KR100492138B1 - Instantaneous rapid starting type electronic ballast using a time delay module - Google Patents

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Abstract

시간지연회로를 사용하여 점등 초기에는 예열형으로 동작하다가 일정 시간이 경과한 후에는 비예열형으로 동작하는 순간 예열형 안정기가 제공된다. 본 발명의 순간 예열형 안정기는 램프 결선 방식을 예열형과 비예열형 사이에서 절환할 수 있도록 구성된 램프 결선 회로와, 램프 결선 회로의 릴레이를 구동하기 위한 릴레이 구동 회로와, 점등 초기에는 릴레이를 온 시키고 그 이후에는 릴레이를 오프 시키기 위한 시간지연회로를 구비한다. 또한, 필라멘트 단자 사이에 병렬로 부하를 연결할 수 있다. 이 부하는 예열 방식에서 비예열 방식으로 전환될 때 발생하는 에너지 손실을 방지하며, 또한 점등시 필라멘트의 핀 사이를 연결하고 있는 부하의 적당한 임피던스 값을 선택하여 필라멘트에 적절한 예열 전류를 흘려줌으로써 수명을 연장하게 된다.Using a time delay circuit, the preheating ballast is provided at the initial stage of the lighting, which is operated in a preheating type and then in a non-preheating manner after a predetermined time elapses. The instantaneous preheating ballast of the present invention is a lamp connection circuit configured to switch a lamp connection system between a preheating type and a non-preheating type, a relay driving circuit for driving a relay of the lamp connection circuit, and the relay is initially turned on. And a time delay circuit for turning off the relay thereafter. It is also possible to connect the load in parallel between the filament terminals. This load prevents energy loss that occurs when switching from preheating to non-preheating, and also, by turning on the appropriate impedance value of the load connecting between the pins of the filament when it is turned on, the appropriate preheating current flows to the filament for life. Will be extended.

Description

시간지연모듈을 이용한 순간 예열형 전자식 안정기 {Instantaneous rapid starting type electronic ballast using a time delay module}Instantaneous rapid starting type electronic ballast using a time delay module}

본 발명은 순간 예열형 전자식 안정기에 관한 것으로서, 시간지연회로를 사용하여 점등 초기에는 예열형으로 동작하다가 일정 시간이 경과한 후에는 비예열형으로 동작함으로써, 효율이 높고 긴 램프 수명을 보장할 수 있는 전자식 안정기에 관한 것이다.The present invention relates to an instantaneous preheating electronic ballast, which operates with a preheating type at the initial stage of lighting using a time delay circuit and then operates with a non-preheating type after a predetermined time, thereby ensuring high efficiency and a long lamp life. To an electronic ballast.

도 1a는 예열형 점등방식을 갖는 종래의 전자식 안정기의 형광램프 및 램프구동출력단자의 연결방식을 나타낸 그림이다. 예열형 점등방식은 도 1a에 보인 것처럼, 램프의 필라민트에 펄스 인가 단자(1,2)를 직렬로 연결함으로써, 램프를 점등시키기 전에 필라멘트에 약 2~4V의 낮은 전압을 인가되도록 하여 예열시킨 후 약 400 내지 600V의 전압으로 점등시킴으로써 필라멘트에 가해지는 충격을 줄여 램프의 수명을 연장할 수 있다. 좌측의 펄스 인가 단자(1)에는 램프 구동을 위한 펄스가 인가되며, 우측의 펄스 인가 단자(2)에는 커패시터가 접지 및 직류전압원에 각각 연결되는 것이 일반적이다.Figure 1a is a diagram showing the connection of the fluorescent lamp and the lamp drive output terminal of a conventional electronic ballast having a preheating lighting method. In the preheating type lighting method, as shown in FIG. 1A, the pulse applying terminals 1 and 2 are connected in series to the filament of the lamp so that a low voltage of about 2 to 4 V is applied to the filament before the lamp is turned on. After that, by lighting at a voltage of about 400 to 600V, the impact on the filament can be reduced to extend the life of the lamp. A pulse for driving the lamp is applied to the pulse applying terminal 1 on the left side, and a capacitor is generally connected to the ground and the DC voltage source, respectively, to the pulse applying terminal 2 on the right side.

통상적으로 이러한 구조를 갖는 전자식 안정기는 형광램프의 수명을 극대화시키고자 소프트 스타트 회로등을 부가한다. 예열형 안정기는 예열전류에 의해 비교적 낮은 시동전압에 의해 점등된후 열전자의 이동이 시작되어 필라멘트가 충분히 가열되므로써 예열전류 없이도 열전자가 원활히 전달됨에도 불구하고 계속적으로 예열전류가 필라멘트의 저항성분에 의해 소비됨에 따라 필라멘트 부근의 온도가 T8 형광램프의 경우 70℃ 이상 가열되는 단점을 지니고 있다. 이러한 발열현상은 형광램프의 관경이 가늘어 질수록 커지게 되므로 에너지 손실이 증가하게 된다. Typically, an electronic ballast having such a structure adds a soft start circuit to maximize the life of the fluorescent lamp. The preheating ballast is turned on by the relatively low starting voltage by the preheating current, and then the movement of the hot electrons starts and the filament is sufficiently heated so that the preheating current is continuously consumed by the resistance component of the filament even though the hot electrons are smoothly transferred without the preheating current. As a result, the temperature near the filament has a disadvantage that the T8 fluorescent lamp is heated above 70 ° C. This heat generation becomes larger as the diameter of the fluorescent lamp becomes thinner, which increases energy loss.

