KR100726474B1 - Electronic ballast for lighting high voltage discharge lamp - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In order to better understand the drawings cited in the detailed description of the invention, a brief description of each drawing is provided.
도 1은 고압 방전 램프에 연결된 본 발명의 전자식 안정기의 블록도이다.1 is a block diagram of an electronic ballast of the present invention connected to a high pressure discharge lamp.
도 2는 도 1에 도시된 전자식 안정기의 회로도이다. FIG. 2 is a circuit diagram of the electronic ballast shown in FIG. 1.
도 3은 도 2에 도시된 제1 스위칭 소자의 다른 실시예를 보여준다.FIG. 3 shows another embodiment of the first switching device shown in FIG. 2.
도 4는 도 2에 도시된 제1 스위칭 소자의 또 다른 실시예를 보여준다.4 shows another embodiment of the first switching device shown in FIG. 2.
도 5는 도 2에 도시된 제1 내지 제3 인덕터들의 구조를 보여준다. FIG. 5 illustrates a structure of the first to third inductors shown in FIG. 2.
본 발명은 고압 방전 램프 점등용 전자식 안정기에 관한 것으로서, 특히 고압 방전 램프를 점등하는 과정에서 이상이 발생할 경우에 내부의 전기 소자들이 손상되는 것을 방지하기 위한 전자식 안정기에 관한 것이다. The present invention relates to an electronic ballast for lighting a high-pressure discharge lamp, and more particularly to an electronic ballast for preventing damage to the internal electrical elements when an abnormality occurs in the process of lighting the high-pressure discharge lamp.
고압 방전 램프는 내부에 기체가 주입되어 있으며, 기체가 여기될 때 발광한다. 기체를 여기시키기 위해서는 고전압이 필요하기 때문에 일반적으로, 고압 방 전 램프는 고전압으로 동작하게 되며, 그에 따라 소비전력도 매우 커서 100[W] 내지 1000[W]에 이른다. 고압 방전 램프는 내부에 주입된 기체의 종류에 따라 나트륨램프(Sodium Lmap), 메탈할라이드 램프(Metal-Halide Lamp), 무전극램프(Electorodeless Lamp) 등으로 구분된다. The high-pressure discharge lamp has gas injected therein and emits light when the gas is excited. In general, the high voltage discharge lamp operates at a high voltage because high voltage is required to excite the gas, and thus the power consumption is very large, reaching 100 [W] to 1000 [W]. The high-pressure discharge lamp is classified into a sodium lamp, a metal halide lamp, and an electrodeless lamp according to the type of gas injected therein.
이러한 고압 방전 램프는 일반 전구보다 높은 전력 효율을 가지고 있기 때문에 백화점이나 체육관과 같은 대형 건물 또는 공원이나 대로변의 가로등과 같이 옥외 조명용으로 많이 사용된다. Since the high-pressure discharge lamp has a higher power efficiency than a general bulb, it is widely used for outdoor lighting, such as a large building such as a department store or a gymnasium, or a street lamp in a park or a street.
그런데, 종래의 안정기에는 보호회로가 별도로 구성되어 있지 않기 때문에, 고압 방전 램프가 연결되는 안정기의 출력단이 단락되거나 입력 전압이 안정기의 출력단에 인가되는 경우, 또 고압 방전 램프의 점등이 제대로 이루어지지 않아 재점등되는 경우에는 안정기에 많은 전류가 흐르게 되어서 안정기 내부의 전기 소자들이 손상을 입을 수가 있다. However, since the protection circuit is not provided separately in the conventional ballast, when the output terminal of the ballast to which the high-pressure discharge lamp is connected is short-circuited or an input voltage is applied to the output terminal of the ballast, the high-pressure discharge lamp is not properly turned on. In the case of re-lighting, a large amount of current flows to the ballast, which may damage the electric elements inside the ballast.
본 발명의 목적은 고압 방전 램프가 연결되는 출력단이 단락될 경우에 손상을 방지하는 고압 방전 램프 점등용 전자식 안정기를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electronic ballast for lighting a high pressure discharge lamp which prevents damage in the case of an output short circuit to which the high pressure discharge lamp is connected.
본 발명의 다른 목적은 입력전압이 입력단에 인가되지 않고 출력단에 인가될 경우에 손상을 방지하는 고압 방전 램프 점등용 전자식 안정기를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an electronic ballast for lighting a high-pressure discharge lamp that prevents damage when an input voltage is applied to an output terminal instead of an input terminal.
