KR100375696B1 - 방전등용 안정기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방전등용 안정기에 관한 것으로, 2개의 스위칭소자를 교번적으로 스위칭동작시켜 생성한 고주파 전압을 이용하여 방전등을 점등시키는 방전등용 안정기에 있어서, 상기 고주파 전압이 인가되는 스위칭트랜스의 1차 권선과, 상기 1차 권선에 고주파 전압이 인가됨에 따라 생성된 역기전압에 의해 상기 2개의 스위칭소자를 교번적으로 스위칭동작시키는 스위칭트랜스의 2차 권선과, 상기 2차 권선에 생성되는 역기전압을 안정화시키는 안정화수단을 포함하여 구성되어, 방전등 점등시와 방전등이 점등된 다음에 방전등의 전압 및 전류의 차이로 인해 방전등의 공진주파수가 변동되는 것을 방지함으로써 음향적 공진 현상 및 플리커 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 방전등의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.

Description

방전등용 안정기{BALLAST FOR DISCHARGE LAMP}
본 발명은 방전등의 기동장치로서 사용되는 방전등용 안정기에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 메탈등, 나트륨등과 같은 고압 방전등의 점등시 발생되는 음향적 공진 현상 및 플리커 현상을 방지하는 방전등용 안정기에 관한 것이다.
종래의 방전등용 안정기는, 방전등의 점등시와 방전등이 점등된 다음에 방전등의 전압 및 전류 차이가 발생하고 이로 인해 방전등의 공진주파수가 변화하므로 음향적 공진 현상 및 플리커 현상이 발생되는 문제점이 있었다.
특히, 동일 회사 제품의 방전등이라 하더라도 방전등 고유의 전압특성이나 전류특성이 조금씩 차이가 나는데, 이러한 차이에 의해 방전등의 공진주파수가 자꾸 변화하므로 음향적 공진 현상 및 플리커 현상을 방지하기가 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 방전등 점등시와 방전등이 점등된 다음에 방전등의 전압 및 전류 차이로 인해 방전등의 공진주파수가 변동되는 것을 방지함으로써 음향적 공진 현상 및 플리커 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 방전등의 수명을 연장할 수 있는 방전등용 안정기를 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고, 본 발명의 또 다른 목적은, 방전등 고유의 전압특성 및 전류특성이 다르더라도 방전등의 공진주파수를 일정하게 유지시켜 음향적 공진 현상 및 플리커 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 방전등의 수명을 연장할 수 있는 방전등용 안정기를 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방전등용 안정기는, 2개의 스위칭소자를 교번적으로 스위칭동작시켜 생성한 고주파 전압을 이용하여 방전등을 점등시키는 방전등용 안정기에 있어서, 상기 고주파 전압이 인가되는 스위칭트랜스의 1차 권선과, 상기 1차 권선에 고주파 전압이 인가됨에 따라 생성된 역기전압에 의해 상기 2개의 스위칭소자를 교번적으로 스위칭동작시키는 스위칭트랜스의 2차 권선과, 상기 2차 권선에 생성되는 역기전압을 안정화시키는 안정화수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 안정화수단은, 상기 1차 권선에 고주파 전압이 인가됨에 따라 역기전압이 생성되는 제어용 권선과, 상기 제어용 권선에 생성된 역기전압을 반파정류하는 다이오드와, 상기 다이오드에 의해 반파 정류된 역기전압을 입력받아 소정의 충방전시정수에 의해 충방전하는 충방전회로와, 상기 충방전회로의 전압값에 따라 스위칭동작하여 상기 2차 권선에 생성되는 역기전압을 제어하는 트랜지스터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 방전등용 안정기의 회로도,
도 2는 본 발명에 따른 스위칭트랜스의 개략적인 구조도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 교류-직류변환부 20 : 기동부
30 : 제1스위칭제어부 40 : 제2스위칭제어부
50 : 방전등구동부 60 : 안정화부
Q1, Q2 : 스위칭소자
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 방전등용 안정기의 회로도로서, 본 발명에 따른 방전등용 안정기는, 교류-직류변환부(10)와, 기동부(20), 제1스위칭제어부(30), 제2스위칭제어부(40), 방전등구동부(50) 및, 안정화부(60)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 교류-직류변환부(10)는 외부로부터 입력된 교류전원을 직류전원으로 변환하여 공급하는 것으로, 브릿지 다이오드(BD)와, 평활용 콘덴서(C2)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 기동부(20)는 상기 교류-직류변환부(10)로부터 직류전압이 인가되면 기동신호를 출력하는 것으로, 저항(R1, R2)과, 콘덴서(C3) 및, 다이악(DA)을 포함하여 구성되어 있다.
