및 한쌍의 직렬접속 콘덴서를 포함하는 램프 구동부와, 램프 구동부를 통하여 고압 방전등에 고주파 구동신호를 교대로 인가하기 위한 인버터부와, 인버터부를 구동하기 위한 제1 및 제2 인버터 드라이버와, 역기전력을 발생시켜 고압 방전등을 시동시키기 위한 시동회로와, 출력전압을 검출하기 위한 제1검출회로와, 출력전류를 검출하기 위한 제2검출회로와, 돌입전류 저지신호를 발생함과 동시에 고압 방전등을 점등시키며, 출력전압과 출력전류에 따라 제1/제2 인버터 드라이버에 의해 인버터부를 동작시키고, 출력전압과 출력전류에 따라 고압 방전등의 구동출력을 일정하게 제어하기 위한 제어수단과, 돌입전류가 메인 전원 입력부로 인가되는 것을 저지하는 돌입전류 저지회로로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

고압 방전등용 전자식 안정기{Electronic Ballast for High Voltage Discharge Lamp}

본 발명은 고압 방전등용 전자식 안정기에 관한 것으로, 특히 마이콤과 각종 입/출력 검출회로를 이용하여 고압 방전등과 입력전원의 상태를 인식하고 이에 따라 주파수 제어방식으로 정출력 제어, 돌입전류 제어 및 안정된 시동제어를 간단한 회로 구조로서 실현한 고압 방전등용 전자식 안정기에 관한 것이다.

종래의 고압 방전등, 예를들어 메탈 할라이드 램프, 수은램프, 나트륨 램프용 전원장치인 전자식 안정기는 대부분 아날로그 방식(공개특허 제98-7870호, 제99-2007호 및 실용신안등록 제20-172018호 등)을 이용한 것이나, 최근들어 고압 방전등 안정기에 필요한 정출력 기능, 떨림현상 제거기능, 소음방지, 디밍제어, 자동 점/소등 기능, 돌입전류 저지기능, 무부하 보호기능, 순시 재점등 보호기능, 과전류 보호기능 등을 마이크로프로세서를 사용하여 구현한 전자식 안정기(공개특허 제99-68269호, 제20-7503호, 20-12429호 등에 개시되어 있다.

상기한 아날로그 제어방식의 안정기에 있어서는 고압방전등에서 요구되는 다양한 제어기능을 실현하는 것이 불가능한 문제가 있고, 상기한 마이크로프로세서를 이용한 전자식 안정기들은 다양한 제어가 이루어질 수 있다는 점은 예상되나, 이를 실현하기 위한 회로구조가 매우 복잡하여 원가부담이 크기 때문에 상업성이 떨어지며, 더욱이 고주파 신호 처리에 따른 고장 발생의 요소를 다수 구비하여 회로의 신뢰성이 떨어지는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 마이콤과 각종 입/출력 검출회로를 이용하여 고압 방전등과 입력전원의 상태를 인식하고 이에 따라 주파수 제어방식으로 정출력 제어, 돌입전류 제어 및 안정된 시동제어를 간단한 회로 구조로서 실현한 고압 방전등용 전자식 안정기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 고압 방전등의 전자식 안정기에 필요한 제어는 모두 수행하면서도 이에 대한 회로구조를 매우 간단한 구조로 구현하여 고주파 신호 처리에 따른 고장 발생의 요소를 극소화시켜 회로의 안정성을 높인 고압 방전등용 전자식 안정기를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고압 방전등용 전자식 안정기의 회로 구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *

10 ; 메인 전원 입력부 11 ; 역률보상회로

12 ; 돌입전류 저지회로 13 ; 보조 전원회로

14 ; 전압분압회로 20 ; 마이콤

30 ; 인버터부 31a,31b ; 인버터 드라이버

32 ; 시동회로 32a ; 드라이버

40 ; 램프 구동부 41 ; 출력전압 검출회로

42 ; 출력전류 검출회로 T2-T5 ; 트랜스포머

BD1-BD3 ; 브리지 정류회로 P2 ; 중성점

V2 ; DC 전압출력단자 V3 ; 출력전압

LP ; 고압 방전등

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고압 방전등용 전자식 안정기에 있어서, 상용교류에 대한 전파정류를 수행하여 DC 메인 구동전압을 발생하는 메인 전원 입력부와, 상기 고압 방전등과 함께 직렬공진회로를 형성하도록 고압 방전등과 직렬로 접속된 제1 및 제2 트랜스포머와 공진 콘덴서 및 상기 DC 메인 구동전압단자와 접지 사이에 삽입되어 상기 공진 콘덴서의 타단을 중성점에 설정하기 위한 한쌍의 직렬접속 콘덴서를 포함하는 램프 구동부와, 상기 램프 구동부를 통하여 고압 방전등에 고주파 구동신호를 교대로 인가하기 위해 하프 브리지 방식의 제1 및 제2 스위칭 트랜지스터를 포함하는 인버터부와, 각각 제어펄스의 수신에 따라 상기 인버터부의 제1 및 제2 스위칭 트랜지스터를 구동하기 위한 게이트 구동신호를 발생하기 위한 제1 및 제2 인버터 드라이버와, 상기 제2트랜스포머를 통하여 제1트랜스포머에 역기전력을 발생시켜 고압 방전등을 시동시키기 위한 시동회로와, 상기 고압 방전등에 인가되는 출력전압을 검출하기 위한 제1검출회로와, 상기 제1트랜스포머에 접속되어 램프 구동부에 흐르는 출력전류를 검출하기 위한 제2검출회로와, 상기 상용교류의 투입에 따라 돌입전류가 메인 전원 입력부의 정류부로 인가되는 것을 저지하기 위한 돌입전류 저지신호를 발생함과 동시에 상기 시동회로에 설정된 기간을 갖는 단일 시동제어펄스를 인가하여 제1트랜스포머로부터 발생되는 고압의 역기전력에 의해 고압 방전등을 점등시키며, 상기 제1 및 제2 검출회로에 의해 얻어진 출력전압과 출력전류에 기초하여 점등상태가 확인되면 상기 제1 및 제2 인버터 드라이버에 고주파 제어펄스를 교대로 인가하여 제1 및 제2 스위칭 트랜지스터를 교대로 동작시키고, 상기 출력전압과 출력전류에 따라 제어펄스의 주파수를 증감시켜 트랜스포머의 임피던스를 변화시킴에 의해 고압 방전등의 구동출력을 일정하게 제어하기 위한 제어수단과, 상기 제어수단으로부터 인가되는 돌입전류 저지신호에 따라 돌입전류가 메인 전원 입력부의 정류부로 인가되는 것을 저지하기 위한 돌입전류 저지회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 고압 방전등용 전자식 안정기를 제공한다.

상기 제어수단은 검출된 출력전압과 출력전류가 설정된 기준값 보다 클 경우 상기 제어펄스의 주파수를 증가시키고, 출력전압과 출력전류가 설정된 기준값 보다 작은 경우 상기 제어펄스의 주파수를 감소시킨다.

또한, 상기 돌입전류 저지회로는 상기 메인 전원 입력부의 정류부 전단에 설치되며 고저항값을 갖는 돌입전류 흡수저항과, 오프상태일 때 상기 돌입전류 흡수저항의 양단자를 쇼트시켜 상용교류가 정류부에 인가되도록 하고 온상태일 때 개방되어 상용교류가 상기 저항을 통하여 정류부에 인가되도록 동작하는 릴레이와, 상기 돌입전류 저지신호가 인가될 때 릴레이를 온상태로 설정하기 위한 릴레이 구동부로 구성된다.

상기 제1 및 제2 인버터 드라이버 각각은 다링톤 접속 트랜지스터로 구성되고, 상기 시동회로는 다링톤 접속 트랜지스터로 이루어지며 상기 단일 시동제어펄스에 따라 턴온되는 드라이버와, 상기 드라이버의 턴온에 따라 상기 제1스위칭 트랜지스터로부터 제1 및 제2 트랜스포머를 통하여 접지로 통하는 경로를 형성하기 위한 제3스위칭 트랜지스터로 구성되어, 상기 설정된 시동제어펄스의 턴온기간이 종료될 때 제1트랜스포머로부터 발생되는 고압의 역기전력에 의해 고압 방전등이 점등되게 한다.

상기한 바와같이 본 발명에서는 고압 방전등의 전자식 안정기에 필요한 제어는 모두 수행하면서도 이에 대한 회로구조를 매우 간단한 구조로 구현하여 제품 경쟁력을 크게 높일 수 있게 되었다.

본 발명은 마이콤과 필수적인 입/출력 검출회로만을 이용하여 고압 방전등과 입력전원의 상태를 인식하고 이에 따라 주파수 제어방식으로 정출력 제어, 돌입전류 제어 및 안정된 시동제어를 극히 간단한 회로 구조로서 실현하였다.