도 1b는 일반적인 비예열형 점등방식의 전자식 안정기에 대한 출력부 연결방식을 나타낸 도면이다. 이 방식에서도 좌측의 펄스 인가 단자(1)에는 램프 구동을 위한 펄스가 인가되며, 우측의 펄스 인가 단자(2)에는 커패시터가 접지 및 직류전압원에 각각 연결되는 것이 일반적이다. 비예열형 방식에서는 초기 점등시 필라멘트를 예열시키지 않고 램프의 양단에 높은 전압을 주어 점등시키며, 예열형 방식과 달리 점등 전후에 필라멘트에 예열전류가 흐르지 않기 때문에 에너지 손실을 줄일 수 있으며, 점등전압이 높아 저온점등에 유리하다고 하는 장점을 가지고 있다. 또한, 이 방식의 다른 특징은 필라멘트를 사용하지 않는 것이므로 필라멘트가 손상되어도 점등된다는 것이다. Figure 1b is a view showing the output connection method for the electronic ballast of the general non-heating type lighting method. In this manner, a pulse for driving the lamp is applied to the pulse applying terminal 1 on the left side, and a capacitor is generally connected to the ground and the DC voltage source, respectively, to the pulse applying terminal 2 on the right side. In the non-preheating type, the lamp is turned on by giving a high voltage to both ends of the lamp without preheating the filament during initial lighting.In contrast to the preheating type, the preheating current does not flow through the filament before and after the lighting, thus reducing the energy loss. It has high merit that it is advantageous for low temperature lighting. In addition, another feature of this method is that it does not use a filament, so it lights up even if the filament is damaged.

그러나, 비예열형은 형광램프내 수은을 활성화시키고 필라멘트로부터 열전자를 방출하기 위한 전압이 예열형에 비해 훨씬 높기 때문에 점등시 필라멘트에 큰 충격을 가하여 형광램프의 양단에 흑화현상이 빠르게 나타날 뿐만 아니라 형광램프의 수명이 크게 짧아지는 단점이 있다. However, in the non-preheating type, the voltage for activating mercury in the fluorescent lamp and emitting hot electrons from the filament is much higher than that of the preheating type. There is a disadvantage that the life of the lamp is greatly shortened.

이러한 점을 해결하기 위하여, 대한민국 등록실용신안 제289432호에서는 포토커플러와 FET를 사용한 절전형 전자식 형광등 점등회로가 제안되어 있다. 이 회로는, 점등 초기에는 FET가 오프되어 있으므로 예열형 방식으로 동작을 하고, 이후 일정 시간이 지나면 FET가 온되어 필라멘트를 단락(short)시킴으로써 비예열형 방식으로 동작하도록 되어 있다.In order to solve this problem, Korean Utility Model Registration No. 289432 proposes a power-saving electronic fluorescent lamp lighting circuit using a photocoupler and a FET. Since the FET is turned off at the initial stage of lighting, the circuit operates in a preheating manner, and after a predetermined time, the FET turns on and shorts the filament to operate in a non-preheating manner.

이 회로는 램프의 점등후에 비예열형 방식으로 동작되므로, 즉, 필라멘트에 전류가 흐르지 않으므로 필라멘트에 의한 발열손실 문제는 해결될 수 있지만, 비예열형 방식으로 동작시키기 위해서 포토커플러와 FET를 온 상태로 유지하여야 하므로 포토커플러와 FET를 온 상태로 유지하기 위하여 전류가 소모되어 실제로는 에너지 효율의 상승 효과가 미미하다고 하는 문제가 있다. 또한, 전자식 안정기의 경우에 램프의 구동에 필요한 전압 및 주파수가 상당히 높기 때문에 이러한 조건을 만족시키는 FET는 고가이므로 안정기의 가격이 많이 상승된다고 하는 문제가 있다.Since the circuit is operated in a non-preheated manner after the lamp is turned on, that is, no current flows through the filament, the problem of heat loss due to the filament can be solved, but the photocoupler and the FET are turned on to operate in the non-preheated manner. Since the current is consumed in order to keep the photocoupler and the FET on, there is a problem that the synergistic effect of energy efficiency is insignificant. In addition, in the case of an electronic ballast, since the voltage and frequency required for driving the lamp are considerably high, the FET satisfying such a condition is expensive, and thus, the price of the ballast increases.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 에너지 소비 효율이 높으면서도 긴 램프 수명을 보장할 수 있는 전자식 안정기를 제공하는 것을 목적으로 한다.This invention is made | formed in view of such a point, and an object of this invention is to provide the electronic ballast which can ensure a long lamp life while high energy consumption efficiency.