상기 제1스위칭제어부(30) 및 제2스위칭제어부(40)는 상기 기동부(20)로부터기동신호가 출력되면 제1스위칭소자(Q1)와 제2스위칭소자(Q2)를 교번적으로 스위칭동작시켜 방전등구동부(50)에 고주파 전압을 공급하는 것으로, 스위칭트랜스의 2차 권선(T1-a, T1-b)과, 저항(R3, R4), 다이오드(D1, D2) 및, 제너다이오드(Z1, Z2)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 방전등구동부(50)는 상기 제1스위칭소자(Q1) 및 제2스위칭소자(Q2)의 스위칭동작에 의해 공급된 고주파 전압을 입력받아 방전등(51)을 점등시키는 것으로, 스위칭트랜스의 1차 권선(T1-c)과, 인덕터(T2, T3), 콘덴서(C4∼C9), 다이오드(D6, D8, D9)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 안정화부(60)는 상기 제1스위칭소자(Q1) 및 제2스위칭소자(Q2)의 스위칭동작에 의해 방전등구동부(50)로 공급되는 고주파 전압에 따라 상기 제1스위칭제어부(30) 및 제2스위칭제어부(40)의 2차권선(T1-a, T1-b)에 유기되는 역기전압을 안정화시키는 것으로, 스위칭트랜스의 제어용 권선(T1-d)과, 다이오드(D7), 저항(R7), 콘덴서(C10) 및, 트랜지스터(Q3)를 포함하여 구성되어 있다.
그리고, 본 발명에 따른 스위칭트랜스는 도 2에 도시된 바와 같이, 스위칭트랜스의 제어용 권선(T1-d)이 스위칭트랜스의 1차 권선(T1-c)과 2차 권선(T1-a, T1-b)에 겹치면서 1차 권선(T1-c)과 2차 권선(T1-a, T1-b)의 내측에서 자성코어(70)에 권회되어 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 방전등용 안정기의 작용 및 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.
사용자가 방전등 스위치(SW)를 '온'시키면 외부로부터 공급되는 교류전원이돌입방지용 저항(NTC)과, 퓨즈(F), 노이즈제거용 트랜스(LFT) 및, 콘덴서(C1)을 통해 교류-직류변환부(10)의 브릿지 다이오드(BD)로 입력된다.
상기 브릿지 다이오드(BD)는 교류전원을 전파정류하여 평활용 콘덴서(C2)로 출력하고, 평활용 콘덴서(C2)는 상기 전파정류된 직류전원을 평활시킨 다음 역률 개선용 인덕터(21)를 통해 공급한다.
이때, 기동부(20)의 콘덴서(C3)에 상기 역률 개선용 인덕터(21) 및 저항(R1)을 통해 입력된 직류전압이 충전되고, 이 충전된 전압이 다이악(DA)의 구동용 전압을 넘는 순간 상기 다이악(DA)이 도통되면서 기동신호 즉, '하이'레벨의 전압신호가 제2스위칭소자(Q2)의 게이트단으로 인가되어 제2스위칭소자(Q2)를 턴온시킨다.
상기와 같이 제2스위칭소자(Q2)가 턴온되면 상기 역률 개선용 인덕터(21)를 통해 공급되는 전류가 방전등구동부(50)의 콘덴서(C5, C6, C4)와, 인덕터(T2), 스위칭트랜스의 1차 권선(T1-c) 및, 제2스위칭소자(Q2)를 통해 흐르게 된다.
그리고, 상기 콘덴서(C5, C6)의 충전이 완료되면, 스위칭트랜스의 1차 권선(T1-c)의 전류흐름이 차단되면서 스위칭트랜스의 2차 권선(T1-a)에 역기전압이 발생되고, 이 역기전압에 의해 제1스위칭소자(Q1)가 턴온된다.
상기와 같이 제1스위칭소자(Q1)가 턴온되면 상기 역률 개선용 인덕터(21)를 통해 공급되는 전류가 다이오드(D6)와, 제1스위칭소자(Q1), 스위칭트랜스의 1차 권선(T1-c), 인덕터(T2) 및, 콘덴서(C4, C5, C6)를 통해 흐르게 된다.
그리고, 상기 콘덴서(C6)의 충전이 완료되면, 스위칭트랜스의 1차 권선(T1-c)의 전류흐름이 차단되면서 스위칭트랜스의 2차 권선(T1-b)에 역기전압이 발생되고, 이 역기전압에 의해 제2스위칭소자(Q2)가 턴온된다.
즉, 콘덴서(C6)의 충전에 의해 스위칭트랜스의 2차 권선(T1-a, T1-b)에 교번적으로 역기전압이 발생되면서 제1스위칭소자(Q1)와 제2스위칭소자(Q2)가 교번적으로 스위칭동작을 반복하게 되어 고주파 전압이 방전등구동부(50)로 공급되는 것이다.