본 발명의 또 다른 목적은 고압 방전 램프의 초기 점등이 실패하여 재점등하는 과정에서 과전압으로 인한 손상을 방지하는 고압 방전 램프 점등용 전자식 안정기를 제공하는 것이다. Still another object of the present invention is to provide an electronic ballast for lighting a high-pressure discharge lamp that prevents damage due to overvoltage in the process of initial lighting of the high-pressure discharge lamp fails to re-light.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은 The present invention to achieve the above technical problem
고압 방전 램프를 점등시키는 전자식 안정기에 있어서, 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 전압 변환부; 상기 고압 방전 램프를 구동하는 램프 구동부; 상기 전압 변환부와 상기 램프 구동부에 연결되며, 상기 직류 전압을 받아서 상기 램프 구동부의 동작을 제어하는 램프 구동 제어부; 상기 램프 구동부와 상기 램프 구동 제어부에 연결되며, 상기 램프 구동부에 과전류가 흐르거나 과전압이 인가될 때 상기 램프 구동 제어부의 출력을 차단하여 상기 안정기를 보호하는 안정기 보호부, 및 상기 전압 변환부의 입력단과 상기 램프 구동 제어부의 입력단에 연결되며, 상기 고압 방전 램프의 초기 점등이 실패하고 나서 재점등되기 전까지 상기 램프 구동 제어부의 동작을 중지시키는 재점등 보호부를 더 구비하며, 상기 재점등 보호부는 상기 전압 변환부의 입력단에 연결된 써미스터, 및 상기 램프 구동 제어부의 입력단에 연결되며 상기 써미스터의 외측에 접착되고, 상기 써미스터의 온도가 설정 온도보다 높아지면 오프되고 상기 써미스터의 온도가 설정 온도보다 낮아지면 온되는 온도 스위치를 구비하는 고압 방전 램프 점등용 전자식 안정기를 제공한다.An electronic ballast for lighting a high-pressure discharge lamp, comprising: a voltage converter configured to convert an AC voltage into a DC voltage; A lamp driver driving the high pressure discharge lamp; A lamp driving controller connected to the voltage converter and the lamp driver and controlling the operation of the lamp driver by receiving the DC voltage; A ballast protection unit which is connected to the lamp driving unit and the lamp driving control unit and protects the ballast by blocking an output of the lamp driving control unit when an overcurrent flows or an overvoltage is applied to the lamp driving unit, and an input terminal of the voltage conversion unit; A re-lighting protection part connected to an input terminal of the lamp driving control part and stopping the operation of the lamp driving control part until the initial lighting of the high-pressure discharge lamp fails after being re-lit, and the re-lighting protection part converts the voltage A thermistor connected to a negative input terminal, and connected to an input terminal of the lamp driving control unit and bonded to an outer side of the thermistor, the temperature switch being turned off when the temperature of the thermistor is higher than a set temperature and turned on when the temperature of the thermistor is lower than a set temperature. High pressure discharge lamp lighting electronic having Provide a ballast.
바람직하기는, 상기 전압 변환부와 상기 램프 구동 제어부 사이에 연결되는 정전압부를 더 구비하며, 상기 정전압부는 상기 전압 변환부로부터 출력되는 직류 전압을 일정한 전압 레벨로 만들어서 상기 램프 구동 제어부에 인가한다. 또한, 상기 정전압부와 상기 램프 구동 제어부 사이에 연결되는 전류 제한부를 더 구비하며, 상기 전류 제한부는 상기 램프 구동 제어부에 과전류가 입력되는 것을 차단한다.Preferably, the constant voltage unit is further provided between the voltage conversion unit and the lamp driving control unit, and the constant voltage unit makes the DC voltage output from the voltage conversion unit to a constant voltage level and applies it to the lamp driving control unit. The apparatus may further include a current limiting unit connected between the constant voltage unit and the lamp driving control unit, wherein the current limiting unit blocks an overcurrent from being input to the lamp driving control unit.
