KR100426647B1

KR100426647B1 - 음극예열전류 제어회로를 내장한 전자식 안정기

Info

Publication number: KR100426647B1
Application number: KR10-2001-0053165A
Authority: KR
Inventors: 최성택
Original assignee: (주)라인
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2004-04-14
Also published as: KR20010088753A

Abstract

본 발명의 전자식 안정기는, 입력 교류신호를 정류하여 직류전압을 공급하는 정류 및 평활화부(200)와, 정류 및 평활화부로부터 인가되는 전압을 공급받아 주어진 공진주파수로 발진하여 램프를 점등시키는 점등부(600)와, 정류 및 평활화부로부터의 정류된 전압을 인가받아 점등부의 공진을 일으키는 인버터부(400)와, 인버터부의 초기 시동을 행하는 시동회로부(300)를 포함하는 전자식 안정기에서, 인버터부(400)의 트리거 소자(Q1)(Q2)의 어느 하나에 접속되는 스위칭 소자(Q3)와, 스위칭 소자(Q3)의 제어단에 접속되는 정전압 다이오드(D11)와, 드라이브 트랜스의 2차측이나 3차측 권선(T2, T3)에 접속되며 그 접속점이 정전압 다이오드에 접속되는 분압 저항(R7, R8)으로 구성되는 음극예열전류 제어회로부(500)를 더 포함함으로써, 분압저항(R7, R8)으로 검출되는 출력측 분압 전압이 다이오드(D11)의 브레이크 다운 전압 이상의 과전압일 경우, 스위칭 소자(Q3)를 동작시켜 어느 하나의 트리거 소자(Q1, Q2)의 게이트 공급전압을 제어하게 되고, 램프에 접속된 공진용 콘덴서(C12) 양단의 공진전압을 낮춰 형광램프의 필라멘트의 음극예열전류를 제어하며 램프를 소프트 스타트시키는 것을 특징으로 한다.

Description

음극예열전류 제어회로를 내장한 전자식 안정기{ELECTRONIC BALLAST WHICH COMPRISING A CONTROL CIRCUIT OF CATHODE PRE-HEATING CURRENT THEREIN}

본 발명은 형광등용 전자식 안정기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 형광램프의 음극예열전류 제어회로를 내장하는 전자식 안정기에 관한 것이다.

전자식 안정기는 안정기에 시동용 소자를 포함시킨 것으로, 그 스위칭 작용이나 전극 가열용 권선으로 전극을 예열하고 스위칭 회로의 스위칭 작용으로 램프를 시동시키며, 점등 중에는 램프 전류 및 전극 가열용 권선에 의해 전극이 가열되는 회로방식에 사용되는 안정기로서, 자체의 LC 공진회로에 의해 발진되는 자려식과, 별도의 발진기를 사용하는 본 발명에 관한 타려식이 있다.

전자식 안정기는 재래식 안정기보다 여러 가지 장점이 있으나, 전압변동 및 서지 전압에 약하다는 문제점이 있어 보호회로를 내장하게 되어 있으나, 그럼에도 불구하고 점등시의 높은 전압으로 인하여 시동시에 대한 특별한 대책이 필요하다.

또한 형광램프는 자주 점멸할 경우 램프수명이 짧아진다. 이는 점등 초기에 필라멘트의 전자물질이 충분히 (예를들어 110℃까지) 가열되지 못하는 상태에서 방전을 하게 되므로 전자 물질이 비산되어 램프가 빨리 흑화되고 수명이 짧아지게 되는 것이다.

그러나 KSC 8100에 규정한 램프 전류 및 음극예열전류가 규정치 이내일 경우에는 현저한 램프 수명 변화 및 단시간 흑화는 발생하지 않는다. 음극예열전류를 규정치 이내로 제어하기 위해서는 IC를 이용한 제어방식이 사용되고 있으나, 이는 회로가 복잡하고 단가가 비싸다는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 회로가 간단하고 단가가 저렴하면서도 음극예열전류를 확실하게 제어할 수 있는 형광램프용 전자식 안정기를 제공하는 것이다.