이때, 상기 제1스위칭소자(Q1)와 제2스위칭소자(Q2)의 게이트단에 접속된 저항(R3, R4) 및 제너다이오드(Z1, Z2)에 의해 제1스위칭소자(Q1)와 제2스위칭소자(Q2)의 게이트단에 과전류 및 과전압이 인가되는 것을 방지함으로써, 제1스위칭소자(Q1)와 제2스위칭소자(Q2)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 제1스위칭소자(Q1)과 제2스위칭소자(Q2)의 소스단에는 다이오드(D3, 34)와 전류감쇠용 저항(R5, R6)이 접속되어 있어, 제1스위칭소자(Q1)과 제2스위칭소자(Q2)가 턴온되는 순간에는 상기 다이오드(D3, D4)를 통해 전류를 공급하고 제1스위칭소자(Q1)과 제2스위칭소자(Q2)가 턴온된 다음에는 상기 전류감쇄용 저항(R5, R6)를 통해 상기 방전등구동부(50)로 공급되는 전류를 제한함으로써 플리커 현상을 방지할 수 있다.
한편, 상기와 같이 제1스위칭소자(Q1)과 제2스위칭소자(Q2)의 스위칭동작에 의해 방전등구동부(50)로 인가되는 고주파 전압의 주파수가 방전등구동부(50)의 인덕터(T2)와 콘덴서(C4)로 이루어진 공진회로의 공진주파수와 같아지는 순간에 콘덴서(C4)의 양단에 고전압이 발생되어 방전등(51)이 점등된다.
상기와 같이 방전등(51)이 점등된 다음에는 방전등(51)의 전압특성이나 전류특성이 다르므로, 공진주파수가 변화하기 시작하는데, 안정화부(60)가 상기 공진주파수를 일정하게 유지시켜서 음향적 공진 현상이나 플리커 현상이 발생되지 않도록 한다.
즉, 상기 공진주파수에 따라 안정화부(60)의 제어용 권선(TI-d)에 역기전압이 유기되고, 상기 역기전압은 다이오드(D7)에 의해 반파 정류된 다음 저항(R7)을 통해 콘덴서(C10)에 충전됨에 따라, 상기 공진주파수의 반사이클마다 콘덴서(C10)가 충전된다.
상기와 같이 콘덴서(C10)가 충전되면 트랜지스터(Q3)가 턴온됨에 따라 스위칭트랜스의 2차 권선(T1-a, T1-b)에 유기되는 역기전압이 감소되어 제1스위칭소자(Q1) 및 제2스위칭소자(Q2)를 통해 흐르는 전류의 흐름이 변화한다.
따라서, 상기 저항(R7)와 콘덴서(C10)로 이루어진 충방전회로의 충방전시정수를 조절하여 공진주파수를 음향적 공진이 일어나지 않는 대역에 고정시켜 놓으면 방전등(51)의 전압특성 또는 전류특성이나 입력전압이 변동하더라도 음향적 공진 현상 및 플리커 현상이 발생하지 않는다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은, 방전등 점등시와 방전등이 점등된 다음에 방전등 전압특성 및 전류특성의 차이로 인해 방전등의 공진주파수가 변동되는 것을 방지함으로써 음향적 공진 현상 및 플리커 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 방전등의 수명을 연장할 수 있다.
또한, 방전등 고유의 전압특성 및 전류특성에 상관없이 방전등의 공진주파수를 일정하게 유지시켜 음향적 공진 현상 및 플리커 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 방전등의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 고주파 전압이 인가되는 스위칭트랜스의 1차 권선과, 상기 1차 권선에 고주파 전압이 인가됨에 따라 생성된 역기전압에 의해 상기 2개의 스위칭소자를 교번적으로 스위칭동작시키는 스위칭트랜스의 2차 권선과, 상기 1차 권선에 고주파 전압이 인가됨에 따라 역기전압이 생성되는 제어용 권선과, 상기 제어용 권선에 생성된 역기전압을 반파정류하는 다이오드와, 상기 다이오드에 의해 반파 정류된 역기전압을 입력받아 소정의 충방전시정수에 의해 충방전하는 충방전회로와, 상기 충방전회로의 전압값에 따라 스위칭동작하여 상기 2차 권선에 생성되는 역기전압을 제어하는 트랜지스터를 포함하여 구성된 방전등용 안정기에 있어서,
    상기 제어용 권선은, 상기 1차 권선과 2차 권선의 내측에서 자성코어에 권회되어 있는 것을 특징으로 하는 방전등용 안정기.
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