KR100441967B1 - 방전 램프용 안정기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방전 램프용 안정기에 관한 것으로, 특히 고압방전 램프용 안정기에 관한 것이다.
본 발명은, 방전 램프용 안정기에 있어서, 교류 전원을 입력받아 직류 전원으로 변환하는 교류/직류 변환부와; 상기 변환된 직류 전원의 전압을 상승 시키고 이를 충전하여 직류 평균 전압을 제어하는 축적 변환부와; 트리거 신호를 발생하여 제 1 스위치부를 턴-온 시키는 트리거 신호 발생부와; 그 일측이 상기 축적 변환부와 연결되고 그 타측이 방전 램프의 일측과 연결되어, 상기 제 1 스위치부가 턴-온되면 상기 축적 변환부로부터 출력되는 방전 램프 구동용 전류를 제 1 방향인 상기 방전 램프의 일측으로 통과 시키며, 상기 통과 동작의 진행에 따라서 충전이 완료되면 상기 전류의 흐름을 차단하는 제 1 캐패시터와; 그 일측이 상기 방전 램프의 일측과 연결되어, 제 2 스위치부가 턴-온되면 상기 방전 램프의 일측으로부터 출력되는 제 2 방향의 방전 램프 구동용 전류를 그 타측을 통해 통과 시키며, 상기 통과 동작의 진행에 따라서 충전이 완료되면 상기 전류의 흐름을 차단하는 제 2 캐패시터와; 그 일측이 상기 제 1 캐패시터의 타측 및 상기 제 2 캐패시터의 일측과 연결되고 그 타측이 공진용 인덕터의 일측에 연결되어, 상기 제 1 캐패시터의 타측으로부터 출력되는 상기 제 1 방향의 방전 램프 구동용 전류를 상기 공진용 인덕터의 일측으로 통과 시키고 상기 공진용 인덕터의 일측으로부터 출력되는 상기 제 2 방향의 방전 램프 구동용 전류를 상기 제 2 캐패시터의 일측으로 통과 시키며, 상기공진용 인덕터와 제 1, 2 캐패시터에 의한 공진 주파수가 같아지는 순간 제 3 캐패시터의 양단에서 발생되는 고전압에 의해 점등 동작을 수행하는 상기 방전 램프와; 그 일측이 상기 방전 램프의 일측과 연결되고 그 타측이 상기 방전 램프의 타측과 연결되는 상기 제 3 캐패시터와; 그 일측이 상기 방전 램프의 타측과 연결되고 그 타측이 스위칭 트랜스 1차 권선에 연결되어, 상기 방전 램프의 타측으로부터 출력되는 상기 제 1 방향의 방전 램프 구동용 전류를 스위칭 트랜스 1차 권선의 일측으로 통과 시키고 상기 스위칭 트랜스 1차 권선의 일측으로부터 출력되는 상기 제 2 방향의 방전 램프 구동용 전류를 상기 방전 램프의 타측으로 통과 시키는 상기 공진용 인덕터와; 그 일측이 상기 공진용 인덕터의 타측과 연결되고 그 타측이 상기 제 1 스위치부의 일측 및 상기 제 2 스위치부의 일측에 연결되어, 상기 공진용 인덕터로부터 출력되는 상기 제 1 방향의 방전 램프 구동용 전류를 상기 제 1 스위치부의 일측으로 통과 시키며, 상기 제 1 캐패시터에 의해 상기 제 1 방향의 방전 램프 구동용 전류의 흐름이 차단되면 제 2 스위칭 트랜스 2차 권선의 제 2 역기전력을 발생시키며, 상기 제 2 스위치부의 일측으로부터 출력되는 상기 제 2 방향의 방전 램프 구동용 전류를 상기 공진용 인덕터의 타측으로 통과 시키며, 상기 제 2 캐패시터에 의해 상기 제 2 방향의 방전 램프 구동용 전류의 흐름이 차단되면 제 1 스위칭 트랜스 2차 권선의 제 1 역기전력을 발생시키는 상기 스위칭 트랜스 1차 권선과; 그 일측이 상기 스위칭 트랜스 1차 권선의 타측에 연결되며, 입력되는 제 1 턴-온 제어신호에 대응하여 턴-온 동작을 수행하여 상기 스위칭 트랜스 1차 권선의 타측으로부터 출력되는 상기 제 1 방향의 방전 램프 구동용 전류를 통과 시키는 상기 제 1 스위치부와; 그 일측이 상기 스위칭 트랜스 1차 권선의 타측에 연결되며 그 타측이 상기 축적 변환부에 연결되어, 입력되는 제 2 턴-온 제어신호에 대응하여 턴-온 동작을 수행하여 상기 축적 변환부로부터 출력되는 상기 방전 램프 구동용 전류를 상기 제 2 방향인 스위칭 트랜스 1차 권선의 타측으로 통과 시키는 상기 제 2 스위치부와; 상기 제 2 역기전력을 발생 시켜, 상기 제 2 턴-온 제어신호를 출력하는 상기 제 2 스위칭 트랜스 2차 권선과; 상기 제 2 턴-온 제어신호의 이상 펄스 파형을 단계적으로 안정화 시켜 정형화된 펄스 파형으로 변환하는 제 2 파형 변환부와; 상기 제 1 역기전력을 발생 시켜, 상기 제 1 턴-온 제어신호를 출력하는 상기 제 1 스위칭 트랜스 2차 권선과; 상기 제 1 턴-온 제어신호의 이상 펄스 파형을 단계적으로 안정화 시켜 정형화된 펄스 파형으로 변환하는 제 1 파형 변환부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

방전 램프용 안정기{BALLAST FOR DISCHARGE LAMPS}
본 발명은 방전 램프용 안정기에 관한 것으로, 특히 고압방전 램프용 안정기에 관한 것이다.
