KR100404624B1 - 전원장치, 그 전원장치를 이용한 전자 안정기, 자기안정식형광램프 - Google Patents

전원장치, 그 전원장치를 이용한 전자 안정기, 자기안정식형광램프 Download PDF

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Abstract

전원장치는 한 쌍의 단자를 가지는 직류전원을 포함한다. 제1 및 제2 스위칭소자는 직류전원의 양 단자사이에 직렬로 연결되어 있다. 공진인덕턴스와 공진커패시턴스를 포함하는 부하회로는, 제1 및 제2 스위칭소자의 스위칭에 의해 발생된 고주파 교류를 수신한다. 불포화 변압기는 부하회로에 연결된 제1 권선과 부하회로에 흐르는 전류에 비례하여 유기된 전압을 발생하는 제2 권선을 가지고 있다. 구동공진회로는 제2 권선의 커패시턴스와 인덕턴스를 포함한다. 구동공진회로는 제1 및 제2 스위칭소자가 번갈아 도전되도록 하는 공진출력을 생산한다. 전원은 방전램프용 안정기에 사용될 수 있다.

Description

전원장치, 그 전원장치를 이용한 전자 안정기, 자기안정식 형광램프{A POWER SUPPLY APPARATUS, AN ELECTRONIC BALLAST USING THE POWER SUPPLY, AND A SELF-BALLASTED FLUORESCENT LAMP}
본 발명은 하프브릿지 인버터와 전원장치를 사용한 전자 안정기, 전원을 포함하는 자기안정식 형광램프로써 사용하기에 적합한 전원장치를 제공하는 것과 관련되어있다.
하프브릿지 인버터를 포함하는 방전램프용 전자 안정기는 일본국 특개평 제 9-190891호 공보에 잘 알려져 있다. 상기 '891출원의 도1에 따르면 안정기는 인덕턴스(L2)를 가진 부하저항과 적어도 하나의 콘덴서(C7,C8,C9), 한 쌍의 스위치소자(T1,T2)를 포함한 하프브릿지 인버터와, 구동신호를 발생시키는 구동소자(AS)로 구성되어있다. 구동회로는 이에 더하여 각각이 스위치 소자들에 연결된 제 1 구동회로(AS1)와 제 2 구동회로(AS2)로 구성되어있다. 제 1 구동회로(AS1)는 부가적인 코일(HW1)과 LC 병렬공진회로(L3,C3)를 구비하고 있다. 제 2 구동회로 (AS2)는 부가적인 코일(HW2)과 LC 병렬공진회로(L4,C4)를 포함하고 있다. 각각의 부가적인 코일 (HW1,HW2)은 부하회로의 한류 인덕턴스(L2)에 자기적으로 결합되어있다.
또 다른 전자안정기는 일본국 특개평 제 10-162983호 공보에 개시되어 있다. 상기 '983출원의 도 1에 따르면, 하프브릿지 인버터는 공진 인덕터(LR)를 포함하는 공진부하저항(16)과 공진 커패시턴스(CR), 한 쌍의 보조 스위치소자(Q1,Q2)로 구성된다. 하프브릿지 인버터의 게이트 구동회로(30)는 공진 인덕터(LR)에 전자기적으로 결합되어 있는 구동인덕터(LD)와 구동 인덕터(LD)에 직접 연결되어 있는 보조 인덕터(32), 한 쌍의 스위치소자(Q1,Q2)의 게이트전압을 고정하기 위한 양방향 전압클램프(36)로 구성되어 있다. 따라서, 단지 하나의 게이트 구동회로(30)만이 한 쌍의 스위치소자(Q1,Q2)들을 조절할 수 있다. 상기의 선행기술 안정기에 따라, 추가코일(HW1,HW2) 또는 구동 인덕터(LD)들은 각각 한류 인덕터(L2) 또는 공진 인덕터(LR)에 자기적으로 결합되어있다.
상기의 예들에서, 상기의 한류 인덕터(L2) 또는 공진 인덕터(LR)는 램프가 작동 중에 있는 동안 높은 공진전압을 가지고 있기 때문에, 온도는 상승한다. 인덕터(L2,LR)의 열이 부가적인 코일(HW1,HW2) 또는 구동 인덕터(LD)에 전도될 때, 이러한 부품의 특성은 변하는 경향이 있다. 그러므로, 부가 코일이나 구동 인덕터의 설계가 힘들다.
더욱이, 상기 코일(HW1,HW2)이나 상기 구동회로(LD)는 정확히 전류제한 인덕터(L2)나 공진 인덕터(LR)에 인접하여 위치되어야 한다. 만약, 이러한 부품들이 전류제한 인덕터(L2)나 공진 인덕터(LR)의 대응하는 위치에 정확히 배열되지 않는다면, 자기적 특성들은 종종 변한다. 전류제한 인덕터(L2)와 공진 인덕터(LR)를 정확하게 위치시키는 것은 어렵다.
본 발명은, 불포화형 변압기의 1차코일을 부하회로에 삽입하여 부하회로에 흐르는 전류에 비례하는 전압을 2차코일에 유기함과 동시에, 그 2차코일의 인덕턴스와 커패시턴스로 구동공진회로를 형성하여 드라이브신호를 얻는 구성으로 구조가 간단하고, 소형이며 염가인 불포화형변압기와, 이것을 이용한 전원장치와, 이러한 전원장치를 이용한 전자안정기 및, 자기안정식 형광램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도1은 본 발명의 실시에 따른 전원장치를 포함한 전자 안정기의 회로도이다.