본 발명은 높은 에너지 소비 효율과 긴 램프 수명을 가지면서도 저렴한 비용으로 구성할 수 있는 전자식 안정기를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an electronic ballast that can be configured at a low cost while having a high energy consumption efficiency and a long lamp life.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 비예열형 방식과 예열형 방식의 장점을 모두 갖는 순간 예열식 형광램프용 전자식 안정기를 제공한다. 순간 예열형 방식의 전자식 안정기는 초기 점등시 기존의 전자식 안정기와 마찬가지로 필라멘트에 예열 전류를 흘려주어 점등시킨 후, 시간지연회로에 의해 정해진 일정시간후, 비예열 점등형과 마찬가지로 필라멘트 양극이 단락되어 필라멘트에 흐르는 예열 전류를 없앰으로써 필라멘트에서 발생되는 발열온도가 감소되고, 예열형 방식의 단점인 필라멘트 예열에 의한 전력 소모를 없앰으로써 에너지를 절약할 수 있는 절전모드로 구동하게 된다. The present invention provides an electronic ballast for instantaneous preheated fluorescent lamp having the advantages of both a non-preheated type and a preheated type to achieve the above object. The instantaneous preheating type electronic ballast is turned on by flowing preheating current to the filament like the existing electronic ballast at initial lighting, and after a certain time determined by the time delay circuit, the filament anode is short-circuited like the non-preheating type. By eliminating the preheating current flowing in the heat generation temperature generated in the filament is reduced, it is driven in a power saving mode that can save energy by eliminating the power consumption by filament preheating which is a disadvantage of the preheating type.

시간지연회로는 방전등 점등시 필라멘트 예열을 시키는 역할과 함께 예열을 통한 점등 후에 필라멘트 예열 부분을 단절시켜 예열로 인해 생기는 손실을 없애 효율을 높이는 역할을 한다. The time delay circuit plays a role of preheating the filament when the discharge lamp is turned on, and also increases the efficiency by eliminating the loss caused by preheating by disconnecting the filament preheating part after the preheating.

시간 지연 모듈 회로를 장착한 이유는 비예열형 방식의 구동이 필라멘트의 예열에 의한 전력 손실이 없어 에너지 효율에는 큰 효과가 있으나, 램프의 수명이 단축되는 문제를 야기시키므로 초기 점등순간의 구동방식을 기존의 예열형 점등 방식을 채택하되 점등 후에는 바로 비예열형 방식에 의해 구동되는 절전모드로 전환될 수 있도록 하기 위한 것이다.The reason why the time delay module circuit is installed is that the non-preheating type drive has no power loss due to the preheating of the filament, which has a great effect on energy efficiency, but it causes the problem of shortening the life of the lamp. The conventional preheating lighting method is adopted, but after being turned on, it is intended to be switched to a power saving mode driven by the non-preheating method.

그런데, 단순히 기계적 혹은 전자적으로 필라멘트의 양극을 개방/단락시키는 것만으로는 안정기 역할을 수행할 수 없기 때문에, 필라멘트 단자 사이에 병렬로 부하를 연결하였다. 이 부하는 종래의 예열형 점등 방식과 비교하여서도 형광램프의 수명을 더욱 연장시킬 수 있게 한다. However, simply by opening or shorting the anode of the filament mechanically or electronically can not function as a ballast, the load was connected in parallel between the filament terminals. This load makes it possible to further extend the life of the fluorescent lamp as compared with the conventional preheating lighting method.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이하의 설명에서, 램프 점등을 위한 구동펄스 발생회로는 종래의 것과 동일하므로 그 상세한 설명은 생략한다. 전술한 것처럼 좌측의 펄스 인가 단자(1)에는 램프 구동을 위한 펄스가 인가되며, 우측의 펄스 인가 단자(2)에는 커패시터가 접지 및 직류전압원에 각각 연결되는 것이 일반적이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, the driving pulse generating circuit for lamp lighting is the same as the conventional one, and thus its detailed description is omitted. As described above, a pulse for driving the lamp is applied to the pulse applying terminal 1 on the left side, and a capacitor is generally connected to the ground and the DC voltage source, respectively, to the pulse applying terminal 2 on the right side.

도 2a는 본 발명의 순간 예열형 전자식 안정기의 램프 연결방식을 나타낸 도면이다. 도 2a에서의 릴레이(RL1, RL2)의 연결 상태는 릴레이에 구동 전원이 인가되지 않았을 때의 상태, 즉, 공통단자(C)와 브레이크 단자(B)가 연결되어 있는 상태이다. 이 상태에서 전원이 인가된 후 일정 시간 이내의 초기 점등 기간에는 릴레이(RL1, RL2)를 구동하여 공통단자(C)와 메이크 단자(M)가 연결되도록 한다.Figure 2a is a view showing a lamp connection method of the instantaneous preheating electronic ballast of the present invention. The connection state of the relays RL1 and RL2 in FIG. 2A is a state when no driving power is applied to the relay, that is, a state in which the common terminal C and the brake terminal B are connected. In this state, during the initial lighting period within a predetermined time after the power is applied, the common terminals C and the make terminal M are connected by driving the relays RL1 and RL2.