본 발명의 추가의 목적이나 효과는, 첨부한 도면을 참고하여 기술한 이하의 발명의 상세한 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 전자식 안정기의 회로도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 입력전원 공급부 200 : 정류 및 평활화부

300 : 시동회로부 400 : 인버터부

500 : 음극예열전류 제어회로부 600 : 점등부

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자식 안정기는, 입력 교류신호를 정류하여 직류전압을 공급하는 정류 및 평활화부(200)와, 상기 정류 및 평활화부로부터 인가되는 전압을 공급받아 주어진 공진주파수로 발진하여 램프를점등시키는 점등부(600)와, 상기 정류 및 평활화부로부터의 정류된 전압을 인가받아 상기 점등부의 공진을 일으키는 인버터부(400)와, 상기 인버터부의 초기 시동을 행하는 시동회로부(300)를 포함하며, 상기 점등부(600)는, 공진용 커패시터(C12, C5, C6)와 인덕터(L2)를 포함하며, 상기 인버터부(400)는, 일측 권선이 상기 공진용 인덕터(L2)와 전기적으로 접속된 드라이브 트랜스(T1, T2, T3)와, 상기 드라이브 트랜스의 2차측이나 3차측 권선들의 통전 여부에 의해 온/오프되며 상기 점등부의 공진회로를 트리거링하여 고주파 출력을 생성하도록 하는 트리거소자(Q1, Q2)를 포함하며, 상기 시동회로부(300)는, 상기 램프의 시동시에 상기 트리거 소자의 어느 하나를 동작시키기 위한 시동회로(C8, R6, TD) 및 램프 점등 후에 상기 시동회로의 동작을 정지시키기 위한 회로(R8, D13)를 포함하고, 상기 인버터부(400)의 트리거 소자(Q1)(Q2)의 어느 하나에 접속되는 스위칭 소자(Q3)와, 상기 스위칭 소자(Q3)의 제어단에 접속되는 정전압 다이오드(D11)와, 상기 드라이브 트랜스의 2차측이나 3차측 권선(T2, T3)에 접속되며 그 접속점이 상기 정전압 다이오드에 접속되는 분압 저항(R7, R8)으로 구성되는 음극예열전류 제어회로부(500)를 더 포함함으로써, 상기 분압저항(R7, R8)으로 검출되는 출력측 분압 전압이 상기 다이오드(D11)의 브레이크 다운 전압 이상의 과전압일 경우, 상기 스위칭 소자(Q3)를 동작시켜 상기 어느 하나의 트리거 소자(Q1, Q2)의 게이트 공급전압을 제어하게 되고, 상기 램프에 접속된 상기 공진용 콘덴서(C12) 양단의 공진전압을 낮춰 형광램프의 필라멘트의 음극예열전류를 제어하며 램프를 소프트 스타트시키는 것을 특징으로 한다.

바람직하기로, 상기 음극예열전류 제어회로부(500)의 상기 스위칭 소자(Q3)의 소오스측은 저항(R4)을 통해 상기 어느 하나의 트리거 소자(Q1, Q2)의 게이트에 접속되며, 그 게이트측은 상기 정전압 다이오드(D11)에 접속됨과 동시에 콘덴서(C9)를 통해 접지되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 관한 전자식 안정기를 도1을 들어 설명한다.

본 발명에 관한 전자식 안정기는, 도1에 도시된 바와 같이, 전압안정화부(100), 정류 및 평활화부(200), 시동회로부(300), 인버터부(400) 및 점등부(600)를 포함하되, 상기 시동회로부(400)에 음극예열전류 제어회로부(500)가 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.

먼저, 본 발명에 관한 음극예열전류 제어회로부(500)를 갖지 않는 일반적인 안정기 회로에 대하여 설명한다.

전압안정화부(100)는, 일반적인 교류전원 형태인 2상 교류 전원을 두 개의 단자(A, B)를 통해 공급받는다. 교류전류는 퓨즈(F1)를 통해 필터로서 기능하는 바리스터(TNR) 및 트랜스포머(LF1)의 병렬회로를 통해 다시 세 개의 콘덴서들(C1 -C3)로 이루어지는 필터회로에 의해 필터링되어 안정화된다. 필터회로에 의해 안정화된 전원은 다음 단인 정류 및 평활화부(200)로 인가된다.

정류 및 평활화부(200)는, 브리지 다이오드(D1-D4)에 의해 전파정류되며, 초크코일(L1) 및 콘덴서(C4) 그리고 다이오드(D7, D8) 및 평활용 콘덴서(C7)에 의해 에 의해 평활화 및 필터링되는 바, 상기 정류 및 평활화된 전압은 다음 단인 시동회로부(300) 및 인버터부(400)로 인가된다.

인버터부(400)는, 정류된 DC전원이 인가되며 트리거 소자로서 작용하는 제1 및 제2 스위칭 트랜지스터(Q1)(Q2), 상기 각 스위칭 트랜지스터의 게이트단 및 소오스단에 접속되는 저항(R14, R15)(R3, R4) 및 상기 각 스위칭 트랜지스터의 게이트단에 접속되는 2차측 및 3차측 변압기회로(T2)(T3), 그리고 정전압을 유지시키기 위한 다이오드(D16, D5)(D10, D9)로 구성된다. 상기 변압기 회로(T2)(T3)의 1차측(T1)은 램프의 출력을 검출하기 위해 점등부(600)의 램프(LAMP)의 일측에 접속되어 있다.