(실시예)

이하에 상기한 본 발명을 바람직한 실시예가 도시된 첨부도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.

첨부된 도 1은 본 발명에 따른 고압 방전등용 전자식 안정기의 회로 구성을 나타낸 것으로, 도시된 바와같이 본 발명의 전자식 안정기는 AC 220V 상용전원에메인 전원 입력부(10)가 접속되어 있다.

상기 메인 전원 입력부(10)는 상용 AC전원이 인가되는 입력단자에 과전류 차단용 퓨우즈(F1)가 직렬접속되고, 퓨우즈(F1)의 타단에 콘덴서(C1)가 병렬접속되어 있으며, 또한 콘덴서(C1)의 후단에는 전자파의 불요복사를 방지하기 위한 전자파 필터(T1)를 거쳐, 전자파 흡수/제거를 위해 2개의 직렬접속된 콘덴서(C2,C3)가 양단자 사이에 병렬접속되어 있다.

이어서 상기 콘덴서(C2,C3)의 양단에는 4개의 다이오드를 이용하여 구성되는 브리지 정류회로(BD1)가 접속되어 AC 입력전압을 전파정류하여 직류전압을 발생한다. 이러한 메인 전원 입력부(10)의 구성은 주지되어 있다.

한편, 퓨우즈(F1)의 후단, 즉 콘덴서(C1)의 양단에는 안정기에 대한 전체적인 제어를 수행하는 마이콤(20)에 대한 직류 구동전압(Vcc)을 공급하기 위한 보조 전원회로(13)가 접속되어 있다.

상기 보조 전원회로(13)는 AC 220V 입력전압을 12V로 강압시키기 위한 강압용 트랜스포머(T3)와, 트랜스포머(T3)에 접속되어 AC-DC 정류하기 위한 브리지 정류회로(BD2) 및 정류된 DC 전압을 안정시키기 위한 3단자 정전압IC(13a)로 구성되어 AC 220V로부터 DC 5V의 마이콤 동작전압(Vcc)을 발생한다. 여기서 콘덴서(C11,C12)는 정류된 DC 전압에 포함된 리플을 제거하기 위한 평활용 콘덴서이다.

또한 보조 전원회로(13)의 출력단에는 저항(R12,R19)으로 이루어진 전압분압회로(14)가 접속되고 분압된 전압값을 마이콤(20)의 기준값으로 제공한다.

이 경우 콘덴서(C2,C3)와 브리지 정류회로(BD) 사이에는 추후에 설명할 돌입전류 저지용 저항(R1)이 삽입되어 있고, 이 저항(R1)의 양단에는 돌입전류 저지회로(12)가 접속되어 있다.

상기 돌입전류 저지회로(12)는 고저항값을 갖는 저항(R1)과, 시스템이 기동이 검출된 경우 돌입전류 저지신호를 발생하는 마이콤(20)과, 오프상태일 때 상기 저항(R1)의 양단자를 쇼트시켜 입력전원이 바로 브리지 정류회로(BD1)에 인가되도록 하고 온상태일 때 개방되어 입력전원이 저항(R1)을 통하여 브리지 정류회로(BD1)에 인가되도록 제어하는 릴레이(RL)와, 마이콤(20)으로부터 돌입전류 저지신호가 인가될 때 콜렉터에 삽입된 릴레이(RL)를 구동하기 위한 트랜지스터(Q5)로 구성된다.

상기 마이콤(20)은 내부에 시스템 제어 프로그램을 기억시키기 위한 프로그램 메모리와, 처리중인 데이터를 일시적으로 보관하기 위한 RAM, 입력되는 아날로그 검출신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 A/D 변환기 등을 일체로 구비한 원칩 마이크로프로세서로 이루어지며, 또한 저항(R10)은 베이스 저항이다.

따라서, 파워 스위치가 온되어 마이콤(20)에 동작전압(Vcc)이 인가되면 마이콤(20)은 시스템이 기동되면서 초기화 루틴에 따라 자동으로 1초 정도 돌입전류 저지신호를 트랜지스터(Q5)로 인가한다. 이에 따라 트랜지스터(Q5)가 온되어 릴레이(RL)가 온상태로 되면 접점이 개방되어 입력전원은 저항(R1)을 통하여 브리지 정류회로(BD1)에 인가된다. 따라서 돌입전류는 저항(R1)에 흡수된다.