이 상태에서는 커패시터 C2가 개방된 상태로 되기 때문에, 램프 구동 펄스가 1과 2 단자 사이에 인가되면, 인덕터(L1)을 통과한 전류는 램프의 필라멘트와 부하 Z1과의 병렬 회로를 거쳐서 릴레이 RL1의 공통단자(C)와 메이크 단자(M)를 통해 커패시터 C1으로 흐르게 된다. 커패시터 C1을 통과한 전류는 다시 램프의 필라멘트와 부하 Z2와의 병렬 회로를 거쳐서 단자 2에 다다르게 된다.In this state, since the capacitor C2 is in an open state, when a lamp driving pulse is applied between the 1 and 2 terminals, the current passing through the inductor L1 passes through the parallel circuit of the lamp filament and the load Z1 of the relay RL1. Through the common terminal (C) and the make terminal (M) flows to the capacitor C1. The current through capacitor C1 again reaches terminal 2 via a parallel circuit between the filament of the lamp and the load Z2.

이와 같이 초기 점등 기간에 이 회로는 전류가 필라멘트를 통해 흐르는 예열형 방식으로 동작하게 된다. 형광램프의 정상화에 필요한 시간은 형광램프에 따라서 5초 내지 30초이므로, 초기 점등 기간은 이를 고려하여 정하면 된다.As such, during the initial lighting period, the circuit operates in a preheated manner in which current flows through the filament. Since the time required for normalization of the fluorescent lamp is 5 seconds to 30 seconds depending on the fluorescent lamp, the initial lighting period may be determined in consideration of this.

한편, 초기 점등 기간이 지나면 릴레이는 다시 오프되어 공통단자(C)와 브레이크 단자(B)가 연결되게 된다. 이 상태에서는 램프 구동 펄스가 인덕터(L1)와 커패시터 C2를 통과하게 되며, 커패시트 C1이 개방된 상태가 되고, 좌측의 필라멘트는 단락된 상태가 되며, 우측의 필라멘트는 부하 Z2를 통해 단락된 상태가 된다. 즉, 초기 점등 기간이 지나면 필라멘트가 단락되어 동작하는 비예열형 방식으로 동작하게 되는 것이다.On the other hand, after the initial lighting period, the relay is turned off again so that the common terminal C and the brake terminal B are connected. In this state, the lamp driving pulse passes through the inductor L1 and the capacitor C2, the capacitor C1 is opened, the filament on the left is short-circuited, and the filament on the right is short-circuited through the load Z2. Becomes That is, after the initial lighting period, the filament is short-circuited to operate in a non-preheating manner.

이와 같이 릴레이를 구동하기 위해서 본 발명에서는 도 2b와 같이 시간지연회로(100)를 사용하여 릴레이 구동회로(200)를 제어한다. 즉, 초기 전압 인가후 일정 기간동안에는 릴레이 구동회로(200)를 인에이블 시키는 신호가 시간지연회로(100)에서 출력되며, 그 기간이 지나면 릴레이 구동회로(200)를 디스에이블 시키는 신호가 출력된다. 시간지연회로(100)는 다양한 방식으로 구현이 가능하며, 본 발명은 특정 시간지연회로에 한정되는 것은 아니다.In order to drive the relay as described above, the present invention controls the relay driving circuit 200 using the time delay circuit 100 as shown in FIG. 2B. That is, a signal for enabling the relay driving circuit 200 is output from the time delay circuit 100 for a predetermined period after the initial voltage is applied, and a signal for disabling the relay driving circuit 200 is output after the period is passed. The time delay circuit 100 may be implemented in various ways, and the present invention is not limited to a specific time delay circuit.

한편, 도 2a의 회로에서는 형광램프 필라멘트의 핀 사이에 사용된 부하로는 저항이나 커패시터를 사용할 수 있으며, 이는 크게 두 가지 역할을 한다. Meanwhile, in the circuit of FIG. 2A, a resistor or a capacitor may be used as a load used between the pins of the fluorescent lamp filament.

먼저, 시간지연 회로에 의해 예열형 방식으로 램프를 점등한 후에 비예열 방식으로 전환할 때, 필라멘트의 한 핀이 회로와의 연결이 끊어짐에 따라 에너지 손실이 발생할 수 있다. 그러므로 부하를 연결함으로써 예열 방식에서 비예열 방식으로 전환될 때 발생하는 에너지 손실을 방지할 수 있다. First, when the lamp is turned on in the preheating manner by the time delay circuit and then switched to the non-preheating manner, energy loss may occur as one pin of the filament is disconnected from the circuit. Therefore, by connecting the load, it is possible to prevent energy loss that occurs when switching from preheating to non-preheating.

두 번째로는 점등시 필라멘트의 핀 사이를 연결하고 있는 부하의 적당한 임피던스 값을 선택하여 필라멘트에 적절한 예열 전류를 흘려줌으로써 수명을 연장하게 된다. 이 때 너무 작은 임피던스를 갖는 부하(100Ω 이하)를 연결하면 예열할 때 필라멘트와 함께 부하로도 전류가 흐르게 되어 충분한 예열을 시킬 수 없기 때문에 램프의 수명에 문제가 생기게 되며, 너무 큰 임피던스의 부하(300Ω 이상)를 사용하게 되면 비예열형 방식으로 전환된 후에 효율이 저하되는 문제가 발생하게 된다. 그러므로 필라멘트보다 임피던스가 커서 충분히 필라멘트를 예열시킬 수 있고 비예열형으로 전환 후 효율 저하에 문제가 없는 약 100 내지 300Ω 정도의 임피던스를 갖는 부하가 적당하다. Secondly, when the lamp is turned on, the proper impedance value of the load connected between the pins of the filament is selected, and the preheating current flows to the filament to extend the life. At this time, if a load with too small impedance (below 100Ω) is connected, the current flows through the load along with the filament when preheating, and thus, sufficient preheating is not possible, which causes a problem in lamp life. 300Ω or more) causes a problem in that the efficiency decreases after switching to the non-preheated type. Therefore, a load having an impedance of about 100 to 300 Ω is suitable because the impedance is larger than that of the filament, so that the filament can be sufficiently preheated and there is no problem in efficiency reduction after switching to the non-preheating type.