즉, 인버터부(400)의 접점 P1 및 P2는 각각 인버터부의 트리거소자로서 작용하는 MOSFET(Q1, Q2)의 소스 및 드레인에 접속되는 바, 양 트리거 소자(Q1, Q2)의 다른 입력단자는 접점 P4에서 만나며, 동시에 상기 접점 P4에는 드라이브 트랜스의 일차측 권선(T1)이 접속된다. 또한, 상기 트리거소자의 게이트는 저항(R15)(R3, R4)를 통해 상기 드라이브 트랜스의 2차측 및 3차측 권선들(T2)(T3)이 접속된다. 미설명 부호 D16 및 D10는 역류방지용 다이오드이고, D5 및 D9는 정전압 다이오드이다.

한편, 상기 정류 및 평활화부(200)의 평활용 콘덴서(C7)의 양단은 동시에 시동회로부(300)에 접속된다. 즉, 상기 시동회로부의 저항(R6) 및 콘덴서(C8)의 직렬회로가 상기 단자 P1 및 P2에 접속되며, 다이악(DIAC)이 상기 저항(R6)과 콘덴서(C8)의 접속점(P3) 및 트리거소자(Q2)의 게이트에 접속된다. 또한, 상기 단자 P3 및 P4 간에는 상기 시동회로의 동작을 정지시키기 위한 회로(R8, D13)가 접속된다.

또한 점등부(600)는 일측 전극이 공진회로용 인덕터(L2) 및 구동트랜스의 1차측 권선(T1)에 접속되며 타측 단자는 출력 전압분배용 콘덴서(C6, C5)의 접속단자에 접속된다. 즉, 램프(LAMP)의 타측은 콘덴서(C5, C6)를 통해 정류 및 평활화부(200)의 출력단자 및 그라운드 단자에 각각 접속되며, 램프의 양 전극 간에는 임피던스 및 공진 조절용 콘덴서(C13)가 삽입된다.

이하, 이상의 전압안정화부(100) 내지 인버터부(400)의 동작을 설명한다.

상기 전압안정화부(100)에 의해 안정화된 공급전압이 정류 및 평활화부(200)에 의해 직류전원으로 변환되어 인버터부(400) 및 시동회로부(300)에 인가되는 바, 시동회로부에 인가된 전압은 충전용 콘덴서(C8)에 충전되며, 충전된 전압이 소정치를 넘어설 때에 RC회로(R6, C8)의 시정수에 의해 트리거 다이오드(TD)를 도통시켜 결국 제2 스위칭 트랜지스터(Q2)를 동작시키게 됨으로써, 점등부의 LC 공진회로(L2, C12, C5, C6)의 공진에 의해 자려 시동을 하게 된다.

상기 제2 스위칭 트랜지스터(Q2)의 동작에 의해 점등이 이루어지면, 자려식 발진코일(T1, T2, T3)에 유기된 전압이 그 권선의 시정수에 의해 제1 및 제2 스위칭 트랜지스터(Q1, Q2)에 구동전압이 공급되어 발진을 지속하게 되며, 일단 시동후에는 C8 양단의 충전 전압은 방전회로부(D13, R8)에 의해 방전되어 더 이상의 시동 동작은 금지된다.

이때 초기 발진시, LC 공진전압이 콘덴서(C12) 양단에 높게 걸리게 되며, 필라멘트를 예열하는데 형광램프의 방전개시 전압 이상의 공진전압이 발생하게 되면, 형광등이 점등되는 바, 필요 이상의 공진전력이 발생하여 형광램프의 필라멘트를손상시켜 빠른 흑화와 램프수명의 단축을 가져오게 된다.

따라서, 본 발명에서는, 인버터부(400)에, 즉 예를들어 제2 스위칭 트랜지스터(Q2)의 게이트 단에 음극예열전류 제어회로(500)를 삽입하게 된다. 이는, 제3 스위칭 소자(Q3), 정전압 다이오드(D11) 및 분압저항(R7, R8) 그리고 콘덴서(C9)로 구성되는 바, 또하나의 스위칭 소자인 제3 트랜지스터(Q3)의 소오스측은 제2 트랜지스터(Q2)의 게이트에 저항(R4)을 통해 접속되며 (드레인측은 접지됨), 게이트측은 정전압 다이오드(D11)를 통해 분압저항(R7, R8)의 접속점에 접속됨과 동시에 콘덴서(C9)를 통해 접지된다. 상기 분압저항은 자려식 발진코일의 3차측 권선(T3)의 양단에 접속된다.