한편, 메인 전원 입력부(10)의 후단에는 역률보상회로(11)가 접속되며, 역률보상회로(11)의 후단에는 하프 브리지 방식의 인버터부(30)가 접속되고, 인버터부(30)의 후단에는 고압 방전등(LP)을 구동하기 위한 램프 구동부(40)가 접속되어 있다.

먼저 상기 역률보상회로(11)는 메인 전원 입력부(10)에서 전파 정류를 행할 때 정류된 DC 전압을 배전압으로 변환함과 동시에 역률을 보상하기 위한 것으로, DC 전압출력단자(V1)와 접지 사이에 각각 직렬접속된 콘덴서(C4)와 다이오드(D5) 및 다이오드(D1)와 콘덴서(C5)가 병렬로 접속되고, 콘덴서(C4)와 다이오드(D5)의 접속점과 다이오드(D1)와 콘덴서(C5)의 접속점 사이에 다이오드(D4)가 접속된 구조를 이룬다.

상기 인버터부(30)는 역률보상회로(11)의 DC 전압출력단자(V2)와 접지 사이에 FET로 이루어진 한쌍의 스위칭 트랜지스터(Q1,Q2)가 직렬로 접속되어 있고, 각 스위칭 트랜지스터(Q1,Q2)의 게이트와 소오스 사이에는 트랜지스터 구동용 바이어스 회로가 저항(R2,R3;R5,R7)으로 이루어지고, 각각 저항(R2,R5)에는 스위칭 트랜지스터(Q1,Q2)의 동작속도를 향상시키기 위하여 역방향 다이오드(D3,D8)가 병렬로 접속되어 있다.

상기 램프 구동부(40)는 스위칭 트랜지스터(Q1,Q2)의 접속점(P1)에 출력전류 검출용 CT(Current Transformer)가 결합되는 트랜스포머(T4)의 일측단자가 접속되고, 그의 타단에는 출력 트랜스포머(T5)의 일측단자가 접속되며, 출력 트랜스포머(T5)의 타단에는 직렬로 고압 방전등(LP)이 접속된다.

상기 고압 방전등(LP)에는 출력 트랜스포머(T5)의 인덕터와 직렬공진회로를이루는 공진 콘덴서(C8)가 직렬로 접속되어 있고, 공진 콘덴서(C8)의 타단은 상기 DC 전압출력단자(V2)와 접지 사이에 병렬로 접속된 한쌍의 직렬접속 콘덴서(C6,C10)에 의해 형성되는 중성점(P2)에 접속되어 있다. 또한, 상기 공진 콘덴서(C8)에는 병렬로 방전루트를 형성하기 위한 저항(R6)이 접속되어 있고, 고압 방전등(LP)에도 병렬로 콘덴서(C9)가 접속되어 있다.

또한 상기 마이콤(20)의 출력단자와 인버터부(30) 사이에는 300V의 고전압이 인가되는 스위칭 트랜지스터(Q1,Q2)를 교대로 구동시키기 위한 한쌍의 정류된 DC 전압의 노이즈 필터링과 역률보상을 위한 역률보상회로(11)와, 인버터 드라이버(31a,31b)가 삽입되어 있고, 이들은 각각 다링톤 접속된 트랜지스터(Q4,Q6;Q7,Q9)와 저항(R11,R13)으로 구성되며, 상기 제1인버터 드라이버(31a)의 출력은 저항(R14)과 소자분리용 트랜스포머(T2)를 통하여 제1스위칭 트랜지스터(Q1)의 바이어스 회로에 연결되어 있다. 상기 제1 및 제2 인버터 드라이버(31a,31b)는 마이콤(20)으로부터 출력되는 구형파 제어펄스를 수신/증폭하여 인버터부(30)의 제1 및 제2 스위칭 트랜지스터(Q1,Q2)를 구동하는데 필요한 게이트 구동신호를 발생하는 역할을 한다.

더욱이, 본 발명에서는 안정기를 시동시키기 위한 시동회로(32)가 마이콤(20)의 출력단자와 출력 트랜스포머(T5)의 중간탭 사이에 삽입되어 있다. 상기 시동회로(32)는 다링톤 접속된 트랜지스터(Q8,Q10)와 저항(R16)으로 이루어진 드라이버(32a)와, 상기 드라이버(32a)의 출력이 저항(R15)과 다이오드(D9)의 병렬회로를 거쳐 게이트에 접속되고 드레인이 콘덴서(C7)를 통하여 상기 출력 트랜스포머(t5)의 중간탭에 접속되며 소오스가 접지된 스위칭용 FET(Q3)로 구성되어 있다. 저항(R9)은 바이어스 저항이다.