한편, 상기 램프 구동 제어부는 트리거신호 발생부와 제1 및 제2 펄스신호 발생부들을 구비하며, 상기 트리거신호 발생부는 상기 전압 변환부로부터 출력되는 직류 전압을 받아서 트리거 신호를 발생하고, 상기 제1 펄스신호 발생부는 상기 램프 구동부에 연결되며 펄스 신호를 발생하는 제1 전계효과트랜지스터와, 상기 램프 구동부에 연결된 제1 인덕터, 및 상기 트리거 신호 또는 상기 제1 인덕터의 출력신 호를 받아서 이들의 파형을 정형화시켜서 상기 제1 전계효과트랜지스터를 턴온시키는 제1 파형정형화부를 구비하고, 상기 제2 펄스신호 발생부는 상기 램프 구동부에 연결되며 펄스 신호를 발생하는 제2 전계효과트랜지스터와, 상기 램프 구동부에 연결된 제2 인덕터, 및 상기 제2 인덕터의 출력신호의 파형을 정형화시켜서 상기 제2 전계효과트랜지스터를 턴온시키는 제2 파형 정형화부를 구비한다.The lamp driving controller includes a trigger signal generator and first and second pulse signal generators, and the trigger signal generator generates a trigger signal by receiving a DC voltage output from the voltage converter. The pulse signal generator receives a first field effect transistor connected to the lamp driver and generates a pulse signal, a first inductor connected to the lamp driver, and an output signal of the trigger signal or the first inductor to receive a waveform thereof. A first waveform shaping unit configured to turn on the first field effect transistor by shaping the second field effect transistor, wherein the second pulse signal generator is connected to the lamp driver and generates a pulse signal, and a second field effect transistor connected to the lamp driver; A second field effect transistor by shaping a waveform of a second inductor and an output signal of the second inductor; And a second waveform shaping unit for turning on the stuffer.
바람직하기는 또한, 상기 램프 구동부는 출력 트랜스를 구비하며, 상기 안정기 보호부는 상기 출력 트랜스의 2차측과 상기 램프 구동 제어부에 연결된 제1 및 제2 스위칭 소자들을 구비하며, 상기 출력 트랜스의 1차측에 과전압 또는 과전류가 흐를 때, 상기 출력 트랜스의 2차측에 유기되는 전압에 의해 상기 제1 및 제2 스위칭 소자들이 온(on)되어 상기 램프 구동 제어부의 내부 전류가 상기 제1 및 제2 스위칭 소자들을 통해서 흐르게 됨으로써 상기 램프 구동 제어부로부터 출력신호가 발생하지 않는다.Preferably, the lamp driving unit includes an output transformer, and the ballast protection unit includes first and second switching elements connected to the secondary side of the output transformer and the lamp driving control unit, and to the primary side of the output transformer. When an overvoltage or an overcurrent flows, the first and second switching elements are turned on by a voltage induced on the secondary side of the output transformer so that an internal current of the lamp driving control unit may cause the first and second switching elements to operate. By flowing through, no output signal is generated from the lamp driving controller.
상기 본 발명에 의하여 안정기는 이상이 발생하더라도 손상을 받지 않는다.According to the present invention, the ballast is not damaged even if an abnormality occurs.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.