일반적으로 방전 램프는 방전 현상을 이용하여 전기 에너지를 빛 에너지로 바꾸는 광원 램프로서 이를 점등 시키기 위해서는 점등시에 발생하는 부저항 특성 때문에 램프 외에 별도의 점등회로나 점등용 안정기가 필요하게 된다.
고압방전(High Indensity Discharge) 램프는 기체 방전 중의 여기 원자에 의한 발광을 이용한 것으로, 주입 개스에 따라 메탈 할라이드 램프, 나트륨 램프, 수은 램프등으로 나뉘어 지며, 광출력의 종류가 50W~2000W에 이른다.
이러한 고압방전 램프는 방전 개시 전압이 점등시의 램프 전압보다 높고, 전압-전류 특성이 부저항 특성이며, 점등시의 높은 재점호 전압이 요구된다. 이와 같은 특성 때문에 고압방전 램프를 안정하게 점등하기 위하여 시동전압 공급기능, 램프 전류를 제한하기 위한 한류소자 기능, 방전 유지를 위한 재점호 전압 공급기능, 안정성 및 고 신뢰성을 위한 기능, 전자파 잡음 억제 기능, 발광 효율을 증대 시키기 위한 고주파 구동기능, 에너지 절약 및 특성 향상을 위한 기능등의 역할을 수행할 수 있는 안정기가 필요하다.
그런데, 종래에는 쵸크식 안정기를 사용하여 고압방전 램프를 점등 시켰으나, 쵸크식 안정기 자체의 재질 구성이 규소 강판과 코일, 충진용 콤파운드로 구성 되었기 때문에 제품 자체의 중량이 무겁고 부피가 크며 안정기 자체의 발열로 인하여 효율 저하 및 소음의 주 원인이 되며, 고압 점등으로 인한 램프의 충격 때문에 수명에 악영향을 주게 되며, 쵸크 코일의 상전압 변동으로 램프를 점등시키게 되는데 이는 상전압의 변동이 램프에 그대로 미치게 되어 램프의 수명 단축 및 광전 변환 효율이 저하되어 에너지 소비 효율이 심하게 저하되는 문제점이 있었다.
이러한 문제점들을 개선하기 위해 국내외의 많은 업체들이 전자식 안정기를 개발하고자 심혈을 기울이고 있다. 국내에서는 입부 업체가 개발하여 설치하고 있으며, 해외에는 오스람, 필립스, 모토로라에서 상품화 하였으나, 기술상의 문제점 및 제품의 가격이 기존 자기식 안정기에 비해 5~8배 이상의 고가여서 상용화 되지 못하고 있는 실정이다.
상기의 문제점들을 보완하여 널리 상용화 될 수 있도록 정부 주도로 연구개발 사업으로 추진되고 있으며, 정부기관 우선구매, 산자부와 에너지 관리공당에 법령으로 고효율 기자재 제도를 실시하여 준비중에 있는 등, 정부의 각종 활발한 지원책으로 직관형 전자식 안정기(32W) 처럼 머지않아 광범위 하게 상용화될 것으로 전망되어, 고압 방전등용 전자식 안정기의 수용이 급속도로 확산될 것은 자명한 일이다.
일례로 백화점이나 의류 매장에서는 자기식 안정기의 과중한 중량 때문에 기초 공사비의 증가 및 발열로 인한 냉방문제, 빈번한 램프의 교체로 인한 비용 상승으로 고심하고 있는 실정이다.
본 출원인이 상용화 하려는 제품은 전자 소자를 이용한 에너지 절약형 고효율 고주파 전자 안정기로서, 기존 고압방전 램프용 안정기의 경우 고주파 점등시에 발생하는 음향공진 및 시동시 정상 상태에서의 심한 관전압 차이로 인해 전자 안정기의 실용화에 중대한 영향을 미치게 된다.
이의 해결책으로 다양한 방법들이 제시되고 있고, 일부 고압방전 램프용 전자식 안정기는 소용량에 한하여 선보이고 있다.
따라서, 이제까지 개발된 고압방전등용 전자식 안정기의 점등 방식은 주로 음향공진이 발생하지 않는 최적 주파수를 찾아 내거나 음향공진을 일으키지 않는 다양한 전압 인가 방식을 채택하였으나 이러한 고주파 방식의 점등일 경우 음향 공진 현상에 의해 아크릴 방전이 불안정하여 램프의 수명이 단축되거나 파괴되는 경우가 발생함으로써 전자식 안정기의 신뢰성이 저하되는 문제점에 있어 아직 널리상용화 되지 않고 있다.
본 발명은 이와 같은 상황에서 안출된 것으로, 램프의 깜빡거림 현상(Flicker)과 음향공진을 효과적으로 제거하여 안정된 방전이 이루어지도록 하는 방전 램프용 안정기를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
나아가 본 발명은 방전 램프 구동용 전류의 흐름을 제어하는 스위치부에 인가되는 턴-온 제어신호의 파형을 단계적으로 정형화 시켜, 램프의 깜빡거림 현상(Flicker)과 음향공진을 효과적으로 제거하여 안정된 방전이 이루어지도록 하는 방전 램프용 안정기를 제공하는 것에 다른 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 방전 램프용 안정기의 구성을 도시한 회로도의 일 예.