또한 이 임피던스를 갖는 저항을 부하로 사용하는 경우에는 필라멘트가 끊어져 램프의 수명이 다한 경우, 저항으로 전류가 흘러 발열과 함께 저항이 파손되는 문제가 발생할 수 있으나, 램프 구동 주파수에서 같은 값의 임피던스(Xc=1/(2πfC), 여기에서 f: 주파수, C: 커패시턴스)를 갖는 커패시터를 사용할 경우에는 램프의 필라멘트가 끊어진 경우에도 커패시터는 유효전력이 0(유효전력 P=VIcosθ인데 커패시터의 경우 θ=90°이므로 P=0)이기 때문에 발열 및 커패시터의 파손 문제가 없고 또한 점등 초기에 발생하는 역기전력이 진상으로 필라멘트가 아닌 부하를 통하여 흐르게 되어 필라멘트에 가해지는 충격을 완화하여 기존 예열형 전자식 안정기보다도 램프의 수명을 연장하게 된다.In addition, when a resistor having this impedance is used as a load, when the filament is broken and the lamp has reached the end of its life, a problem may occur in that the current flows through the resistor and the resistance breaks with heat generation. When using a capacitor with Xc = 1 / (2 πfC ), where f: frequency and C: capacitance, the capacitor has an active power of 0 (active power P = VIcosθ, even if the lamp's filament is broken). Since it is = 90 °, it is P = 0), so there is no problem of heat generation and capacitor damage, and the counter electromotive force generated at the initial stage of lighting flows through the load rather than the filament, so as to alleviate the impact on the filament. It will extend the life of the lamp.

부하의 연결은 도 2a에 나타난 바와 같이 Z1, Z2를 모두 연결하거나 또는 Z2만을 연결하는 방법 모두 형광램프의 수명을 연장시키는 역할을 한다. 그러나, 램프 양단의 필라멘트 핀 사이에 부하를 연결한 경우에는 점등 순간 발생하는 역기전력이 양 필라멘트에 연결되어 있는 부하를 통해 흐르기 때문에 한쪽 필라멘트에만 연결 방식보다는 필라멘트에 가해지는 충격을 완화시킬 수 있으므로 좀더 바람직하다.As shown in FIG. 2A, the connection of the loads extends the lifespan of the fluorescent lamp, in which both Z1 and Z2 are connected or only Z2 is connected. However, when the load is connected between the filament pins at both ends of the lamp, the back electromotive force generated at the moment of lighting flows through the load connected to both filaments, so that the impact on the filament can be alleviated rather than the connection method to only one filament. Do.

한편, 도 2a에서는 램프 구동을 위하여 커패시터(C1, C2)를 사용하는 경우를 도시하였지만, 커패시터 대신에 압전 소자를 사용하는 것도 가능하다.In FIG. 2A, the capacitors C1 and C2 are used to drive a lamp, but a piezoelectric element may be used instead of the capacitor.

도 3에 도 2a와 도 2b의 실제 구현예를 보여주는 회로도가 도시되어 있다. 도 3은 도 2a에서와 같은 램프 결선 회로를 구비하고 있으며, 도 2b에서의 시간지연회로를 저항과 커패시터의 조합에 의해 구성하고 FET에 의해 릴레이를 구동하도록 하는 구성을 가지고 있다.3 is a circuit diagram showing an actual implementation of FIGS. 2A and 2B. FIG. 3 has a lamp connection circuit as shown in FIG. 2A, and has a configuration in which the time delay circuit in FIG. 2B is formed by a combination of a resistor and a capacitor and drives a relay by a FET.

전원을 넣으면 직류전압 Vcc가 저항 R1를 통해서 제너 다이오드 ZD1 양단에 제너 전압을 형성하고 커패시터 C4에 이 제너전압이 충전된다. 커패시터 C4에 충전되는 전압은 다시 저항 R2를 통해서 커패시터 C3에 충전된다. 커패시터 C3이 충전되는 기간 동안에는 저항 R2를 통해 흐르는 전류에 의해 저항 R2 양단에 FET Q1의 게이트 전압이 형성되어 FET Q1이 온 된다. When the power is turned on, the DC voltage Vcc forms a Zener voltage across the Zener diode ZD1 through the resistor R1, and the Zener voltage is charged to the capacitor C4. The voltage charged to capacitor C4 is again charged to capacitor C3 through resistor R2. During the period when the capacitor C3 is charged, the gate voltage of the FET Q1 is formed across the resistor R2 by the current flowing through the resistor R2, thereby turning on the FET Q1.