도 1은 고압 방전 램프에 연결된 본 발명의 전자식 안정기의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 전자식 안정기(101)는 전압 변환부(111), 정전압부(121), 전류 제한부(131), 램프 구동 제어부(141), 램프 구동부(151), 안정기 보호부(161) 및 재점등 보호부(171)를 구비한다.1 is a block diagram of an electronic ballast of the present invention connected to a high pressure discharge lamp. Referring to FIG. 1, the
램프 구동부(151)의 출력단(도 2의 p1,p2)에 고압 방전 램프(105)가 연결된다. 고압 방전 램프(105)는 고전압에 의해 동작하며, 무전극 램프(Electrodeless Lamp), HID(High Intensity Discharge) 램프를 포함한다. The high
전압 변환부(111)는 상용 교류 전압(VAC)을 직류 전압으로 변환한다. 전압 변환부(111)에는 110볼트 또는 220볼트와 같은 상용 교류 전압(VAC)이 인가되며, 전압 변환부(111)는 입력되는 상용 교류 전압(VAC)을 직류 전압으로 변환하여 출력한다.The
정전압부(121)는 전압 변환부(111)와 전류 제한부(131) 사이에 연결된다. 정전압부(121)는 전압 변환부(111)로부터 출력되는 직류 전압을 일정한 전압 레벨로 만들어서 전류 제한부(131)에 인가한다. 따라서, 전류 제한부(131)에는 정전압부(121)에 의해 항상 일정한 직류 전압이 입력된다. The
전류 제한부(131)는 정전압부(121)와 램프 구동 제어부(141) 사이에 연결되며, 램프 구동 제어부(141)에 과전류가 입력되는 것을 억제한다. 램프 구동 제어부(141)에는 정전압부(121)에 의해 항상 일정한 전압이 입력되지만, 외부 노이즈나 안정기(101) 자체의 불안정한 동작에 의해 과전류가 입력될 수가 있다. 전류 제한부(131)는 이러한 외부 노이즈나 과전류가 램프 구동 제어부(141)로 입력되지 못하도록 차단한다. The current limiting
램프 구동 제어부(141)는 전류 제한부(131)를 통해서 입력되는 직류 전압을 받아서 램프 구동부(151)의 동작을 제어한다. 즉, 램프 구동 제어부(141)는 연속적인 펄스 신호를 발생하여 램프 구동부(151)에 제공함으로써, 램프 구동부(151)로 하여금 고압 방전 램프(105)를 발광시키게 한다. The lamp
램프 구동부(151)는 램프 구동 제어부(141)와 고압 방전 램프(105)에 연결되며, 램프 구동 제어부(141)의 출력을 받아서 고압 방전 램프(105)를 발광시킨다.The
안정기 보호부(161)는 램프 구동부(151)와 램프 구동 제어부(141)에 연결된다. 안정기 보호부(161)는 램프 구동부(151)에 과전류가 흐르거나 과전압이 인가될 때 상기 램프 구동 제어부(141)의 출력을 차단하여 안정기(101)를 보호한다. 즉, 고압 방전 램프(105)가 연결되는 안정기(101)의 출력단이 단락(short)되면 안정기(101)에는 과전류가 흐르며, 사용자의 실수로 교류-직류 변환기의 입력단에 인가되어야할 상용 교류 전압(VAC)이 안정기(101)의 출력단(도 2의 p1,p2)에 입력될 경우 안정기(101)의 출력단(도 2의 p1,p2)에는 과전압이 인가된다. 또한, 타임 지연(Time Delay) 추가로 램프 점등 실패에 따른 재점등 기간 동안 램프 구동 제어부(141)에 구비되는 트리거신호 발생부(도 2의 211)의 연속적인 동작으로 인하여 전력을 불필요하게 소모하게 된다. 안정기 보호부(161)는 상기와 같이 과전류나 과전압으로 인하여 안정기(101)가 손상되는 것을 방지하며, 또한, 재점등 회로동작에 따른 불필요한 전력이 소모되는 것을 방지한다. The
재점등 보호부(171)는 고압 방전 램프(105)에 대한 초기 점등이 실패한 후, 고압 방전 램프(105)를 재점등하기 전까지 전자식 안정기(101)의 동작을 중지시켜서 전자식 안정기(101)를 보호한다. 즉, 고압 방전 램프(105)의 초기 점등이 실패하면, 고압 방전 램프(105)가 냉각된 후에 고압 방전 램프(105)를 재점등하여야 한다. 이와 같이, 고압 방전 램프(105)가 냉각되는 동안에는 전자식 안정기(101)의 동작이 중지되어야 하는데, 이 때 만일 전자식 안정기(101)가 동작하게 되면 불필요한 전력이 소모되며, 또한, 전자식 안정기(101)의 내부 소자들이 손상을 받을 가능성이 있다. 따라서, 재점등 보호부(171)는 고압 방전 램프(105)의 초기 점등이 실패할 경우에는 전자식 안정기(101)의 동작을 중지시키고, 고압 방전 램프(105)가 충분히 냉각된 상태에서 재점등을 할 수 있게 함으로써, 전자식 안정기(101)의 내부 소자들의 손상을 방지하고, 또한, 불필요한 전력 소모를 방지한다. The
도 2는 도 1에 도시된 전자식 안정기의 회로도이다. FIG. 2 is a circuit diagram of the electronic ballast shown in FIG. 1.