한편, 마이콤(20)의 입력단자에는 고압 방전관(LP)에 인가되는 출력전압(V3)을 검출하기 위한 출력전압 검출회로(41)와 출력 트랜스포머(T5)에 흐르는 전류를 검출하기 위한 출력전류 검출회로(42)의 제1 및 제2 검출신호가 입력된다.

상기 출력전압 검출회로(41)는 출력 트랜스포머(T5)의 출력과 접지 사이에 삽입되어 전압분압회로를 형성하는 저항(R4,R8)의 접속점으로부터 출력전압(V3)에 비례하는 소정 레벨의 전압을 검출하여 제1검출신호로서 마이콤(20)으로 입력한다.

상기 출력전류 검출회로(42)는 트랜스포머(T4)에 결합되어 출력 트랜스포머(T5)로 흐르는 출력전류에 비례한 소정 레벨의 전류값을 검출하는 CT(Current Transformer)와, 상기 CT에 유기된 고주파 신호를 전파정류하기 위한 브리지 정류회로(BD3)와, 정류된 DC 전압에 포함된 고주파 리플을 제거하기 위한 콘덴서(C13,C15)를 포함하고 있어, CT에 의해 방전등으로 흐르는 전류값을 검출한 뒤 이를 전압값으로 변환하여 마이콤(20)으로 입력한다.

이하에 상기와 같이 구성된 본 발명의 고압 방전용 전자식 안정기의 동작을 상세하게 설명한다.

먼저 안정기에 파워 스위치의 턴온에 따라 상용전원이 인가되면 보조 전원회로(13)를 통하여 발생된 DC 5V 전압이 마이콤(20)에 인가되어 마이콤(20)이 기동된다. 이에 따라 마이콤(20)은 초기화 루틴에 따라 돌입전류 저지신호를 소정시간 동안 발생하여 릴레이 구동용 트랜지스터(Q5)를 턴온시킨다.

그 결과 릴레이(RL)가 온상태로 설정되어 스위치가 개방되면 입력전원은 저항(R1)을 통하여 브리지 정류회로(BD1)에 인가되므로 파워 스위치의 턴온에 따라 초기에 발생되는 돌입전류는 흡수된다.

그후 초기상태를 거쳐 정상상태로 되면 AC 전압은 클로즈된 릴레이(RL)를 통하여 브리지 정류회로(BD1)와 역률보상회로(11)를 거치면서 양파 배전압 정류되어 DC 전압출력단자(V2)에는 220V*1.414≒300V의 DC 전압이 발생된다.

이 상태에서 마이콤(20)은 시동모드에 따라 시동회로(32)의 FET(Q3)를 턴온시키기 위하여 10μs의 구형파 신호를 제1인버터 드라이버(31a)의 트랜지스터(Q7,Q9)를 통하여 출력함과 동시에 트랜지스터(Q8,Q10)에도 10μs의 짧은 구형파 신호를 인가한다.

그 결과 FET(Q3)가 턴온되어 DC 전압출력단자(V2)로부터 300V의 DC 전압이 스위칭 트랜지스터(Q1), 트랜스포머(T4), 출력 트랜스포머(T5)의 중갑탭에 접속된 콘덴서(C7)를 통하여 FET(Q3)로 흐르게 된다.

그후 FET(Q3)에 인가된 구형파 신호가 끝날 때 FET(Q3)는 턴오프되며, 그 결과 트랜스포머(T4)의 권선에 비례한 전압이 고전압의 역기전압으로 발생되어 고압 방전등(LP)의 시동전압으로 인가된다.

그 결과 고압 방전등(LP)은 점등되며, 이에 따라 트랜스포머(T4)를 통하여 출력 트랜스포머(T5)로 전류가 흐르는 것이 출력전류 검출회로(42)의 CT를 통하여 검출됨과 동시에 출력전압 검출회로(41)에 의해 고압 방전등(LP)에 인가되는 출력전압(V3)이 각각 검출되어 마이콤(20)에 입력된다.