도2는 본 발명의 실시에 따른 소형 자기안정식 형광램프의 정면도이다.
도3은 도2에서 나타난 소형 자기안정식 형광램프의 확대된 부분 종단면도이다.
도4는 불포화변압기의 제 1실시형태의 정면도이다.
도5는 도4에 도시된 불포화변압기의 부분단면을 가진 확대정면도이다.
도6은 도5에 도시된 불포화변압기의 저면도이다.
도7은 도5에 도시된 불포화변압기 코어의 확대종단면도이다.
도8은 도4에 나타난 불포화변압기의 회로도이다.
도9는 불포화변압기의 제 2실시형태의 플랜지의 저면도이다.
도10은 불포화변압기의 제 3실시형태의 플랜지의 저면도이다.
도11은 불포화변압기의 제 4실시형태의 코어의 확대종단면도이다.
도12는 불포화변압기의 제 5실시형태의 정면도이다.
도13은 도 12에 나타난 불포화변압기의 측면도이다.
도14는 불포화변압기의 제 6실시형태의 정면도이다.
도15는 불포화변압기의 제 7실시형태의 정면도이다.
도16은 불포화변압기의 제 8실시형태의 부분전개 확대정면도이다.
도17은 불포화변압기의 제 9실시형태의 부분전개 확대정면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 형광램프 2 : 전자안정기
3 : 덮개 4 : 램프캡
3a : 투광성 외부전구 3b : 베이스
3c : 분리기 3d : 실리콘접착제
A : 램프덮개 B : 안정기덮개
L1,L2,L3 : 인덕턴스 C1,C3,C4,C5,C6,C7 : 콘덴서
C2 : 평활콘덴서 E1,E2 : 필라멘트
F : 퓨즈 NF : 노이즈 필터
AS : 교류전원 RD : 직류전원
Q1,Q2 : 제1,2스위칭소자 SA : 서지흡수기
LC : 부하회로 BRC : 전파정류회로
DRC : 구동공진회로 NST : 불포화변압기
ST : 기동회로 DL : 방전램프
P,S : 제1코일,2차코일 W1,W2 : 제1권선, 제2권선
CO, COa : 코어 Ln1,Ln2 : 제1,2코일의 인덕턴스
Ln1eq,Ln2eq : 제1,2코일의 등가인덕턴스
ZD1,ZD2 : 제너 다이오드 3a : 외부전구
3b : 베이스 3c : 분리기
3d : 실리콘접착제 4 : 램프캡
F1,F2 : 플랜지 t1,t2,t3 : 접속단자
K : 케이스 Ka : 캡
Kb : 베이스 pl : 돌출부
n : 홈 sp : 봉합부분
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 전원장치는 한 쌍의 단자를 가지는 직류전원으로 구성된다. 제1 스위칭소자와 제2 스위칭소자들은 한 쌍의 직류단자사이에 직렬로 연결되어있다. 공진 인덕턴스와 공진 커패시턴스를 포함하는 부하회로는 제1 스위칭소자와 제2 스위칭소자의 스위칭에 의하여 발생된 고주파 교류를 수신한다. 하나의 불포화 변압기는 부하저항에 연결된 제1코일과 부하회로에 흐르는 전류에 비례하여 유기전압을 발생시키는 2차코일을 가지고 있다. 구동 공진회로는 커패시턴스와 2차코일의 인덕턴스를 포함한다. 구동 공진회로는 제1 스위칭소자와 제2 스위칭소자를 번갈아 도전되도록 하는 공진출력을 발생한다.
발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 전원을 사용하는 전자안정기는 전원장치와 부하회로로서 연결되는 방전램프로 구성된다.
역시 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 자기안정식 형광램프는 전원을 사용하는 전자안정기와 방전램프를 수용하는 덮개로 구성된다.
발명의 상기의 실시형태와 기타 다른 실시형태는 도면과 발명의 상세한 설명에 보다 자세히 설명될 것이다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 전원장치를 포함하는 전자 안정기의 회로도이다. 방전램프용 전자안정기는 100V의 교류전원(AS)을 소비한다. 퓨즈(f)는 회로기판에 형성된다. 노이즈필터(NF)는 정확히 전원(AS)과 정류된 직류전원(RD)사이에 위치하는 제1부분과 정류된 직류전원과 제1 스위칭소자(Q1)사이에 위치하는 제2부분을 가지고 있다. 노이즈필터(NF)는 한 쌍의 스위칭소자(Q1,Q2)를 스위칭함에 의해 생성된 잡음을 줄인다. 노이즈필터(NF)의 제1부분은 콘덴서(C1)와 서지흡수기 (SA)를 가지고 있다. 노이즈필터(NF)의 제2부분은 인덕터(L1)를 가지고 있다.