도 2는 본 발명에 따라 턴-온 제어 신호가 파형 변환부에서 단계적으로 파형 정형되는 과정을 도시한 일 예.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 방전 램프용 안정기에 있어서, 교류 전원을 입력받아 직류 전원으로 변환하는 교류/직류 변환부와; 상기 변환된 직류 전원의 전압을 상승 시키고 이를 충전하여 직류 평균 전압을 제어하는 축적 변환부와; 트리거 신호를 발생하여 제 1 스위치부를 턴-온 시키는 트리거 신호 발생부와; 그 일측이 상기 축적 변환부와 연결되고 그 타측이 방전 램프의 일측과 연결되어, 상기 제 1 스위치부가 턴-온되면 상기 축적 변환부로부터 출력되는 방전 램프 구동용 전류를 제 1 방향인 상기 방전 램프의 일측으로 통과 시키며, 상기 통과 동작의 진행에 따라서 충전이 완료되면 상기 전류의 흐름을 차단하는 제 1 캐패시터와; 그 일측이 상기 방전 램프의 일측과 연결되어, 제 2 스위치부가 턴-온되면 상기 방전 램프의 일측으로부터 출력되는 제 2 방향의 방전 램프 구동용 전류를 그 타측을 통해 통과 시키며, 상기 통과 동작의 진행에 따라서 충전이 완료되면 상기 전류의 흐름을 차단하는 제 2 캐패시터와; 그 일측이 상기 제 1 캐패시터의 타측 및 상기 제 2 캐패시터의 일측과 연결되고 그 타측이 공진용 인덕터의 일측에 연결되어, 상기 제 1 캐패시터의 타측으로부터 출력되는 상기 제 1 방향의 방전 램프 구동용 전류를 상기 공진용 인덕터의 일측으로 통과 시키고 상기 공진용 인덕터의 일측으로부터 출력되는 상기 제 2 방향의 방전 램프 구동용 전류를 상기 제 2 캐패시터의 일측으로 통과 시키며, 상기 공진용 인덕터와 제 1, 2 캐패시터에 의한 공진 주파수가 같아지는 순간 제 3 캐패시터의 양단에서 발생되는 고전압에 의해 점등 동작을 수행하는 상기 방전 램프와; 그 일측이 상기 방전 램프의 일측과 연결되고 그 타측이 상기 방전 램프의 타측과 연결되는 상기 제 3 캐패시터와; 그 일측이 상기 방전 램프의 타측과 연결되고 그 타측이 스위칭 트랜스 1차 권선에 연결되어, 상기 방전 램프의 타측으로부터 출력되는 상기 제 1 방향의 방전 램프 구동용 전류를 스위칭 트랜스 1차 권선의 일측으로 통과 시키고 상기 스위칭 트랜스 1차 권선의 일측으로부터 출력되는 상기 제 2 방향의 방전 램프 구동용 전류를 상기 방전 램프의 타측으로 통과 시키는 상기 공진용 인덕터와; 그 일측이 상기 공진용 인덕터의 타측과 연결되고 그 타측이 상기 제 1 스위치부의 일측 및 상기 제 2 스위치부의 일측에 연결되어, 상기 공진용 인덕터로부터 출력되는 상기 제 1 방향의 방전 램프 구동용 전류를 상기 제 1 스위치부의 일측으로 통과 시키며, 상기 제 1 캐패시터에 의해 상기 제 1 방향의 방전 램프 구동용 전류의 흐름이 차단되면 제 2 스위칭 트랜스 2차 권선의 제 2 역기전력을 발생시키며, 상기 제 2 스위치부의 일측으로부터 출력되는 상기 제 2 방향의 방전 램프 구동용 전류를 상기 공진용 인덕터의 타측으로 통과 시키며, 상기 제 2 캐패시터에 의해 상기 제 2 방향의 방전 램프 구동용 전류의 흐름이 차단되면 제 1 스위칭 트랜스 2차 권선의 제 1 역기전력을 발생시키는 상기 스위칭 트랜스 1차 권선과; 그 일측이 상기 스위칭 트랜스 1차 권선의 타측에 연결되며, 입력되는 제 1 턴-온 제어신호에 대응하여 턴-온 동작을 수행하여 상기 스위칭 트랜스 1차 권선의 타측으로부터 출력되는 상기 제 1 방향의 방전 램프 구동용 전류를 통과 시키는 상기 제 1 스위치부와; 그 일측이 상기 스위칭 트랜스 1차 권선의 타측에 연결되며 그 타측이 상기 축적 변환부에 연결되어, 입력되는 제 2 턴-온 제어신호에 대응하여 턴-온 동작을 수행하여 상기 축적 변환부로부터 출력되는 상기 방전 램프 구동용 전류를 상기 제 2 방향인 스위칭 트랜스 1차 권선의 타측으로 통과 시키는 상기 제 2 스위치부와; 상기 제 2 역기전력을 발생 시켜, 상기 제 2 턴-온 제어신호를 출력하는 상기 제 2 스위칭 트랜스 2차 권선과; 상기 제 2 턴-온 제어신호의 이상 펄스 파형을 단계적으로 안정화 시켜 정형화된 펄스 파형으로 변환하는 제 2 파형 변환부와; 상기 제 1 역기전력을 발생 시켜, 상기 제 1 턴-온 제어신호를 출력하는 상기 제 1 스위칭 트랜스 2차 권선과; 상기 제 1 턴-온 제어신호의 이상 펄스 파형을 단계적으로 안정화 시켜 정형화된 펄스 파형으로 변환하는 제 1 파형 변환부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 스위칭 트랜스 1차 권선과 스위칭 트랜스 2차 권선의 사이에 배치되어 방전 램프 구동용 전류의 흐름을 제어하는 스위치부에 인가되는 턴-온 제어신호의 파형을 단계적으로 정형화 시켜, 램프의 깜빡거림 현상(Flicker)과 음향공진을 효과적으로 제거할 수가 있게 된다.
나아가 본 발명의 보조적인 양상에 따르면, 상기 제 1, 2 파형 변환부가, 직렬로 연결되는 적어도 두 개 이상의 파형 정형 회로로 구성되고, 각 파형 정형 회로는 전류 제한용으로 사용되는 저항과 파형 리미트용으로 사용되는 서로 마주보는 두 개의 제너 다이오드로 구성되는 것;을 특징으로 한다.