도 2를 참조하면, 전류 제한부(131)는 복수개의 다이오드들(D1∼D4)을 구비한다. 다이오드들(D1∼D4)은 각각 빌트인 전압(built-in voltage) 이상이 되면 온(on)된다. 2, the current limiting
도 2를 참조하면, 램프 구동 제어부(141)는 재점등 제어부(215), 트리거신호 발생부(211), 제1 펄스신호 발생부(L1,221,241), 제2 펄스신호 발생부(L2,231,242), 저항들(R3,R4) 및 캐패시터들(C3,C4)을 구비한다. Referring to FIG. 2, the
트리거신호 발생부(211)는 전류 제한부(131)로부터 출력되는 직류 전압을 받아서 트리거 신호를 발생한다. 트리거신호 발생부(211)로부터 발생되는 트리거 신호에 의해 제1 전계효과트랜지스터(241)가 턴온(turn-on)되며, 이에 따라 램프 구동부(151)로 입력되는 전압이 고압 방전 램프(105)에 인가되어 고압 방전 램프(105)가 발광한다. 이런 점에서, 트리거신호 발생부(211)는 점화기(ignitor)의 역할을 수행한다. 트리거신호 발생부(211)는 저항들(R1,R2)과 캐패시터(C1) 및 다이액(DA1)을 구비한다. The
제1 펄스신호 발생부(L1,221,241)는 램프 구동부(151)에 연결된 제1 전계효과트랜지스터(241), 램프 구동부(151)에 연결된 제1 인덕터(L1), 및 제1 파형정형화부(221)를 구비한다. The first pulse signal generators L1, 221, and 241 may include a first
제1 전계효과트랜지스터(241)는 N채널 타입이며, 게이트에 문턱전압 이상이 인가되면 턴온된다. 제1 전계효과트랜지스터(241)는 펄스 신호를 발생한다. The first
제1 인덕터(L1)는 도 5에 도시된 바와 같이 램프 구동부(151)에 구비된 제3 인덕터(L3)와 자기 결합을 이룬다. 즉, 제3 인덕터(L3)는 1차측 권선을 형성하고, 제1 인덕터(L1)는 2차측 권선을 형성한다. 따라서, 제3 인덕터(L3)에 전류가 흐를 때 제1 인덕터(L1)에는 전압이 유기되어 역기전력을 발생한다. As shown in FIG. 5, the first inductor L1 forms a magnetic coupling with the third inductor L3 provided in the
제1 파형정형화부(221)는 트리거신호 발생부(211)로부터 발생되는 트리거 신호 또는 제1 인덕터(L1)의 출력신호를 받아서 이들의 파형을 정형화시켜서 제1 전계효과트랜지스터(241)의 게이트에 인가한다. 즉, 트리거신호 발생부(211)로부터 출력되는 트리거 신호나 제1 인덕터(L1)의 출력신호에는 노이즈가 포함될 수 있으며, 제1 파형정형화부(221)는 이러한 노이즈를 제거하여 신호를 정형화시켜줌으로써 제1 전계효과트랜지스터(241)는 안정적으로 동작할 수가 있다. 제1 파형정형화부(221)는 캐패시터(C2)와 저항들(R5∼R8)과 제너 다이오드들(Z1∼Z6)을 구비한다. 캐패시터(C2)는 교류 성분을 바이패스(bypass)시켜서 노이즈를 제거하며, 저항들(R5∼R8)과 제너 다이오드들(Z1∼Z6)은 입력되는 신호를 단계적으로 정형화한다. The first
제2 펄스신호 발생부(L2,231,242)는 램프 구동부(151)에 연결된 제2 전계효과트랜지스터(242), 램프 구동부(151)에 연결된 제2 인덕터(L2), 및 제2 파형정형 화부(231)를 구비한다. The second pulse signal generators L2, 231 and 242 may include a second
제2 전계효과트랜지스터(242)는 N채널 타입이며, 게이트에 문턱전압 이상이 인가되면 턴온된다. 제2 전계효과트랜지스터(242)로부터 펄스 신호가 발생된다. The second