정류 직류전원(RD)은 평활콘덴서(C2)에 연결된 전파정류회로(BRC)를 포함한다. 제1 스위칭소자(Q1), 즉, N-채널 강화모드 MOSFET는, 단자, 즉, 정류된 직류전원(RD)의 양의 단자에 연결된 드레인을 가지고 있다. 제2스위칭소자(Q2), 즉, P-채널 강화모드 MOSFET 는 단자, 즉, 정류된 직류전원(RD)의 음의 단자에 연결된 드레인을 가지고 있다. 다른 전자소자들, 즉, 인덕터나 저항은 정류된 직류전원(RD)과 스위칭소자(Q1,Q2)사이에 배열될 수 있다.
따라서, 제1스위칭소자와 제2스위칭소자(Q1,Q2)는 서로 상보적으로 결합되어있고, 부하회로(LC)에 고주파 교류를 발생시킬 수 있다. 즉, 구동회로로부터의 구동전압이 각 MOSFET의 소스와 게이트사이에 제공된다, N-채널 MOSFET은 공급전압이 양일 때 작동하고, P-채널 MOSFET는 공급전압이 음일 때 작동한다. 만약 구동전압이 공급되지 않으면, 양 MOSFET들은 OFF상태로 남는다. 그러한 경우에, MOSFET들은 번갈아 작동한다. 결과적으로, 구동회로는 간단하게 되고, 구동회로를 사용하는 안정기는 소형화된다.
직류전원은 배터리일 수 있다. 한 쌍의 스위치소자들은 상보적이거나 같은 타입일 수 있다.
더하여, 방전램프용 전자안정기는 부하회로(LC)와 불포화변압기(NST), 구동공진회로(DRC), 구동회로(DC), 기동회로(ST)로 구성된다.
부하회로(LC)는 공진인덕터(L2)와 직류차단용 콘덴서(C3), 공진콘덴서(C4)를 포함하는 직렬공진회로로 구성된다. 부하회로(LC)는 또한 공진콘덴서(C4)를 따라 병렬로 연결된 부하로서 방전램프(DL)을 포함한다. 콘덴서(C3)와 공진콘덴서(C4)는 공진콘덴서의 역할을 한다. 이러한 경우, 콘덴서(C3)의 충전량이 콘덴서(C4)의 충전량보다 큼에 따라, 공진콘덴서(C4)가 우선적으로 공진콘덴서로서 작동한다. 공진인덕터(L2)의 한쪽 끝은 불포화변압기(NST)의 1차 코일(p)의 한 끝에 연결되고, 나머지 한 끝은 콘덴서(C3)의 한 끝에 연결된다. 공진인덕터(L2)는 또한 한류임피던스로서 작용할 수 있다. 콘덴서(C3)의 다른 끝은 방전램프(DL)의 한 끝에 연결된다. 이러한 실시예에서, 방전램프(DL)는 형광램프이다. 형광램프는 한 쌍의 필라멘트(E1,E2)를 가지고 있다. 필라멘트(E1)의 전원측 단자는 콘덴서(C3)의 다른 끝에 연결된다. 또한, 필라멘트(E2)의 전원측 단자는 제2스위칭소자(Q2)의 드레인에 연결된다. 공진 콘덴서(C4)의 한끝은 필라멘트(E1)의 전원측 단자에 연결되고, 그 다른 쪽 끝은 필라멘트(E2)의 다른 쪽 단자에 연결된다. 필라멘트(E1)의 다른 단자는 어느 것에도 연결되어 있지 않다.
불포화 변압기(NST)는 코어(CO)와 2차 코일(s)및 1차 코일(p)을 구비한다. 도 5에 나타난 코어는 강자성체(페라이트)로 만들어졌고, 드럼형으로 형성되었으며, 코어를 떠나는 자기선로를 가지고 있다. 따라서, 변압기(NST)는 포화되지 않는다.
절연선으로 만들어진 2차 코일(s)은 도 5에 도시된 제2 권선(w2)에 대응하고, 270회 코어(CO)에 감겨있다. 2차 코일(s)의 한 끝은 제1 스위칭소자와 제2 스위칭소자(Q1,Q2)의 소스에 연결된다. 2차 코일(s)의 인덕턴스는 1857μH이다. 부가적으로, 1차 코일(p)이 단락될 때, 2차코일에 등가적으로 존재하는 등가 인덕턴스는 1855μH 이다.
절연선으로 만들어진 1차코일(p)은 도 5에 도시된 제1 권선(w1)에 대응하고, 2차 코일에 10번 감겨있다. 1차코일(p)의 한 끝은 제1 스위칭소자와 제2 스위칭소자 (Q1,Q2)의 소스에 연결된다. 1차코일(p)의 다른 끝은 공진인덕터(L2)의 한 끝에연결된다. 1차코일(p)은 부하회로(LC)에 직렬로 배열되어있다. 1차 코일의 인덕턴스 (Ln1)는 2.1μH이다. 더하여, 2차코일이 단락될 때, 1차코일(p)에 등가적으로 존재하는 등가인덕턴스는(Ln1eq)는 1.2μH이다. Ln2/Ln1의 비는 884이고, Ln2eq/ Ln2의 비는 약 1이다. 상기의 인덕턴스(Ln1와 Ln2, Ln1eq, Ln2eq)는 1V의 전압과 1KHz의 주파수에서 측정된다. Ln2/Ln1의 비는 100 이상일 수 있다. 이러한 경우에, 1차 코일은 공진인덕턴스로 작동하지 않으며, 2차코일(s)은 부하회로의 전류에 비례하는 유기전압을 발생한다. 그러나, Ln2/Ln1의 비가 100 이하일 때, 1차코일(p)의 인덕턴스(Ln1)는 상대적으로 커진다. 결과적으로, 1차코일(p)의 인덕턴스(Ln1)는 점차적으로 공진인덕턴스로 작동하기 시작하여 2차코일은 부하회로에 흐르는 전류에 비례하는 유기전압을 발생할 수 없다. 또한, 2차코일(s)의 유기전압에 공진하는 구동공진회로(DRC)는 구동회로(DC)에 공진출력을 발생시킬 수 없다. 그러므로, Ln2/Ln1의 비는 500과 1000 사이일 수 있다.