이에 따라, 상기 턴-온 제어신호의 파형을 단계적으로 정형화 시키는 구체적인 구현 방안을 제시할 수 있다. 종래와 같이 인덕터와 캐패시터등을 이용하는 파형 정형 회로를 사용하는 경우, 램프의 깜빡거림 현상과 음향 공진을 어느 정도 줄일 수 있는 효과가 있지만, 전술한 본 발명의 회로 구성에 의하면 상기 램프의 깜빡거림 현상과 음향 공진 현상을 거의 완벽하게 제거할 수가 있게 된다.
전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 후술하는 실시예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 방전 램프용 안정기의 구성을 도시한 회로도의 일 예이다.
상기 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 방전 램프용 안정기에 있어서,
교류 전원을 입력받아 직류 전원으로 변환하는 교류/직류 변환부(101)와; 상기 변환된 직류 전원의 전압을 상승 시키고 이를 충전하여 직류 평균 전압을 제어하는 축적 변환부(103)와; 트리거 신호를 발생하여 제 1 스위치부(115)를 턴-온 시키는 트리거 신호 발생부(105)와; 그 일측이 상기 축적 변환부(103)와 연결되고 그 타측이 방전 램프(125)의 일측과 연결되어, 제 1 스위치부(117)가 턴-온되면 상기 축적 변환부(103)로부터 출력되는 방전 램프 구동용 전류를 제 1 방향인 상기 방전 램프(125)의 일측으로 통과 시키며, 상기 통과 동작의 진행에 따라서 충전이 완료되면 상기 전류의 흐름을 차단하는 제 1 캐패시터(127, 129)와; 그 일측이 상기 방전 램프(125)의 일측과 연결되어, 제 2 스위치부(111)가 턴-온되면 상기 방전 램프(125)의 일측으로부터 출력되는 제 2 방향의 방전 램프 구동용 전류를 그 타측을 통해 통과 시키며, 상기 통과 동작의 진행에 따라서 충전이 완료되면 상기 전류의 흐름을 차단하는 제 2 캐패시터(131)와; 그 일측이 상기 제 1 캐패시터(127, 129)의 타측 및 상기 제 2 캐패시터(131)의 일측과 연결되고 그 타측이 공진용 인덕터(121)의 일측에 연결되어, 상기 제 1 캐패시터(127, 129)의 타측으로부터 출력되는 상기 제 1 방향의 방전 램프 구동용 전류를 상기 공진용 인덕터(121)의 일측으로 통과 시키고 상기 공진용 인덕터(121)의 일측으로부터 출력되는 상기 제 2 방향의 방전 램프 구동용 전류를 상기 제 2 캐패시터(131)의 일측으로 통과 시키며, 상기 공진용 인덕터(121)와 제 1, 2 캐패시터(127, 129, 131)에 의한 공진 주파수가 같아지는 순간 제 3 캐패시터(123)의 양단에서 발생되는 고전압에 의해 점등 동작을 수행하는 상기 방전 램프(125)와; 그 일측이 상기 방전 램프(125)의 일측과 연결되고 그 타측이 상기 방전 램프(125)의 타측과 연결되는 상기 제 3 캐패시터(123)와; 그 일측이 상기 방전 램프(125)의 타측과 연결되고 그 타측이 스위칭 트랜스 1차 권선(119)에 연결되어, 상기 방전 램프의 타측(125)으로부터 출력되는 상기 제 1 방향의 방전 램프 구동용 전류를 스위칭 트랜스 1차 권선(119)의 일측으로 통과 시키고 상기 스위칭 트랜스 1차 권선(119)의 일측으로부터 출력되는 상기 제 2 방향의 방전 램프 구동용 전류를 상기 방전 램프(125)의 타측으로 통과 시키는 상기 공진용 인덕터(121)와; 그 일측이 상기 공진용 인덕터(121)의 타측과 연결되고 그 타측이 상기 제 1 스위치부(111)의 일측 및 상기 제 2 스위치부(117)의 일측에 연결되어, 상기 공진용 인덕터(121)로부터 출력되는 상기 제 1 방향의 방전 램프 구동용 전류를 상기 제 1 스위치부(117)의 일측으로 통과 시키며, 상기 제 1 캐패시터(127, 129)에 의해 상기 제 1 방향의 방전 램프 구동용 전류의 흐름이 차단되면 제 2 스위칭 트랜스 2차 권선(107)의 제 2 역기전력을 발생시키며, 상기 제 2 스위치부(111)의 일측으로부터 출력되는 상기 제 2 방향의 방전 램프 구동용 전류를 상기 공진용 인덕터(121)의 타측으로 통과 시키며, 상기 제 2 캐패시터(131)에 의해 상기 제 2 방향의 방전 램프 구동용 전류의 흐름이 차단되면 제 1 스위칭 트랜스 2차 권선(107)의 제 1 역기전력을 발생시키는 상기 스위칭 트랜스 1차 권선(119)과; 그 일측이 상기 스위칭 트랜스 1차 권선(119)의 타측에 연결되며, 입력되는 제 1 턴-온 제어신호에 대응하여 턴-온 동작을 수행하여 상기 스위칭 트랜스 1차 권선(119)의 타측으로부터 출력되는 상기 제 1 방향의 방전 램프 구동용 전류를 통과 시키는 상기 제 1 스위치부(117)와; 그 일측이 상기 스위칭 트랜스 1차 권선(119)의 타측에 연결되며 그 타측이 상기 축적 변환부(103)에 연결되어, 입력되는 제 2 턴-온 제어신호에 대응하여 턴-온 동작을 수행하여 상기 축적 변환부(103)로부터 출력되는 상기 방전 램프 구동용 전류를 상기 제 2 방향인 스위칭 트랜스 1차 권선(119)의 타측으로 통과 시키는 상기 제 2 스위치부(111)와; 상기 제 2 역기전력을 발생 시켜, 상기 제 2 턴-온 제어신호를 출력하는 상기 제 2 스위칭 트랜스 2차 권선(107)과; 상기 제 2 턴-온 제어신호의 이상 펄스 파형을 단계적으로 안정화 시켜 정형화된 펄스 파형으로 변환하는 제 2 파형 변환부(109)와; 상기 제 1 역기전력을 발생 시켜, 상기 제 1 턴-온 제어신호를 출력하는 상기 제 1 스위칭 트랜스 2차 권선(113)과; 상기 제 1 턴-온 제어신호의 이상 펄스 파형을 단계적으로 안정화 시켜 정형화된 펄스 파형으로 변환하는 제 1 파형 변환부(115);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
교류/직류 변환부(101)는 교류 전원을 입력받아 서지전압 흡수용 TNR을 전원과 병렬 접속하여 서지전압을 제거하고, 잡음 방지용 트랜스(LFT) 및 캐패시터(C1)을 통한 후, 정류 다이오드(BD)에서 브리지 정류하고, 평활 캐패시터(C2)를 통해서 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환시키도록 구성될 수 있다.