제2 인덕터(L2)는 도 5에 도시된 바와 같이 램프 구동부(151)에 구비된 제3 인덕터(L3)와 자기 결합을 이룬다. 즉, 제3 인덕터(L3)는 1차측 권선을 형성하고, 제2 인덕터(L2)는 2차측 권선을 형성한다. 따라서, 제3 인덕터(L3)에 전류가 흐를 때 제2 인덕터(L2)에는 전압이 유기되어 역기전력을 발생한다.As shown in FIG. 5, the second inductor L2 forms a magnetic coupling with the third inductor L3 provided in the
제2 파형정형화부(231)는 제2 인덕터(L2)의 출력신호를 받아서 그 파형을 정형화시켜서 제2 전계효과트랜지스터(242)의 게이트에 인가한다. 즉, 제2 인덕터(L2)의 출력신호에는 노이즈가 포함될 수 있으며, 이러한 노이즈를 제거하여 신호를 정형화시켜줌으로써 제2 전계효과트랜지스터(242)는 안정적으로 동작할 수가 있다. 제2 파형정형화부(231)는 캐패시터(C5)와 저항들(R10∼R13)과 제너 다이오드들(Z7∼Z12)을 구비한다. 캐패시터(C5)는 교류 성분을 바이패스시켜서 노이즈를 제거하며, 저항들(R10∼R13)과 제너 다이오드들(Z7∼Z12)은 입력되는 신호를 단계적으로 정형화한다. The second
도 2를 참조하면, 램프 구동부(151)는 캐패시터들(C6∼C9,C13), 저항들(R20,R21), 다이오드들(D4,D5), 제3 인덕터(L3) 및 출력 트랜스(271)를 구비하고, 고압 방전 램프(105)를 구동한다. 캐패시터들(C6,C7,C13)과 저항들(R20,R21)은 출력핀들(P1,P2)에 연결되는 고압 방전 램프를 소프트 스타트(soft start)시키는 역할을 한다.Referring to FIG. 2, the
도 2를 참조하면, 안정기 보호부(161)는 출력 트랜스(271)의 2차측 권선에 연결되며, 출력 트랜스(271)의 1차측에 전류가 흐를 때, 전압이 유기되어 동작한다. 안정기 보호부(161)는 발광 다이오드(261), 저항들(R14∼R19), 다이오드들(D7∼D9), 캐패시터들(C11,C12), 제1 스위칭 소자(251), 제2 스위칭 소자(252) 및 전압 제한부(281)를 구비한다. Referring to FIG. 2, the
발광 다이오드(261)는 안정기 보호부(161)가 동작할 때 빛을 발한다. The
제1 스위칭 소자(251)는 SCR(Silicon Controlled Rectifier)을 구비한다. SCR(251)의 애노드(Anode)는 다이오드(D9)에 연결되고, SCR(251)의 게이트(Gate)는 저항(R18)에 연결되며, SCR(251)의 캐쏘드(Cathode)는 노드(N1)에 연결된다. SCR(251)은 게이트에 인가되는 전류가 소정 레벨 이상이 되면 활성화된다. 제1 스위칭 소자(251)가 활성화되면, 트리거신호 발생부(211)의 내부 전류가 SCR(251)을 통해서 노드(N1)로 흐르게 되며, 그에 따라 트리거신호 발생부(211)로부터 트리거신호가 출력되지 않게 된다. 트리거 신호가 출력되지 않으면 제1 전계효과트랜지스터(241)는 스위칭 동작을 하지 않게 된다. 안정기 보호부(161)는 안정기(도 1의 105) 내부에 과전류나 과전압이 인가될 때 동작함으로, 상기와 같이, 제1 스위칭 소자(251)가 활성화됨에 따라 안정기(도 1의 101)의 손상이 방지된다.The
제2 스위칭 소자(252)는 NPN 트랜지스터를 구비한다. NPN 트랜지스터(252)는 게이트에 문턱 전압 이상이 인가되면 턴온된다. 제2 스위칭 소자(252)가 활성화되면, 제1 파형정형화부(221)의 내부 전류가 제2 스위칭 소자(252)를 통해 흘러나가기 때문에 제1 파형정형화부(221)로부터 출력신호가 출력되지 않으며, 그로 인 하여 제1 전계효과트랜지스터(241)는 턴오프된다. 따라서, 안정기(도 1의 101)의 동작이 중지되어 안정기(도 1의 101)의 손상이 방지된다. The
전압 제한부(281)는 저항(R16)과 저항(R18) 사이에 연결되며, SCR(251)의 게이트 전극에 과전압이 인가되지 않도록 전압을 제한한다. 전압 제한부(281)는 제너 다이오드(283)와 일반 다이오드(285)를 구비한다. 제너 다이오드(283)는 일정 전압 이상이 입력될 경우에 일정 전압만을 출력한다. SCR(251)의 게이트 전극에 과전압이 인가되면 SCR(251)이 손상되어 정상 동작을 수행하지 못하게 되는데, 이러한 SCR(251)의 손상을 방지하기 위하여 전압 제한부(281)를 구비한다. 전압 제한부(281)에 의하여 SCR(251)의 게이트에는 항상 일정한 전압 이하만 인가된다. 따라서, SCR(251)의 게이트에는 과전압이 인가되지 않게 되며, 그에 따라 SCR(251)은 손상을 입지 않게 된다. The