Ln2eq/Ln2의 비가 0.5 또는 그 이상일 수 있다. 1차코일이 단락될 때, 2차코일(s)에 직렬로 등가적으로 존재하는 등가인덕턴스(Ln2eq)는 실제적 인덕턴스를 나타낸다. 구동공진회로(DRC)는 커패시턴스와 함께 이러한 인덕턴스를 사용하여 공진한다.
더욱이, 1차코일(p)은 실제적으로 공진인덕턴스로 작동하지 않는 작은 인덕턴스를 가지고 있기 때문에, 1차코일(p)은 부하회로로부터 높은 공진전압을 받지 않는다. 그러므로, 1차코일(p)은 종래의 부가적인 권선으로써 높은 유전강도를 가질 필요가 없다. 1차코일(p)의 인덕턴스의 비가 공진인덕턴스에 비교하여 2%이하인것이 적당하다. 더하여, 불포화 변압기는 부하회로의 공진인덕턴스와 간섭하지 않도록 배열하는 것이 좋다. 이러한 경우, 다른 소자들이, 즉, 콘덴서, 불포화 변압기와 공진인덕턴스 사이에 배열된다면, 소자들은 공진인덕턴스의 간섭으로부터 변압기를 보호할 수 있다.
구동공진회로(DRC)는 불포화 변압기의 2차코일(s)과 병렬로 연결된 콘덴서 (C5)를 포함한다. 2차코일(s)의 유기전압과 콘덴서(C5)의 커패시턴스로 공진하는 구동공진회로(DRC)는 구동회로(DC)에 공급되는 공진출력을 발생한다. 구동공진회로 (DRC)는 2차코일(s)의 인덕턴스(Ln2)와 콘덴서(C5)의 커패시턴스와 직렬공진회로로서 형성된다. 즉, 2차코일(s)이 유기전압을 발생할 때, 2차코일(s)의 등가인덕턴스 (Ln2eq)와 콘덴서(C5)는 직렬로 연결된다. 커패시턴스는 콘덴서의 값일 수도 있고, 스위칭소자의 값, 즉, MOSFET의 게이트와 소스사이의 커패시턴스일 수도 있다.
구동회로(DC)는 큰 커패시턴스를 가진 콘덴서(C6)와 게이트보호회로(GP)로 구성된다. 구동회로(DC)는 스위칭소자(Q1,Q2)에 구동신호를 공급한다. 콘덴서(C6)는 스위칭소자(Q1,Q2)의 게이트와 콘덴서(C5)와 구동공진회로(DRC)의 2차코일(s)사이의 접합사이에 배열된다. 게이트보호회로(GP)는 역극성으로 직렬접속한 제너다이오드(ZD1,ZD2)의 전압비에 의해 설정된 한계 값으로 게이트와 소스간 전압을 고정시킨다.
세 개의 저항들(R1과 R2, R3)을 포함하는 기동회로(ST)는 정류된 직류전원 (RD)을 따라 직렬로 연결되어있다. 저항(R1)의 한 끝은 절연된 직류전원(RD)의 양의 부분에 연결되고, 그 다른 쪽 끝은 제1 스위칭소자(Q1)의 게이트와 구동회로(DC)의 콘덴서(C6)사이의 접합에 연결되어있다. 저항(R2)은 콘덴서(C6)와 병렬로 연결되어있다. 저항(R3)은 제2 스위칭소자(Q2)의 드레인과 소스와 병렬로 연결되어있다. 저항(R3)은 또한 콘덴서(C7)와 병렬로 연결되어있다. 기동회로(ST)는 안정기를 기동시키는 구동신호가 직류전력전압을 분할함에 의해 발생되도록 한다. 더하여, 구동신호는 직류전압소스로부터 전류가 흐르게 하는 제1스위칭소자(Q1)의 구동단자에 공급된다.
부하회로(LC)의 방전램프는 저압 또는 고압 방전램프일 수 있다. 적절한 저압 방전램프는 필라멘트가 가열될 때 열전자를 방출하는 한 쌍의 필라멘트를 가지는 형광램프이다. 가열은 다음과 같이 이루어진다. 공진커패시턴스(C4)는 형광램프에 병렬로 연결된다. 램프가 기동될 때, 전류가 공진커패시턴스(C4)와 공진 인덕턴스(L2)를 통과하여 필라멘트 내부로 흐름에 따라, 필라멘트는 가열된다. 그와 동시에, 공진인덕턴스(L2)는 공진커패시턴스(C4)와 적절히 공진한다. 그래서 램프는 빠르게 빛을 낸다.