축적 변환부(103)는 평활 캐패시터(C2)에 충전된 전압을 초퍼 작용을 하는 T2와 D1을 통과하면서 승압된 전압을 C3에 충전 시켜, 변환된 직류 전원의 전압을 상승 시키고 이를 충전하여 직류 평균 전압을 제어한다.
트리거 신호 발생부(105)는 C3에 충전된 전압을 저항(R1)및 캐패시터(C4)에 의해 적분된 전압이 저항(R9) 및 다이악(DA)을 통해서 일정전압 이상이 될 때(브레이크 다운 전압), 트리거 신호를 발생하여 제 1 스위치부(117)를 턴-온 시키도록 한다.
축적 변환부(103)로부터 출력되는 방전 램프 구동용 전류는 제 2 스위치부(111)의 타측과 제 1 캐패시터(127, 129)의 일측으로 흐르게 된다. 상기 제 1 캐패시터(127, 129)를 통과하고 방전 램프(125)의 일측으로 입력되어 타측으로 출력되어 전류는 제 1 방향의 방전 램프 구동용 전류가 되며, 상기 제 2 스위치부(111)를 통과하고 스위칭 트랜스 1차 권선(119), 공진용 인덕터(121)를 거쳐 방전 램프(125)의 타측으로 입력되어 일측으로 출력되어 전류는 제 2 방향의 방전 램프 구동용 전류가 된다.
제 1 캐패시터(127, 129)는 그 일측이 상기 축적 변환부(103)와 연결되고 그 타측이 방전 램프(125)와 제 3 캐패시터(123)의 일측과 공통으로 연결된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 제 1 캐패시터는 두 개로 구현되어, 캐패시터(127)는 쵸퍼 인덕터(T2)와 연결되고, 캐패시터(129)는 다이오드(D1)와 연결될 수가 있다.
제 1 캐패시터(127, 129)는 상기 제 1 스위치부(117)가 턴-온되면 상기 축적 변환부(103)로부터 출력되는 방전 램프 구동용 전류를 제 1 방향인 상기 방전 램프(125)의 일측으로 통과 시키며, 상기 통과 동작의 진행에 따라서 충전이 완료되면 상기 전류의 흐름을 차단한다.
제 2 캐패시터(131)는 그 일측은 상기 방전 램프(125)와 제 3 캐패시터(123)의 일측과 공통으로 연결되며, 그 타측은 접지단에 접속될 수 있다. 예를 들어, 다이오드(D1)의 접속점이 캐패시터(C3)를 통해서 접지단에 연결되는데, 그 접지단에 제 3 캐패시터(123)와 방전 램프(125)의 일측에 연결되는 제 2 캐패시터(131)가 연결될 수가 있다.
제 2 캐패시터(131)는 제 2 스위치부(111)가 턴-온되면 상기 방전 램프(125)의 일측으로부터 출력되는 제 2 방향의 방전 램프 구동용 전류를 그 타측을 통해 통과 시키며, 상기 통과 동작의 진행에 따라서 충전이 완료되면 상기 전류의 흐름을 차단한다.
방전 램프(125)는 그 일측이 상기 제 1 캐패시터(127, 129)의 타측 및 상기 제 2 캐패시터(131)의 일측과 연결되고 그 타측이 공진용 인덕터(121)의 일측에 연결된다. 방전 램프(125)는 고압방전 램프가 될 수 있으며, 주입되는 개스로는 메탈 할라이드, 나트륨, 수은등이 될 수 있다.
방전 램프(125)는 상기 제 1 캐패시터(127, 129)의 타측으로부터 출력되는 상기 제 1 방향의 방전 램프 구동용 전류를 상기 공진용 인덕터(121)의 일측으로 통과 시키고 상기 공진용 인덕터(121)의 일측으로부터 출력되는 상기 제 2 방향의 방전 램프 구동용 전류를 상기 제 2 캐패시터(131)의 일측으로 통과 시킨다. 방전 램프(125)는 상기 공진용 인덕터(121)와 제 1, 2 캐패시터(127, 129, 131)에 의한 공진 주파수가 같아지는 순간 제 3 캐패시터(123)의 양단에서 발생되는 고전압에 의해 점등 동작을 수행한다.
제 3 캐패시터(123)는 그 일측이 상기 방전 램프(125)의 일측과 연결되고 그 타측이 상기 방전 램프(125)의 타측과 연결되고, 제 1 방향과 제 2 방향의 구동용 전류를 교대로 통과 시켜 방전 램프(125)를 점등 시킨다.