도 2를 참조하면, 재점등 보호부(171)는 써미스터(Thermistor)(171a)와 온도 스위치(171b)를 구비한다. Referring to FIG. 2, the
써미스터(171a)는 온도가 높아지면 내부 저항이 감소하는 특성을 갖는다. 즉, 내부에 흐르는 전류의 양이 증가하면 써미스터(171a)의 온도가 높아진다. 따라서, 써미스터(171a)의 온도를 측정함으로써 전자식 안정기(101)에 흐르는 전류의 양의 다소를 알 수 있다. 또한, 써미스터(171a)는 전자식 안정기(101)에서 발생하는 돌입전류를 감소시키는 역할을 한다. 즉, 상용 교류 전압(VAC)이 인가되는 초기에는 써미스터(171a)의 저항값이 커지만, 시간이 지날수록 써미스터(171a)에는 열이 발생하여 써미스터(171a)의 저항값이 작아지는 특성이 있다. 이와 같은 열에 대한 특성을 이용하여 전자식 안정기(101)의 초기 점등시에 회로에 전류 공급을 제한함으로써 돌입전류 발생을 억제 할 수 있다. The
온도 스위치(171b)는 외부 장치를 감지한 온도의 고저에 따라 스위칭 역할을 수행한다. 예컨대, 온도 스위치(171b)는 감지된 온도가 온도 스위치(171b)의 설정 온도보다 높아지면 오프(off)되고, 감지된 온도가 온도 스위치(171b)의 설정 온도보다 낮아지면 온(on)된다. 온도 스위치(171b)는 램프 구동 제어부(141)의 입력단에 연결된다. 온도 스위치(171b)는 또한, 써미스터(171a)의 일면에 접착된다. 따라서, 온도 스위치(171b)는 써미스터(171a)의 온도를 감지하여 램프 구동 제어부(141)의 동작을 제어한다. 즉, 써미스터(171a)의 온도가 온도 스위치(171b)의 설정 온도보다 높아지면 온도 스위치(171b)는 오프되어 램프 구동 제어부(141)의 동작을 중지시키고, 써미스터(171a)의 온도가 온도 스위치(171b)의 설정 온도보다 낮아지면 온도 스위치(171b)는 온되어 램프 구동 제어부(141)의 동작을 활성화시킨다. The
구체적으로, 고압 방전 램프(도 1의 105)가 정상적으로 점등되는 경우에는 써미스터(171a)에 전류가 연속으로 흐르기 때문에 온도 스위치(171b)는 오프되고, 그에 따라 램프 구동 제어부(141)는 차단되어 동작을 중지한다. 이 때, 고압 방전 램프(도 1의 105)의 초기 점등이 실패하고 재점등할 경우에는, 초기 점등시 써미스터(171a)에 전류가 흘러서 열이 발생하나 점등 실패에 따른 전류의 감소로 써미스터(171a)의 온도는 내려간다. 그러다가, 써미스터(171a)의 온도가 온도 스위치(171b)의 설정 온도 이하로 내려가게 되면 온도 스위치(171b)는 다시 온되어 램 프 구동 제어부(141)가 다시 동작하여 고압 방전 램프(도 1의 105)를 점등시킨다.Specifically, when the high-pressure discharge lamp (105 in FIG. 1) is normally turned on, since the current flows continuously in the
도 1 및 도 2를 참조하여 안정기(101)의 전체적인 동작을 설명하기로 한다. 1 and 2, the overall operation of the
외부에서 전압 변환부(111)로 입력되는 상용 교류 전압(VAC)을 직류 전압으로 변환하여 출력하면, 상기 직류 전압에 의해 트리거신호 발생부(211)의 캐패시터(C1)가 충전된다. 캐패시터(C1)가 완전히 충전되면 다이액(DA1)이 온되어 트리거 신호를 발생한다. 상기 트리거 신호는 제1 파형정형화부(221)에 의해 정형화되어 제1 전계효과트랜지스터(241)의 게이트에 인가되어 제1 전계효과트랜지스터(241)가 턴온된다. 제1 전계효과트랜지스터(241)가 턴온되면, 전압 변환부(111)로부터 출력되는 전압에 의해 캐패시터(C8), 캐패시터(C7), 캐패시터(C6), 출력 트랜스(271), 제3 인덕터(L3)(L3), 제1 전계효과트랜지스터(241)를 통해서 구동 전류가 흐르게 된다. 그러다가 캐패시터(C8)가 완전히 충전되면 구동 전류가 흐르지 않게 되며, 동시에 제1 전계효과트랜지스터(241)는 턴오프된다. When the commercial AC voltage VAC input to the