상기에 언급된 회로의 작동은 이하에서 설명될 것이다. 정류된 직류전압소스 (RD)로부터의 직류전압은 교류전원(AS)이 ON 될 때 평활콘덴서(C2)에 공급된다. 평활된 직류전압은 제1 및 제2 스위칭소자(Q1,Q2)의 소스 각각과 드레인 사이에 공급된다. 이때, 제1 및 제2 스위칭소자(Q1,Q2)는 스위칭소자의 게이트에 전압이 인가되지 않아 차단된다. 더하여, 정류된 직류전원소스(RD)는 또한 저항(R1과 R2, R3)을 포함하는 직렬회로에 직류전압을 공급하여 전압강하가 각 저항에서 일어난다. 결과적으로, 콘덴서(C6)는 저항(R2)단의 전압강하에 의해 충전된다. 더욱이, 전압강하는 스위칭소자(Q1,Q2) 각각의 게이트와 소스사이에 공급된다. 저항(R2)단 사이의 전압강하가 제1스위칭소자(Q1)의 게이트에 공급될 때, 스위칭소자(Q1)는 ON 된다. 그러나, 제2스위칭소자(Q2)는 여전히 OFF 상태다. 왜냐면 음의 전압이 스위칭소자의 게이트에 공급되기 때문이다.
제1 스위칭소자(Q1)가 ON 될 때, 정류된 직류전력소스(RD)의 직류는 정류된 직류전원소스의 양의 부분과 제1 스위칭소자(Q1)의 드레인과 소스, 불포화 변압기 (NST)의 제1코일, 부하회로(LC), 공진콘덴서(C4), 정류된 직류전원소스(RD)의 음의 부분의 경로를 따라 흐른다. 이와 함께, 공진인덕턴스(L2)를 가지는 직렬공진회로와 콘덴서(C3), 공진콘덴서(C4)가 공진하여, 공진콘덴서(C4)의 전압은 증가되거나 충전된다.
더하여, 1차코일(p)내로 흐르는 전류는 부하회로(LC)의 전류에 비례하여 2차코일(s)내로 전압을 유기한다. 2차코일(s)내에 유기된 전압은 2차코일(s)의 인덕턴스(Ln2)와 콘덴서(C5)의 커패시턴스를 포함하는 구동공진회로(DRC)내에서 공진한다. 공진전압은 계속적으로 스위칭소자(Q1)의 소스와 게이트사이의 전압을 공급한다. 그러므로, 스위칭소자(Q1)는 ON상태로 유지된다. 그러나, 상기의 음의 공진전압이 제2스위칭소자(Q2)의 게이트와 소스사이에 공급되기 때문에, 제2스위칭소자 (Q2)는 여전히 OFF상태로 있다. 그러나, 구동공진회로(DRC)의 공진전압은 공진전압의 다음 반주기사이클동안 반대극성으로 반전한다. 이와 동시에, 제1스위칭소자 (Q1)의 게이트-소스간 전압이 음이 되어, 제1스위칭소자(Q1)는 OFF상태로 바뀐다. 그러나, 제2 스위칭소자(Q2)의 게이트-소스간 전압이 양의 전압으로 반전하기 때문에, 제2 스위칭소자(Q2)는 ON상태로 바뀐다. 따라서, 구동공진회로의 콘덴서의 커패시턴스와 불포화 변압기의 2차코일(s)의 인덕턴스(Ln2)는 제1 스위칭소자(Q1)의 ON 기간을 조절할 수 있다.
더하여, 제1 스위칭소자(Q1)가 OFF로 바뀔 때, 공진인덕턴스(L2)에 저장된 전자기에너지는 전류로서 방출된다. 공진인덕턴스(L2)와 콘덴서(C3), 공진콘덴서 (C4), 다이오드(도시않됨)를 포함한 제2스위칭소자(Q2), 불포화 변압기(NST)의 1차코일(p), 공진인덕턴스(L2)를 포함하는 경로를 통하여 전류가 흐른다. 이 전류가 멈출 때, 공진콘덴서(C4)의 전하는 콘덴서(C3)와 공진인덕턴스(L2), 불포화 변압기(NST)의 제1 코일(p), 제2 스위칭소자(Q2), 공진콘덴서(C4)를 포함하는 반대경로를 통하여 방전한다. 이러한 경우, 제2 코일의 유기전압은 구동공진회로(DRC)내에서 공진하여, 공진전압은 제1스위칭소자(Q1)를 OFF로 바꾸고, 제2스위칭소자 (Q2)를 ON으로 바꾼다. 그러나, 구동공진회로(DRC)의 공진전압은 공진의 다음 반주기동안 다른 극성으로 반전한다. 더욱이, 구동공진회로(DRC)의 공진전압이 한계전압을 넘으면, 초과된 전압은 게이트 보호회로(GP)에 의해 흡수된다.