공진용 인덕터(121)는 그 일측이 상기 방전 램프(125)의 타측과 연결되고 그 타측이 스위칭 트랜스 1차 권선(119)에 연결된다. 이러한 공진용 인덕터(121)는 상기 방전 램프의 타측(125)으로부터 출력되는 상기 제 1 방향의 방전 램프 구동용 전류를 스위칭 트랜스 1차 권선(119)의 일측으로 통과 시키고 상기 스위칭 트랜스 1차 권선(119)의 일측으로부터 출력되는 상기 제 2 방향의 방전 램프 구동용 전류를 상기 방전 램프(125)의 타측으로 통과 시켜, 공진용 주파수 대역을 제공한다.
스위칭 트랜스 1차 권선(119)은 그 일측이 상기 공진용 인덕터(121)의 타측과 연결되고 그 타측이 상기 제 1 스위치부(117)의 일측 및 상기 제 2 스위치부(111)의 일측에 연결된다. 스위칭 트랜스 1차 권선(119)은 상기 공진용 인덕터(121)로부터 출력되는 상기 제 1 방향의 방전 램프 구동용 전류를 상기 제 1 스위치부(117)의 일측으로 통과 시키며, 상기 제 1 캐패시터(127, 129)에 의해 상기 제 1 방향의 방전 램프 구동용 전류의 흐름이 차단되면 제 2 스위칭 트랜스 2차 권선(107)의 제 2 역기전력을 발생킨다. 또한, 스위칭 트랜스 1차 권선(119)은 상기 제 2 스위치부(111)의 일측으로부터 출력되는 상기 제 2 방향의 방전 램프 구동용 전류를 상기 공진용 인덕터(121)의 타측으로 통과 시키며, 상기 제 2 캐패시터(131)에 의해 상기 제 2 방향의 방전 램프 구동용 전류의 흐름이 차단되면 제 1 스위칭 트랜스 2차 권선(113)의 제 1 역기전력을 발생시킨다.
제 1 스위치부(117)는 그 일측이 상기 스위칭 트랜스 1차 권선(119)의 타측에 연결된다. 제 1 스위치부(117)는 입력되는 제 1 턴-온 제어신호에 대응하여 턴-온 동작을 수행하여 상기 스위칭 트랜스 1차 권선(119)의 타측으로부터 출력되는상기 제 1 방향의 방전 램프 구동용 전류를 통과 시킨다. 제 1 스위치부(117)는 전계효과 트랜지스터로 구현 가능하다.
제 2 스위치부(111)는 그 일측이 상기 스위칭 트랜스 1차 권선(119)의 타측에 연결되며 그 타측이 상기 축적 변환부(103)에 연결된다. 제 2 스위치부(111)는 입력되는 제 2 턴-온 제어신호에 대응하여 턴-온 동작을 수행하여 상기 축적 변환부(103)로부터 출력되는 상기 방전 램프 구동용 전류를 상기 제 2 방향인 스위칭 트랜스 1차 권선(119)의 타측으로 통과 시킨다. 제 2 스위치부(111)는 전계효과 트랜지스터로 구현 가능하다.
제 2 스위칭 트랜스 2차 권선(107)은 스위칭 트랜스 1차 권선(119)에 의해 전원이 유지된다. 제 2 스위칭 트랜스 2차 권선(107)은 상기 제 1 캐패시터(127, 129)가 상기 제 1 방향의 전류의 흐름을 차단하면 스위칭 트랜스 1차 권선(119)에 의해 상기 제 2 역기전력을 발생 시켜, 상기 제 2 턴-온 제어신호를 출력한다.
이러한 제 2 턴-온 제어신호는 제 2 파형 변환부(109)로 입력된다. 제 2 파형 변환부(109)는 상기 제 2 턴-온 제어신호의 이상 펄스 파형을 단계적으로 안정화 시켜 정형화된 펄스 파형으로 변환하여 제 2 스위치부(111)로 전달한다.
마찬가지로, 제 1 스위칭 트랜스 2차 권선(113)은 스위칭 트랜스 1차 권선(119)에 의해 전원이 유지된다. 제 1 스위칭 트랜스 2차 권선(113)은 상기 제 2 캐패시터(131)가 상기 제 2 방향의 전류의 흐름을 차단하면 스위칭 트랜스 1차 권선(119)에 의해 상기 제 1 역기전력을 발생 시켜, 상기 제 1 턴-온 제어신호를 출력한다.
이러한 제 1 턴-온 제어신호는 제 1 파형 변환부(115)로 입력된다. 제 1 파형 변환부(115)는 상기 제 1 턴-온 제어신호의 이상 펄스 파형을 단계적으로 안정화 시켜 정형화된 펄스 파형으로 변환하여 제 1 스위치부(117)로 전달한다.
이에 따라, 방전 램프(125)가 점등된 다음에는 방전 램프(125)의 전압 특성이나 전류 특성이 제각기 다르기 때문에 공진 주파수가 변화하기 시작하는데, 이때, 제 1 파형 변환부(115)와 제 2 파형 변환부(109)가 제 1,2 턴-온 제어신호를 단계적으로 파형을 정형화 시켜 스위치부(111, 117)로 인가하므로, 음향적 공진 현상이나 플리커를 효과적으로 억제할 수가 있다.
상기 도 1에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 스위칭 트랜스 1차 권선(119)과 스위칭 트랜스 2차 권선(109, 115)의 사이에 배치되어 방전 램프 구동용 전류의 흐름을 제어하는 스위치부(111, 117)에 인가되는 턴-온 제어신호의 파형에 대하여, 파형 변환부(109, 115)가 이를 단계적으로 정형화 시켜, 램프의 깜빡거림 현상(Flicker)과 음향공진을 효과적으로 제거할 수가 있게 된다.