FET Q1이 온 되면 릴레이 구동을 위한 직류전압 VRL에 의한 전류가 저항 R3과 릴레이의 구동코일에 흐르게 되어 이 기간 동안 릴레이가 구동하게 된다. 따라서, 위에서 설명한 것처럼 이 기간에는 릴레이의 C 단자와 M 단자가 연결되어 형광램프의 결선이 예열 점등방식으로 된다. 즉, 커패시터 C1을 통해 필라멘트를 예열시켜 점등하게 되는 것이다.When the FET Q1 is turned on, the current by the DC voltage V RL for driving the relay flows to the resistor R3 and the driving coil of the relay, thereby driving the relay during this period. Therefore, as described above, in this period, the C terminal and the M terminal of the relay are connected to connect the fluorescent lamp to the preheating lighting method. That is, the filament is preheated and turned on through the capacitor C1.

이와 같이 커패시터 C3에의 충전이 완료되면, 커패시터 C3를 통해서는 전류가 흐르지 않으므로 저항 R2 양단에 전압이 걸리지 않는다. 따라서, FET Q1이 오프되어 릴레이 구동 코일로는 전류가 흐르지 않게 되고, 결국 릴레이는 오프 상태가 된다. 따라서, 커패시터 C3에의 충전이 완료되면, 릴레이의 C 단자와 B 단자가 연결되게 되어, 위에서 설명한 것처럼 결선이 비예열 방식으로 바뀌어 필라멘트에 예열 전류가 더 이상 흐르지 않게 된다. When the charging to the capacitor C3 is completed as described above, no current flows through the capacitor C3, so no voltage is applied across the resistor R2. Therefore, the FET Q1 is turned off so that no current flows through the relay drive coil, so that the relay is turned off. Therefore, when the charging of the capacitor C3 is completed, the C terminal and the B terminal of the relay are connected, and as described above, the wiring is changed to a non-preheating manner so that no preheating current flows in the filament any more.

한편, 종래 기술과는 달리 회로 결선이 비예열 방식으로 바뀐 이후에 필라멘트뿐만 아니라 시간지연회로(100)와 릴레이 구동회로(200)에도 전류가 흐르지 않으므로 에너지 소비 효율이 더욱 더 높아지게 된다.On the other hand, unlike the prior art, since the circuit connection is changed to the non-preheating method, since the current does not flow not only in the filament but also in the time delay circuit 100 and the relay driving circuit 200, the energy consumption efficiency is further increased.

도 4는 예열형, 비예열형 그리고 본 발명에 따른 순간 예열형 안정기의 주파수에 따른 광효율의 관계를 보여주는 그래프이다. 예열형 방식의 경우 기본적으로 점등 후의 필라멘트 예열에 의해 비예열형과 비교하여 약 1.5W의 에너지 손실이 생기므로 광효율이 4∼5 lm/W 낮아지는 것을 알 수가 있는 반면 비예열형 방식의 안정기와 필라멘트 예열 후 시간지연 회로에 의해 비예열형 방식으로 전환된 본 발명에 의한 안정기의 경우 광효율이 유사함을 알 수가 있다.Figure 4 is a graph showing the relationship between the light efficiency according to the frequency of the preheating type, non-preheating type and instantaneous preheating ballast according to the present invention. In the case of the preheating type, the filament preheating after lighting basically produces about 1.5W of energy loss compared to the non-preheating type, so the light efficiency is lowered by 4 to 5 lm / W. It can be seen that the light efficiency of the ballast according to the present invention, which is converted to a non-preheated type by a time delay circuit after filament preheating, is similar.

도 5는 예열형, 비예열형 그리고 본 발명에 따른 순간 예열형 안정기의 온/오프 주기에 따른 램프 수명을 나타낸 것이다. 비예열형 방식으로 점등하는 경우에는 높은 초기 점등 전압에 의한 필라멘트의 손실에 의해 예열형 점등 방식에 비해 수명이 짧아지는 것을 알 수 있으며, 본 발명의 순간 예열형 안정기는 오히려 기존 예열형 방식의 안정기에 비해 수명이 길어지는 것을 알 수가 있다. 이는, 앞서 설명한 바와 같이, 시간지연 회로(100)에 의해 점등 초기에 예열형 방식과 동일한 점등 방식을 사용하면서, 그와 함께 필라멘트 핀에 연결된 부하(저항 또는 콘덴서)가 초기 점등시 발생하는 역기전력을 진상으로 필라멘트가 아닌 콘덴서를 통해 흐르게 함과 동시에 충분한 예열 전류를 필라멘트에 흐르게 하기 때문이다.Figure 5 shows the lamp life according to the on / off cycle of the preheating type, non-preheating type and instantaneous preheating ballast according to the present invention. In the case of lighting by the non-preheating type, it can be seen that the life is shortened compared to the preheating type by the loss of the filament due to the high initial lighting voltage. It can be seen that the lifetime is longer than. As described above, the time delay circuit 100 uses the same lighting method as the preheating type at the initial stage of lighting, and at the same time, the counter electromotive force generated when the load (resistor or capacitor) connected to the filament pin is initially lit. This is because it allows the preheating current to flow through the condenser rather than the filament, while allowing sufficient preheating current to flow through the filament.