공진콘덴서(C4)내로 흐르는 전류는 또한 전극의 필라멘트(E2)내로 흘러, 전류는 쉽게 필라멘트를 가열한다. 그러므로, 필라멘트는 쉽게 열전자를 방출한다. 보다 높은 공진전압이 또한 전극(E1,E2)사이에 공급됨에 따라, 부하회로(LC)의 방전램프는 보다 더 쉽게 빛을 낸다. 따라서, 공진인덕턴스(L2)에 저장된 전자기에너지가 방출된 후에, 한번 더, 정류된 직류전원소스(RD)가 부하회로에 전류를 공급한다. 하프브릿지 인버터의 상기의 작동은 계속해서 반복된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 소형 자기안정식 형광램프의 정면도를 나타낸다. 도 3은 도2에 나타난 램프의 확대된 부분 종단면도를 나타낸다. 소형 자기안정식 형광램프는 형광램프(1)와 전자안정기(2), 덮개(3), 램프캡(4)으로 이루어져있다. 형광램프는 세 개의 U형 유리전구를 결합함에 의해 형성된 투광성방전용기, 투광성방전용기의 내벽에 형성된 인층, 한 쌍의 전극, 투광성방전용기를 메운 수은과 희토류가스를 포함하는 이온화 가능한 가스로 구성되어있다. 도 1의 전자안정기는 소형 자기안정식 형광램프 내에 사용된다.
덮개는 그 내부 표면에 확산물질을 가지고 있는 유리로 만들어진 투광성 외부전구(3a)와 플라스틱으로 만들어지고 실리콘 접착제로 외부전구(3a)의 개방된 끝에 고정된 베이스(3b), 외부전구(3a)와 지지대(3b)사이에 위치된 분리기(3c)로 구성되어있다. 실리콘 접착제(3d)로 방전용기를 고정하기 위한 몇 개의 구멍을 가지는 분리기는 또한 실리콘 접착제로 외부전구(3a)의 개방된 끝에 고정되어있다. 따라서, 외부전구(3a)의 내부는 방전용기를 수용하는 램프덮개(A)와 램프에 연결된 안정기 회로를 수용하는 안정기 덮개(B)로 분리된다. 베이스(3b)의 한 끝에 결합된 램프캡(4)은 교류전원과 연결되어있다. 소형 자기안정식 형광램프는 외부전구를 포함하지 않을 수 있다. 더욱이, 램프는 부가적으로 반사기를 구비할 수 있다. 부가적으로, 안정기는 램프로부터 분리될 수 있다.
도 4에서 8을 참조하여, 변압기의 제1의 실시예를 기술한다. 도 4는 불포화 변압기의 정면도를 나타낸다. 도 5는 도 4에 도시된 불포화 변압기의 부분단면을 가진 확대된 정면도이다. 도 6은 도 5에 나타난 불포화 변압기의 저면을 나타낸다.도 7은 도 5에 나타난 불포화 변압기의 코어의 확대된 종단면도를 나타낸다. 도 8은 도 4에 나타난 불포화 변압기의 회로도이다. 도 4에서 도 8까지에 나타난 변압기는 코어(CO)와 플랜지(F1,F2), 제1 접속단자(t1), 제2 접속단자(t2), 제3 접속단자(t3), 제1 권선(w1), 제2 권선(w2), 케이스(K)로 구성된다.
Ni-Zn 강자성체(Ferrite)로 만들어진 코어는 몸체(COa)와 몸체의 반대 끝에 각각 연결된 플랜지(F1,F2)로 구성되었으며, 드럼형상을 하고 있다. 도 5에 나타난 것처럼, 절연체로 만들어진 플랜지(F1)에는 제1접속단자(t1)와 제2 접속단자(t2), 제3 접속단자(t3)의 각각의 한 끝이 박혀있다. 또한 절연체로 만들어진 플랜지(F2)는 몸체(CO1)의 반대편에 위치한다. 플랜지(F1,F2)는 권선(w1,w2)의 유도기 역할을 한다. 상기에 언급한 제2 코일(s)에 대응하는 권선(w2)은 폐쇄된 자기경로를 형성하는 재래의 링코어와 비교하여 코어에 감기가 쉽다. 더욱이, 코어는 작동 중에 포화되지 않으므로, 제2전압은 제2권선(w2)을 통하여 흐르는 전류에 비례하여 발생한다.
코어(COa)의 자기경로는 코어와 둘레영역에 형성될 수 있다. 특히, 자기경로는 단독으로 코어내부에 형성되지 않는다. 그러므로, 코어는 실질적으로 포화되지 않는다. 코어는 좋은 고주파 특성을 가진 강자성체(Ferrite)로 만들어질 수 있다.
도 6에 도시된 것처럼, 제1 및 제2 접속단자(t1,t2)는 도전성 핀으로 만들어졌으며, 플랜지(F1)의 반대편에 배치된다. 더하여, 제3 접속단자(t3)는 두 개의 단자(t1,t2)사이 중간영역에 배치된다. 특히, 세 개의 단자(t1,t2,t3)들은 플랜지 (F1)상에서 삼각형을 이룬다. 더욱이, 세 개의 단자(t1과 t2,t3)는 회로기판상의구멍에 삽입되고 기판에 납땜된다. 따라서, 접속단자(t1과 t2,t3)는 다른 전기소자들에 연결될 수 있고, 기판에 의해 고정된다. 더욱이, 제2접속단자(t2)가 제2권선 (w2)의 한 끝과 제1 권선(w1)의 한 끝에 연결될 때, 제1 및 제2 권선(w1,w2)은 직렬로 연결되어 권선(w1,w2)의 극성이 잘못될 수 없다. 더하여, 제1 및 제2 접속단자(t1,t2)는 케이스(K)로부터 뻗어나간 단자로서 도 4에 나타난 것처럼 구부러져 분리되어있다. 그러나, 제3 접속단자(t3)는 쭉 뻗어나간 도전성 핀으로 만들어졌다.