한편, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 파형 변환부(115)가, 직렬로 연결되는 적어도 두 개 이상의 파형 정형 회로(R5/Z3/Z4, R6/Z7/Z8, R7/Z11/Z12)로 구성되고, 각 파형 정형 회로는 전류 제한용으로 사용되는 저항(R5, R6, R7)과 파형 리미트용으로 사용되는 서로 마주보는 두 개의 제너 다이오드(Z3/Z4, Z7/Z8, Z11/Z12)로 구성되는 것;을 특징으로 한다.
마찬가지로, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 도 1에 도시된바와 같이, 상기 제 2 파형 변환부(109)가, 직렬로 연결되는 적어도 두 개 이상의 파형 정형 회로(R2/Z1/Z2, R3/Z5/Z6, R4/Z9/Z10)로 구성되고, 각 파형 정형 회로는 전류 제한용으로 사용되는 저항(R2, R3, R4)과 파형 리미트용으로 사용되는 서로 마주보는 두 개의 제너 다이오드(Z1/Z2, Z5/Z6, Z9/Z10)로 구성되는 것;을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제 1 파형 변환부(115)는 세 개의 파형 정형 회로가 직렬로 연결되어, 파형 정형 회로(R5/Z3/Z4)는 제 1 스위칭 트랜스 2차 권선(113)으로부터 출력되는 이상 펄스 형태의 파형을 가지는 제 1 턴-온 제어신호를 1차적으로 정형화 한다. 파형 정형 회로(R6/Z7/Z8)는 상기 파형 정형 회로(R5/Z3/Z4)에 의해 1차적으로 정형화된 제 1 턴-온 제어신호에 대하여 다시 2차적으로 정형화 한다. 파형 정형 회로(R7/Z11/Z12)는 상기 파형 정형 회로(R6/Z7/Z8)에 의해 2차적으로 정형화된 제 1 턴-온 제어신호에 대하여 다시 3차적으로 정형화 하고, 이를 제 1 스위치부(117)로 인가한다.
마찬가지로, 제 2 파형 변환부(109)는 세 개의 파형 정형 회로가 직렬로 연결되어, 파형 정형 회로(R2/Z1/Z2)는 제 2 스위칭 트랜스 2차 권선(107)으로부터 출력되는 이상 펄스 형태의 파형을 가지는 제 2 턴-온 제어신호를 1차적으로 정형화 한다. 파형 정형 회로(R3/Z5/Z6)는 상기 파형 정형 회로(R2/Z1/Z2)에 의해 1차적으로 정형화된 제 2 턴-온 제어신호에 대하여 다시 2차적으로 정형화 한다. 파형 정형 회로(R4/Z9/Z10)는 상기 파형 정형 회로(R3/Z5/Z6)에 의해 2차적으로 정형화된 제 2 턴-온 제어신호에 대하여 다시 3차적으로 정형화 하고, 이를 제 2 스위치부(111)로 인가한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 각 파형 정형 회로는, 전류 제한용으로 사용되는 저항과 파형 리미트용으로 사용되는 서로 마주보는 두 개의 제너 다이오드로 구현되는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의하면, 상기 턴-온 제어신호의 파형을 단계적으로 정형화 시키는 구체적인 구현 방안을 제시할 수 있다. 종래와 같이 인덕터와 캐패시터등을 이용하는 파형 정형 회로를 사용하는 경우, 램프의 깜빡거림 현상과 음향 공진을 어느 정도 줄일 수 있는 효과가 있지만, 전술한 본 발명의 회로 구성에 의하면 상기 램프의 깜빡거림 현상과 음향 공진 현상을 거의 완벽하게 제거할 수가 있게 된다.
전술한 도 3의 실시예에서, 제너 다이오드(Z1~Z12)의 관계는, Z1=Z2=Z3=Z4, Z1=Z2=Z3=Z4≥Z5=Z6=Z7=Z8, Z5=Z6=Z7=Z8, Z5=Z6=Z7=Z8≥Z9=Z10=Z11=Z12, Z9=Z10=Z11=Z12의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
첨부된 도 2는 턴-온 제어 신호가 파형 변환부에서 단계적으로 파형 정형되는 과정을 도시한다.
상기 도 2에 도시된 바와 같이, 턴-온 제어신호는 단계별로 정형화 되어, 최종단에서는 거의 완벽히 펄스 형태가 되어 스위치부로 입력되는 것을 알 수가 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 스위칭 트랜스 1차 권선과 스위칭 트랜스 2차 권선의 사이에 배치되어 방전 램프 구동용 전류의 흐름을 제어하는 스위치부에 인가되는 턴-온 제어신호의 파형을 단계적으로 정형화 시켜, 램프의 깜빡거림 현상(Flicker)과 음향공진을 효과적으로 제거할 수가 있게 된다.
또한, 상기 턴-온 제어신호의 파형을 단계적으로 정형화 시키는 구체적인 구현 방안을 제시할 수 있다. 종래와 같이 인덕터와 캐패시터등을 이용하는 파형 정형 회로를 사용하는 경우, 램프의 깜빡거림 현상과 음향 공진을 어느 정도 줄일 수 있는 효과가 있지만, 전술한 본 발명의 회로 구성에 의하면 상기 램프의 깜빡거림 현상과 음향 공진 현상을 거의 완벽하게 제거할 수가 있게 된다.
또한, 본 발명은 전자식 고압방전 램프용 안정기에 적용 가능하므로, 전술한 상기 램프의 깜빡거림 현상과 음향 공진 현상을 거의 완벽하게 제거할 수가 있음은 물론이고, 소형화, 경량화, 고효율화, 고기능화, 경제성에 탁월한 효과가 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하는 실시예에 의하여 설명되었으나 이에 한정하여 해석되지 않으며, 이로부터 자명한 많은 변형예들을 포괄하도록 해석되어져야 한다.