< 실험예 1 >Experimental Example 1

도 1a, 도 1b, 도 2a와 같은 예열형, 비예열형 및 순간 예열형의 결선 방식을 갖는 안정기를 이용하여 32W 직관형 형광램프를 점등하였을 때의 전기적 특성을 표 1에 나타내었다.Table 1 shows the electrical characteristics when the 32 W linear fluorescent lamp is turned on by using a ballast having a preheating type, non-preheating type and instant preheating type connection method as shown in FIGS. 1A, 1B, and 2A.

표 1에서 볼 수 있는 것처럼, 본 발명의 순간 예열형 방식에 따르면 종래 방식에 비해 전력은 적게 소모하면서 광속에서는 별 차이가 없는 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 방식이 광효율면에서 예열형에 비해서는 현저하게 우수하며 비예열형에 비해서도 근소한 차이이기는 하나 효율이 높음을 알 수 있다.As can be seen from Table 1, according to the instant preheating type of the present invention, it can be seen that there is little difference in the luminous flux while using less power than the conventional method. In other words, it can be seen that the method of the present invention is remarkably superior to the preheating type in terms of light efficiency, and the efficiency is high although there is a slight difference compared to the non-preheating type.

< 실험예 2 >Experimental Example 2

도 1a, 도 1b, 도 2a와 같은 예열형, 비예열형 및 순간 예열형의 결선 방식을 갖는 안정기를 이용하여 10초 온 / 20초 오프와 10초 온 / 50초 오프의 주기로 32W 직관형 형광램프를 점등하였을 때의 램프 수명 측정 결과를 표 2에 나타내었다.32W linear fluorescence with a cycle of 10 seconds on / 20 seconds off and 10 seconds on / 50 seconds off using a ballast having a preheating type, a non-preheating type and a preheating type connection method as shown in FIGS. 1A, 1B, and 2A. Table 2 shows the lamp life measurement results when the lamp is turned on.

표 2에서 볼 수 있는 것처럼, 본 발명의 순간 예열형 방식에 따르면, 종래의 비예열형 방식에 비해서는 현저하게 수명이 늘어났으며, 부하를 다는 경우에는 예열형 방식에 비해서도 2배 정도의 수명 연장 효과가 있음을 알 수 있다.As can be seen from Table 2, according to the instant preheating method of the present invention, the service life is significantly increased compared to the conventional non-preheating method, and when the load is applied, the service life is about twice that of the preheating method. It can be seen that there is an extension effect.

이상 설명한 것처럼, 본 발명에 따르면, 시간지연회로를 사용하여 점등 초기에는 예열형 방식으로 점등하고 그 후에는 비예열형 방식으로 램프를 구동함으로써 에너지 효율을 높이면서도 램프 수명 문제를 해결할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to solve the lamp life problem while increasing energy efficiency by driving the lamp in a preheating manner at the beginning of the lighting and then in a non-preheating manner using a time delay circuit.

또한, 램프 필라멘트의 핀 사이에 적절한 임피던스 값을 갖는 부하를 연결함으로써 점등시에 필라멘트를 충분하게 예열할 뿐만 아니라 점등 초기에 발생하는 역기전력을 필라멘트가 아닌 부하로 흐르게 함으로써 종래의 예열형 안정기에 비해서도 수명을 연장시킬 수 있다. In addition, by connecting a load having an appropriate impedance value between the pins of the lamp filament, the filament is sufficiently preheated at the time of lighting, and the counter electromotive force generated at the beginning of the lighting flows to the load instead of the filament, so that the service life of the preheating ballast Can be extended.

도 1a는 예열형 전자식 안정기의 램프 연결방식을 나타낸 도면이다.Figure 1a is a view showing a lamp connection method of the preheating electronic ballast.

도 1b는 비예열형 전자식 안정기의 램프 연결방식을 나타낸 도면이다.1B is a view illustrating a lamp connection method of a non-preheated electronic ballast.

도 2a는 본 발명의 순간 예열형 전자식 안정기의 램프 연결방식을 나타낸 도면이다.Figure 2a is a view showing a lamp connection method of the instantaneous preheating electronic ballast of the present invention.

도 2b는 도 2a의 릴레이를 구동하기 위한 구성을 보여주는 블록도이다.FIG. 2B is a block diagram illustrating a configuration for driving the relay of FIG. 2A.

도 3은 도 2a와 도 2b의 실제 구현예를 보여주는 회로도이다.3 is a circuit diagram illustrating an actual implementation of FIGS. 2A and 2B.

도 4는 예열형, 비예열형 그리고 순간 예열형 방식의 안정기의 주파수에 따른 광효율의 관계를 보여주는 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the relationship between the light efficiency according to the frequency of the ballast of the preheating, non-preheating and instant preheating type.

도 5는 예열형과 비예열형 그리고 순간 예열형 방식의 안정기의 온/오프 주기에 따른 램프 수명을 보여주는 그래프이다.FIG. 5 is a graph showing lamp life according to on / off cycles of a ballast of preheating type, non-preheating type and instantaneous preheating type.