도전성 핀은 길게 형성될 수 있다. 각 도전성 접속단자는 회로기판 위에 적재되기 위해서 평평한 형상을 할 수 있다. 나아가, 각 도전성 접속단자는 도전성 핀 없이 형성될 수 있다. 예를 들면, 단자들이 플래지로부터 만들어진 돌출된 부분에 감겨진 제1 및 제2 권선의 끝을 구성할 수 있다.
절연선으로 만들어진 제2 권선은 쉽게 코어의 중심(COa)에 감겨질 수 있다. 왜냐하면 코어가 재래식 링 코어가 아니기 때문이다. 부가적으로, 제2권선(w2)의 양끝은 각각 제1 및 제2 접속단자(t1,t2)에 뻗어나가며 납땜된다. 제2 권선(w2)은 상대적으로 많이 감겨있어, 인덕턴스는 상대적으로 크다. 상기 제1 코일에 대응하는 제1 권선의 인덕턴스는 상대적으로 작다.
절연선으로 만들어진 제1 권선(w1)은 여전히 쉽게 제2 권선(w2)상에 감겨있다. 제1 권선(w1)의 끝은 각각 제2 접속단자와 제3 접속단자(t2,t3)에 고정된다. 제1 권선(w1)은 제2 권선(w2)에 비해 많이 감겨있지 않다. 제1권선(w1)의 한 끝은 제2 접속단자(t2)를 제2 권선(w2)의 한 끝과 공유한다. 따라서, 변압기는 작아질수 있다. 제1 및 제2 권선(w1,w2)은 절연종이에 의해 분리될 수 있다.
플라스틱으로 만들어진 케이스는 코어와 제1 및 제2 권선(w1,w2)을 수용하는 캡(Ka)과 접착제를 사용해 플랜지(F1)의 밑면에 고정된 베이스(Kb)를 포함한다. 베이스(Kb)의 옆면은 캡(Ka)에 접착되어 있다. 더하여, 베이스는 단자(t1과 t2,t3)가 통하는 구멍을 가지고 있다. 또한, 움푹들어간 곳(r)이 각각의 접속단자(t1과 t2,t3)와 권선(w1,w2)사이의 연결부 주위에 형성되어있다.
도 9에서 도 17까지는 변압기의 2번째에서 9번째까지의 실시예를 나타낸다. 비슷한 참조부호가 제1실시예의 동일 또는 대응하는 소자를 나타낸다. 그러므로, 상기 구조의 상세한 설명은 생략한다.
도 9는 제2실시예에 따른 불포화 변압기의 플랜지의 저면도를 나타낸다. 제1 과 제2실시예 사이의 차이는 제2실시예에서는 홈(n)이 접속단자(t1과 t2,t3)에 인접한 플랜지(F1)의 옆면에 형성된다는 것이다. 홈들은 접속단자(t1과 t2,t3)의 끝을 유도하기에 유용하다.
도 10은 제3실시예에 따른 불포화 변압기의 플랜지의 저면도를 나타낸다. 이러한 실시예에서, 돌출부(pl)는 접속단자(t1과 t2,t3)에 인접한 플랜지(F1)의 옆면에 형성된다. 돌출부(pl)는 또한 접속단자(t1과 t2,t3)의 끝을 유도하기에 유용하다.
도 11은 제4실시예에 따른 불포화 변압기의 코어의 확대된 종단면도를 나타낸다. 이러한 실시예에 따라, 코어(CO')는 막대로 만들어졌고 플라스틱으로 만들어진 한 쌍의 플랜지는 막대기의 양끝에 배치된다.
도 12는 제5실시예에 따른 불포화 변압기의 정면도를 나타낸다. 도 13은 도 12에 도시된 불포화 변압기의 측면도를 나타낸다. 이 실시예는 각 접속단자(t1과 t2,t3)의 길이가 같다는 점에서 제1실시예와 차이가 있다. 더구나, 세 개의 접속단자(t1과 t2,t3)는 같은 평면상에 배치된다.
도 14는 제6실시예에 따른 불포화 변압기의 정면도를 나타낸다. 이러한 실시예에서, 제1 및 제2 접속단자는 직선이며 같은 길이를 가지고 있다.
도 15는 제7실시예에 따른 불포화 변압기의 정면도를 나타낸다. 불포화 변압기의 세 개의 접속단자(t1과 t2,t3)는 테잎을 서로 연결시키는 봉합부분에 의해 한 쌍의 테잎 사이에 고정된다. 변압기를 가진 테잎들은 몇 개의 봉합부분(sp)을 가지는 회로기판 상에 접속단자를 배치시키기 위해 자동삽입기안에 적재되어있다. 이러한 경우, 자동 삽입기는 적절히 변압기의 단자들을 회로기판상의 구멍(도시되지 않음)에 삽입시킬 수 있다.