마이콤(20)은 출력전압 검출회로(41)와 출력전류 검출회로(42)를 통하여 입력된 제1 및 제2 검출신호에 의해 고압 방전등(LP)에 흐르는 전류와 전압을 동시에 검출하여 방전등의 점등 여부를 판단한다.

판단결과 방전등(LP)이 점등된 것으로 나타나면 마이콤(20)은 인버터부(30)의 제1 및 제2 스위칭 트랜지스터(Q1,Q2)를 수십Khz의 주파수로 교대로 동작시킨다. 이를 위하여 마이콤(20)은 제1스위칭 트랜지스터(Q1)를 턴오프시키기 위해 제1인버터 드라이버(31a)에 대한 제어펄스신호를 차단하고, 제2스위칭 트랜지스터(Q2)를 턴온시키기 위해 제2인버터 드라이버(31b)의 트랜지스터(Q7,Q9)에 제어펄스신호를 인가하며, 설정된 주기별로 제1 및 제2 인버터 드라이버(31a,31b)에 대한 제어펄스를 교대로 인가하는 방식으로 제1 및 제2 스위칭 트랜지스터(Q1,Q2)를 교대로 구동시킨다.

즉, 하프 브리지 방식의 인버터부(30)는 제1스위칭 트랜지스터(Q1)의 게이트에 게이트 구동신호가 입력되면 트랜지스터(Q1)가 턴온되고, 이와 반대로 제2스위칭 트랜지스터(Q2)는 턴오프 상태로 설정되며, 이때 DC 전압출력단자(V2)로부터 300V DC 전압이 인가되어 제1스위칭 트랜지스터(Q1), 트랜스포머(T4), 출력 트랜스포머(T5), 고압 방전등(LP)를 통하여 콘덴서(C8)에 전하의 충전이 이루어지고, 이와 반대로 트랜지스터(Q1)가 턴오프되고 트랜지스터(Q2)가 턴온되면 콘덴서(C8)에 충전된 전하가 방전되면서 고압 방전등(LP), 출력 트랜스포머(T5), 트랜스포머(T4), 제2스위칭 트랜지스터(Q2)를 통하여 전류가 흐르게 된다.

이때 마이콤(20)은 고압 방전등(LP)의 상태나 입력전압의 상태에 따라 고압방전등에 항상 일정한 전압과 전류가 공급될 수 있도록 제어하여 방전등의 수명을 연장하고 고효율의 안정기 동작이 이루어지게 한다.

이를 위해 마이콤(20)은 제1 및 제2 인버터 드라이버(31a,31b)에 인가되는 구동신호의 주기를 가변시키는 주파수 제어방식으로 제어한다.

예를들어, 고입력/고출력 현상이 발생할 때 마이콤(20)은 구동신호의 주기를 짧게, 즉 구동신호의 주파수를 상승시켜서 드라이버(31a,31b)에 구동신호를 인가하면 스위칭 트랜지스터(Q1,Q2)를 통하여 램프 구동부(40)에 인가되는 램프 구동 출력도 상대적으로 주파수가 높아지게 된다. 따라서, 인가되는 출력의 주파수가 상승함에 따라 트랜스포머(T4,T5)의 임피던스도 증가하게 되며, 그 결과 출력전압(V3)은 감소하게 된다.

그러나 만약 고압 방전등(LP)의 말기에 나타나는 임피던스의 증가 현상 또는 저입력/저출력 현상이 발생하면 마이콤(20)은 상기와 반대로 구동신호의 주기를 길게(즉, 주파수를 낮추어)하여 드라이버(31a,31b)에 인가함에 램프 구동부(40)에 인가되는 램프 구동 출력도 상대적으로 주파수가 하강하고 트랜스포머(T4,T5)의 임피던스도 감소하게 되며, 그 결과 출력전압(V3)은 증가하게 된다.

따라서, 본 발명에서는 상기한 간단한 구동신호의 주파수 제어에 따라 항상 고압 방전등(LP)에는 정출력이 인가되게 한다.