따라서, 점등시 발생하는 높은 공진전압을 출력측 전압을 검출하기 위한 변압기의 1차측 권선(T1)으로 검출하며, 여기에 유도결합되어 있는 3차측 권선(T3)에서 분압저항(R7, R8)으로 분할 검출하는 바, 분할 검출된 전압이 다이오드(D11)의 브레이크 다운 전압 이상의 과전압일 경우, 제3 트랜지스터(Q3)를 동작시켜 제2 트랜지스터(Q2)의 게이트 공급전압을 제어하게 되고, 램프에 접속된 콘덴서(C12) 양단의 공진전압을 낮춰 형광램프의 필라멘트의 음극예열전류를 제어하며 서서히 점등(소프트 스타트)되어 램프의 흑화 현상을 방지하며 램프의 수명을 연장시켜 준다. 이때 필요한 적정 예열전류는 분압저항(R7, R8)이나 정전압 다이오드(D11)의 파라미터값을 변화시켜 조정하면 맞출 수 있다.

이상 본 발명을 첨부도면에 도시된 일 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 당업자가 용이하게 생각해 낼 수 있는 범위 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 한계는 다음의 특허청구범위에 의해서만 한정되어야 한다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 관한 안정기에 의하면, 램프 시동시에 램프에 접속된 콘덴서(C12) 양단의 공진전압을 낮춰 형광램프의 필라멘트의 음극예열전류를 제어하며 서서히 점등(소프트 스타트)되어 램프의 흑화 현상을 방지하며 램프의 수명을 연장시켜 준다.

Claims

입력 교류신호를 정류하여 직류전압을 공급하는 정류 및 평활화부(200)와, 상기 정류 및 평활화부로부터 인가되는 전압을 공급받아 주어진 공진주파수로 발진하여 램프를 점등시키는 점등부(600)와, 상기 정류 및 평활화부로부터의 정류된 전압을 인가받아 상기 점등부의 공진을 일으키는 인버터부(400)와, 상기 인버터부의 초기 시동을 행하는 시동회로부(300)를 포함하는 전자식 안정기에 있어서,

상기 점등부(600)는, 공진용 커패시터(C12, C5, C6)와 인덕터(L2)를 포함하며,

상기 인버터부(400)는, 일측 권선이 상기 공진용 인덕터(L2)와 전기적으로 접속된 드라이브 트랜스(T1, T2, T3)와, 상기 드라이브 트랜스의 2차측이나 3차측 권선들의 통전 여부에 의해 온/오프되며 상기 점등부의 공진회로를 트리거링하여 고주파 출력을 생성하도록 하는 트리거소자(Q1, Q2)를 포함하며,

상기 시동회로부(300)는, 상기 램프의 시동시에 상기 트리거 소자의 어느 하나를 동작시키기 위한 시동회로(C8, R6, TD) 및 램프 점등 후에 상기 시동회로의 동작을 정지시키기 위한 회로(R8, D13)를 포함하며,

상기 전자식 안정기는, 상기 인버터부(400)의 트리거 소자(Q1)(Q2)의 어느 하나에 접속되는 스위칭 소자(Q3)와, 상기 스위칭 소자(Q3)의 제어단에 접속되는 정전압 다이오드(D11)와, 상기 드라이브 트랜스의 2차측이나 3차측 권선(T2, T3)에 접속되며 그 접속점이 상기 정전압 다이오드에 접속되는 분압 저항(R7, R8)으로 구성되는 음극예열전류 제어회로부(500)를 더 포함함으로써,

상기 분압저항(R7, R8)으로 검출되는 출력측 분압 전압이 상기 다이오드(D11)의 브레이크 다운 전압 이상의 과전압일 경우, 상기 스위칭 소자(Q3)를 동작시켜 상기 어느 하나의 트리거 소자(Q1, Q2)의 게이트 공급전압을 제어하게 되고, 상기 램프에 접속된 상기 공진용 콘덴서(C12) 양단의 공진전압을 낮춰 형광램프의 필라멘트의 음극예열전류를 제어하며 램프를 소프트 스타트시키는 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.
제 1 항에 있어서,

상기 음극예열전류 제어회로부(500)의 상기 스위칭 소자(Q3)의 소오스측은 저항(R4)을 통해 상기 어느 하나의 트리거 소자(Q1, Q2)의 게이트에 접속되며, 그 게이트측은 상기 정전압 다이오드(D11)에 접속됨과 동시에 콘덴서(C9)를 통해 접지되는 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.