도 16은 제8실시예에 따른 불포화 변압기의 부분단면을 가진 확대된 정면도를 나타낸다. 이러한 실시예에서, 재래식 변압기가 사용되어질 수 있다. 제 1권선(w1)은 재래식 변압기의 제 2권선(w2)둘레의 케이스(K)의 바깥 면에 더 감겨져 있고, 접착되어 있다. 결선(w1)의 한 끝은 제 2접속단자(t2)에 연결되어있고, 다른 한 끝은 제 3접속단자(t3)에 연결되어있다.
도 17은 제 9실시예에 따른 불포화 변압기의 부분단면을 가진 확대된 정면도를 나타낸다. 재래식 인덕턴스 코일은 본 실시예에서 제1 권선으로 사용된다. 더하여, 제1 권선(w1)은 재래식 인덕턴스 코일상에 감겨있다. 제1 권선(w1)은 테잎(도시되지 않음)에 의해 고정된다. 제1 및 제2 권선(w1,w2)의 접속단자는 제 8실시예와 같이 배치된다.
본 발명에 의하면, 구조가 간단하고, 소형이며, 염가인 불포화 변압기로 구성된 전원장치를 제공함으로써, 전체적으로 소형이며, 저가의 전원장치를 얻을 수 있으며, 이러한 전원장치를 사용한 전자안정기와 자가안전 형광램프를 제공한다.

Claims (9)

  1. 한 쌍의 단자를 가진 직류전원과;
    상기 직류전원의 상기 단자 쌍 사이에 직렬로 연결된 제1 및 제2스위칭소자와;
    공진인덕턴스및 공진커패시턴스를 포함하며, 상기 제1 및 제2 스위칭소자의 스위칭에 의해 발생된 고주파 교류를 수신하는 부하회로와;
    상기 부하회로에 연결된 제1 권선과, 상기 부하회로에 흐르는 전류에 비례하는 유기전압을 발생하는 제2 권선을 가지는 불포화 변압기; 및,
    커패시턴스와 상기 제2 권선의 인덕턴스를 포함하며, 상기 제1 및 제2 스위칭소자에 인가되어 상기 제1 및 제2 스위칭소자가 번갈아 도전되도록 하는 공진출력을 생산하는 구동공진회로로 구성된 전원장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 불포화 변압기의 상기 제1 권선의 인덕턴스가 상기 부하회로의 상기 공진 인덕턴스의 인덕턴스 보다 작은 전원장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 불포화 변압기의 Ln2/Ln1 의 비가 100 이상이며, Ln2는 상기 불포화 변압기의 상기 제2 권선의 인덕턴스이고, Ln1은 제1 권선의 인덕턴스인 전원장치.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 불포화 변압기의 Ln2δ/Ln2 의 비가 0.5 이상이며, 상기 Ln2δ는 상기의 제1 권선이 단락될 때 상기 제2 권선에 등가적으로 존재하는 등가인덕턴스인 전원장치.
  5. 제 1항, 제 2항, 또는 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 스위칭소자가 상보적 MOSFET 스위칭소자인 전원장치.
  6. 제 1항, 제 2항, 또는 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스위치소자가 전계효과 트랜지스터이고, 상기 구동공진회로의 커패시턴스가 상기 스위칭소자의 게이트-소스간 커패시턴스를 포함하여 구성되는 전원장치.
  7. 삭제
  8. 한 쌍의 단자를 가지는 직류전원과,
    상기 직류전원의 상기 단자쌍 사이에 직렬로 연결된 제1 및 제2 스위칭소자와,
    공진인덕턴스와 공진커패시턴스를 포함하고, 상기 제1 및 제2 스위칭소자들의 스위칭에 의해 발생된 고주파 교류를 수신하는 부하회로와,
    상기 부하회로에 연결된 제1 권선과 상기 부하회로에 흐르는 전류에 비례하여 유기전압을 발생하는 제2 권선을 가지는 불포화 변압기 및,
    상기 제2 권선의 커패시턴스와 인덕턴스를 포함하고, 상기 제1 및 제 2스위칭소자에 인가되어 상기 제1 및 제2 스위칭소자를 번갈아 도전되도록 하는 공진출력을 생산하는 구동공진회로를 포함하여 구성되는 전원장치; 및
    상기 부하회로에 연결된 방전램프를 포함하여 구성되는, 전원장치를 이용한 전자안정기.
  9. 한 쌍의 단자를 가지는 직류전원과,
    상기 직류전원의 상기 단자쌍 사이에 직렬로 연결된 제1 및 제2 스위칭소자와,
    공진인덕턴스와 공진커패시턴스를 포함하고, 상기 제1 및 제2 스위칭소자들의 스위칭에 의해 발생된 고주파 교류를 수신하는 부하회로와,
    상기 부하회로에 연결된 제1 권선과 상기 부하회로에 흐르는 전류에 비례하여 유기전압을 발생하는 제2 권선을 가지는 불포화 변압기 및,
    상기 제2 권선의 커패시턴스와 인덕턴스를 포함하고, 상기 제1 및 제 2스위칭소자에 인가되어 상기 제1 및 제2 스위칭소자를 번갈아 도전되도록 하는 공진출력을 생산하는 구동공진회로를 포함하여 구성되는 전원장치; 및
    상기 부하회로에 연결된 방전램프를 포함하여 구성되는 전원장치를 이용한 전자안정기; 및
    상기 방전램프 및 상기 전자안정기를 수납하는 덮개를 포함하여 구성되는 자기안정식 방전램프.
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