또한, 출력전압 검출회로(41)로부터 검출된 제1검출신호가 제로로 나타나는 경우 마이콤(20)은 방전등이 쇼트된 것으로 판단하며, 출력전류 검출회로(42)의 제2검출신호가 제로로 나타나는 경우 방전등이 오픈된 것으로 판단하여인버터부(30)의 동작을 정지시키도록 인버터 드라이버(31a,31b)에 대한 구동신호의 공급을 중단한다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims

고압 방전등용 전자식 안정기에 있어서,

상용교류에 대한 전파정류를 수행하여 DC 메인 구동전압을 발생하는 메인 전원 입력부와,

상기 고압 방전등과 함께 직렬공진회로를 형성하도록 고압 방전등과 직렬로 접속된 제1 및 제2 트랜스포머와 공진 콘덴서 및 상기 DC 메인 구동전압단자와 접지 사이에 삽입되어 상기 공진 콘덴서의 타단을 중성점에 설정하기 위한 한쌍의 직렬접속 콘덴서를 포함하는 램프 구동부와,

상기 램프 구동부를 통하여 고압 방전등에 고주파 구동신호를 교대로 인가하기 위해 하프 브리지 방식의 제1 및 제2 스위칭 트랜지스터를 포함하는 인버터부와,

각각 제어펄스의 수신에 따라 상기 인버터부의 제1 및 제2 스위칭 트랜지스터를 구동하기 위한 게이트 구동신호를 발생하기 위한 제1 및 제2 인버터 드라이버와,

상기 제2트랜스포머를 통하여 제1트랜스포머에 역기전력을 발생시켜 고압 방전등을 시동시키기 위한 시동회로와,

상기 고압 방전등에 인가되는 출력전압을 검출하기 위한 제1검출회로와,

상기 제1트랜스포머에 접속되어 램프 구동부에 흐르는 출력전류를 검출하기 위한 제2검출회로와,

상기 상용교류의 투입에 따라 돌입전류가 메인 전원 입력부의 정류부로 인가되는 것을 저지하기 위한 돌입전류 저지신호를 발생함과 동시에 상기 시동회로에 설정된 기간을 갖는 단일 시동제어펄스를 인가하여 제1트랜스포머로부터 발생되는 고압의 역기전력에 의해 고압 방전등을 점등시키며, 상기 제1 및 제2 검출회로에 의해 얻어진 출력전압과 출력전류에 기초하여 점등상태가 확인되면 상기 제1 및 제2 인버터 드라이버에 고주파 제어펄스를 교대로 인가하여 제1 및 제2 스위칭 트랜지스터를 교대로 동작시키고, 상기 출력전압과 출력전류에 따라 제어펄스의 주파수를 증감시켜 트랜스포머의 임피던스를 변화시킴에 의해 고압 방전등의 구동출력을 일정하게 제어하기 위한 제어수단과,

상기 제어수단으로부터 인가되는 돌입전류 저지신호에 따라 돌입전류가 메인 전원 입력부의 정류부로 인가되는 것을 저지하기 위한 돌입전류 저지회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 고압 방전등용 전자식 안정기.
제1항에 있어서, 상기 제어수단은 검출된 출력전압과 출력전류가 설정된 기준값 보다 클 경우 상기 제어펄스의 주파수를 증가시키고, 출력전압과 출력전류가 설정된 기준값 보다 작은 경우 상기 제어펄스의 주파수를 감소시키는 것을 특징으로 하는 고압 방전등용 전자식 안정기.
제1항에 있어서, 상기 돌입전류 저지회로는

상기 메인 전원 입력부의 정류부 전단에 설치되며 고저항값을 갖는 돌입전류흡수저항과,

오프상태일 때 상기 돌입전류 흡수저항의 양단자를 쇼트시켜 상용교류가 정류부에 인가되도록 하고 온상태일 때 개방되어 상용교류가 상기 저항을 통하여 정류부에 인가되도록 동작하는 릴레이와,

상기 돌입전류 저지신호가 인가될 때 릴레이를 온상태로 설정하기 위한 릴레이 구동부로 구성되는 것을 특징으로 하는 고압 방전등용 전자식 안정기.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 인버터 드라이버 각각은 다링톤 접속 트랜지스터로 구성되고,

상기 시동회로는 다링톤 접속 트랜지스터로 이루어지며 상기 단일 시동제어펄스에 따라 턴온되는 드라이버와, 상기 드라이버의 턴온에 따라 상기 제1스위칭 트랜지스터로부터 제1 및 제2 트랜스포머를 통하여 접지로 통하는 경로를 형성하기 위한 제3스위칭 트랜지스터로 구성되어,

상기 설정된 시동제어펄스의 턴온기간이 종료될 때 제1트랜스포머로부터 발생되는 고압의 역기전력에 의해 고압 방전등이 점등되는 것을 특징으로 하는 고압 방전등용 전자식 안정기.