Claims (7)

삭제delete 램프구동 펄스발생회로를 구비하는 전자식 안정기에 있어서,In an electronic ballast having a lamp driving pulse generating circuit, 램프 결선 방식을 릴레이를 사용하여 예열형과 비예열형 사이에서 절환할 수 있도록 구성된 램프 결선 회로와, A lamp connection circuit configured to switch a lamp connection method between a preheating type and a non-preheating type using a relay, 램프 결선 회로의 상기 릴레이를 구동하기 위한 릴레이 구동 회로와, A relay driving circuit for driving the relay of the lamp connection circuit; 점등 초기에는 릴레이를 온 시키고 그 이후에는 릴레이를 오프 시키도록 상기 릴레이 구동 회로를 제어하는 시간지연회로를 포함하며,A time delay circuit for controlling the relay drive circuit to turn on the relay initially and to turn off the relay thereafter, 상기 램프 결선 회로는,The lamp connection circuit, 공통단자가 램프의 일측의 필라멘트의 한쪽 단자에 연결되고, 메이크 단자가 제1커패시터의 한쪽 단자에 연결되고, 브레이크 단자가 상기 램프구동 펄스발생회로로부터의 펄스 인가 단자와 램프의 상기 일측의 필라멘터의 다른쪽 단자에 연결되어 있는 제1릴레이(RL1)와,The common terminal is connected to one terminal of the filament on one side of the lamp, the make terminal is connected to one terminal of the first capacitor, and the brake terminal is a pulse applying terminal from the lamp driving pulse generating circuit and the filament of the one side of the lamp. The first relay RL1 connected to the other terminal of the 공통단자가 램프의 타측의 필라멘트의 한쪽 단자와 타측 펄스 인가 단자(2)에 연결되고, 메이크 단자가 개방되어 있으며, 브레이크 단자가 제2커패시터의 한쪽 단자에 연결되어 있는 제2릴레이(RL2)와,The common terminal is connected to one terminal of the filament on the other side of the lamp and the other pulse applying terminal (2), the make terminal is open, and the second relay RL2 connected to the one terminal of the second capacitor. , 한쪽 단자가 제1릴레이의 메이크 단자에 연결되어 있고, 다른쪽 단자가 램프의 상기 타측의 필라멘트의 다른 쪽 단자에 연결되어 있는 제1커패시터(C1)와,A first capacitor C1 having one terminal connected to the make terminal of the first relay and the other terminal connected to the other terminal of the filament on the other side of the lamp; 한쪽 단자가 제2릴레이의 브레이크 단자에 연결되어 있고, 다른쪽 단자가 램프의 상기 일측의 필라멘트의 다른쪽 단자 및 상기 램프구동 펄스발생회로로부터의 펄스 인가 단자에 연결되어 있는 제2커패시터(C2)A second capacitor C2 having one terminal connected to the brake terminal of the second relay and the other terminal connected to the other terminal of the filament on the one side of the lamp and the pulse application terminal from the lamp driving pulse generating circuit. 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.Electronic ballast, characterized in that it comprises a. 제2항에 있어서, 램프의 상기 타측의 필라멘트 양단에 병렬로 연결되어 있는 부하(Z2)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.The electronic ballast of claim 2, further comprising a load (Z2) connected in parallel to both ends of the filament of the lamp. 제3항에 있어서, 램프의 상기 일측의 필라멘트 양단에 병렬로 연결되어 있는 부하(Z1)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.4. The ballast of claim 3, further comprising a load (Z1) connected in parallel to both ends of the filament of the lamp. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 부하는 100 오옴에서 300 오옴 사이의 저항값을 갖는 저항소자인 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.The electronic ballast of claim 3 or 4, wherein the load is a resistance element having a resistance value between 100 ohms and 300 ohms. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 부하는 램프 구동 주파수에서 100 오옴에서 300 오옴 사이의 임피던스값을 갖는 커패시터 소자인 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.The electronic ballast of claim 3 or 4, wherein the load is a capacitor element having an impedance value between 100 and 300 ohms at a lamp driving frequency. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 릴레이 구동회로는 The relay driving circuit 한쪽 단자가 릴레이 구동전원에 연결되어 있고 다른쪽 단자가 릴레이 구동코일에 연결되어 있는 저항(R3)과, A resistor (R3) having one terminal connected to the relay driving power supply and the other terminal connected to the relay driving coil, 릴레이 구동코일의 다른 쪽 단자에 드레인이 연결되어 있고, 소스가 접지에 연결되어 있는 FET(Q1)를 구비하며,A drain is connected to the other terminal of the relay drive coil and has a FET Q1 having a source connected to ground. 상기 시간지연회로는The time delay circuit 상기 FET의 게이트와 접지 사이에 연결되어 있는 저항(R2)과,A resistor R2 connected between the gate and the ground of the FET; 캐소드가 저항을 통하여 직류전압원에 연결되어 있고 애노드가 접지에 연결되어 있는 제너 다이오드(ZD1)와,A zener diode (ZD1) having a cathode connected to a DC voltage source through a resistor and an anode connected to ground; 상기 제너 다이오드의 양단에 병렬로 연결되어 있는 커패시터(C4)와,A capacitor C4 connected in parallel to both ends of the zener diode, 상기 제너 다이오드의 캐소드와 상기 FET의 게이트 사이에 연결되어 있는 커패시터(C3)를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.And a capacitor (C3) coupled between the cathode of the zener diode and the gate of the FET.
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