Claims (2)

  1. 삭제
  2. 방전 램프용 안정기에 있어서,
    교류 전원을 입력받아 직류 전원으로 변환하는 교류/직류 변환부와;
    상기 변환된 직류 전원의 전압을 상승 시키고 이를 충전하여 직류 평균 전압을 제어하는 축적 변환부와;
    트리거 신호를 발생하여 제 1 스위치부를 턴-온 시키는 트리거 신호 발생부와;
    그 일측이 상기 축적 변환부와 연결되고 그 타측이 방전 램프의 일측과 연결되어, 상기 제 1 스위치부가 턴-온되면 상기 축적 변환부로부터 출력되는 방전 램프 구동용 전류를 제 1 방향인 상기 방전 램프의 일측으로 통과 시키며, 상기 통과 동작의 진행에 따라서 충전이 완료되면 상기 전류의 흐름을 차단하는 제 1 캐패시터와;
    그 일측이 상기 방전 램프의 일측과 연결되어, 제 2 스위치부가 턴-온되면 상기 방전 램프의 일측으로부터 출력되는 제 2 방향의 방전 램프 구동용 전류를 그 타측을 통해 통과 시키며, 상기 통과 동작의 진행에 따라서 충전이 완료되면 상기 전류의 흐름을 차단하는 제 2 캐패시터와;
    그 일측이 상기 제 1 캐패시터의 타측 및 상기 제 2 캐패시터의 일측과 연결되고 그 타측이 공진용 인덕터의 일측에 연결되어, 상기 제 1 캐패시터의 타측으로부터 출력되는 상기 제 1 방향의 방전 램프 구동용 전류를 상기 공진용 인덕터의 일측으로 통과 시키고 상기 공진용 인덕터의 일측으로부터 출력되는 상기 제 2 방향의 방전 램프 구동용 전류를 상기 제 2 캐패시터의 일측으로 통과 시키며, 상기 공진용 인덕터와 제 1, 2 캐패시터에 의한 공진 주파수가 같아지는 순간 제 3 캐패시터의 양단에서 발생되는 고전압에 의해 점등 동작을 수행하는 상기 방전 램프와;
    그 일측이 상기 방전 램프의 일측과 연결되고 그 타측이 상기 방전 램프의 타측과 연결되는 상기 제 3 캐패시터와;
    그 일측이 상기 방전 램프의 타측과 연결되고 그 타측이 스위칭 트랜스 1차 권선에 연결되어, 상기 방전 램프의 타측으로부터 출력되는 상기 제 1 방향의 방전 램프 구동용 전류를 스위칭 트랜스 1차 권선의 일측으로 통과 시키고 상기 스위칭 트랜스 1차 권선의 일측으로부터 출력되는 상기 제 2 방향의 방전 램프 구동용 전류를 상기 방전 램프의 타측으로 통과 시키는 상기 공진용 인덕터와;
    그 일측이 상기 공진용 인덕터의 타측과 연결되고 그 타측이 상기 제 1 스위치부의 일측 및 상기 제 2 스위치부의 일측에 연결되어, 상기 공진용 인덕터로부터 출력되는 상기 제 1 방향의 방전 램프 구동용 전류를 상기 제 1 스위치부의 일측으로 통과 시키며, 상기 제 1 캐패시터에 의해 상기 제 1 방향의 방전 램프 구동용 전류의 흐름이 차단되면 제 2 스위칭 트랜스 2차 권선의 제 2 역기전력을 발생시키며, 상기 제 2 스위치부의 일측으로부터 출력되는 상기 제 2 방향의 방전 램프 구동용 전류를 상기 공진용 인덕터의 타측으로 통과 시키며, 상기 제 2 캐패시터에 의해 상기 제 2 방향의 방전 램프 구동용 전류의 흐름이 차단되면 제 1 스위칭 트랜스 2차 권선의 제 1 역기전력을 발생시키는 상기 스위칭 트랜스 1차 권선과;
    그 일측이 상기 스위칭 트랜스 1차 권선의 타측에 연결되며, 입력되는 제 1 턴-온 제어신호에 대응하여 턴-온 동작을 수행하여 상기 스위칭 트랜스 1차 권선의 타측으로부터 출력되는 상기 제 1 방향의 방전 램프 구동용 전류를 통과 시키는 상기 제 1 스위치부와;
    그 일측이 상기 스위칭 트랜스 1차 권선의 타측에 연결되며 그 타측이 상기 축적 변환부에 연결되어, 입력되는 제 2 턴-온 제어신호에 대응하여 턴-온 동작을 수행하여 상기 축적 변환부로부터 출력되는 상기 방전 램프 구동용 전류를 상기 제 2 방향인 스위칭 트랜스 1차 권선의 타측으로 통과 시키는 상기 제 2 스위치부와;
    상기 제 2 역기전력을 발생 시켜, 상기 제 2 턴-온 제어신호를 출력하는 상기 제 2 스위칭 트랜스 2차 권선과;
    상기 제 2 턴-온 제어신호의 이상 펄스 파형을 단계적으로 안정화 시켜 정형화된 펄스 파형으로 변환하여 상기 제 2 스위치부로 인가하는 제 2 파형 변환부와;
    상기 제 1 역기전력을 발생 시켜, 상기 제 1 턴-온 제어신호를 출력하는 상기 제 1 스위칭 트랜스 2차 권선과;
    상기 제 1 턴-온 제어신호의 이상 펄스 파형을 단계적으로 안정화 시켜 정형화된 펄스 파형으로 변환하여 상기 제 1 스위치부로 인가하는 제 1 파형 변환부;
    를 포함하여 구성되며, 상기 제 1, 2 파형 변환부가,
    직렬로 연결되는 적어도 두 개 이상의 파형 정형 회로로 구성되고, 각 파형 정형 회로는 전류 제한용으로 사용되는 저항과 파형 리미트용으로 사용되는 서로 마주보는 두 개의 제너 다이오드로 구성되는 것을 특징으로 하는 방전 램프용 안정기.
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