이어서, 제2 인덕터(L2)로부터 역기전력이 발생하고, 이것은 제2 파형정형화부(231)에 의해 정형화되어 제2 전계효과트랜지스터(242)의 게이트에 인가되고, 그에 따라 제2 전계효과트랜지스터(242)는 턴온된다. 제2 전계효과트랜지스터(242)가 턴온되면, 전압 변환부(111)로부터 출력되는 전압에 의해 제2 전계효과트랜지스터(242), 제3 인덕터(L3), 출력 트랜스(271), 캐패시터(C6), 캐패시터(C7), 캐패시터(C10)를 통해서 구동 전류가 흐르게 된다. 그러다가 캐패시터(C10)가 완전히 충전되면 구동 전류가 흐르지 않게 되며, 동시에 제2 전계효과트랜지스터(242)는 턴오프된다. Subsequently, a counter electromotive force is generated from the second inductor L2, which is shaped by the second
이어서, 제1 인덕터(L1)로부터 역기전력이 발생하고, 이것은 제1 파형정형화부(221)에 의해 정형화되어 제1 전계효과트랜지스터(241)의 게이트에 인가되고, 그에 따라 제1 전계효과트랜지스터(241)는 턴온된다. 제1 전계효과트랜지스터(241)가 턴온되면, 전압 변환부(111)로부터 출력되는 전압에 의해 캐패시터(C8), 캐패시터(C7), 캐패시터(C6), 출력 트랜스(271), 제3 인덕터(L3), 제1 전계효과트랜지스터(241)를 통해서 또 다시 구동 전류가 흐르게 된다. 그러다가 캐패시터(C8)가 완전히 충전되면 구동 전류가 흐르지 않게 되며, 동시에 제1 전계효과트랜지스터(241)는 턴오프된다. Subsequently, a counter electromotive force is generated from the first inductor L1, which is shaped by the first
이와 같이, 제1 전계효과트랜지스터(241)와 제2 전계효과트랜지스터(242)의 상호 교번적이고 반복적인 온/오프 동작에 의해 램프 구동 제어부(141)로부터 발생되는 펄스 신호가 출력 트랜스(271)의 1차측 권선과 캐패시터들(C6,C7)을 통과하면서 공진 주파수가 발생하는 순간에 출력단(p1,p2)에 고전압, 예컨대 3∼5[kV]가 발생하면서 출력단(p1,p2)에 연결된 고압 방전 램프(105)가 점등된다. As such, the pulse signal generated from the
한편, 고압 방전 램프(105)는 순간적으로 고장이 나거나 또는 완전히 고장이 나는 경우가 있다. 고압 방전 램프(105)가 완전 고장 나는 경우는 출력단(p1,p2)이 단락되거나 전압 변환부(111)에 입력될 전압이 출력단(p1,p2)에 인가되는 경우를 포함한다. 고압 방전 램프(105)가 순간 정전인 경우는 충분한 냉각될 때까지지 약 2∼5분이 소요된다. 그러나, 램프 구동 제어부(141)는 고압 방전 램프(105)가 순간 정전이거나, 완전 고장인 경우에 이를 인지하지 못하고 연속적으로 점등을 위한 고압 펄스를 발생한다. 이와 같이, 램프 구동 제어부(141)가 연속적으로 작동 하는 과정에서 출력 트랜스(271)로부터 발생되는 점등용 고전압이 고압 방전 램프(105)로 인가되지 못하게 되어 출력 트랜스(271)의 2차측에는 높은 전압이 유기된다. 이 때, 출력 트랜스(271)의 2차측 권선을 통해 검출된 과전압은 저항(R15)을 통해서 감소되며, 다이오드(D7)를 통해서 정류된 후에 캐패시터(C11)에 충전된다. 따라서, 캐패시터(C11)와 저항(R17)의 시정수에 의해 고압 방전 램프(105)의 점등 타이밍이 조절된다. On the other hand, the high-
캐패시터(C11)의 충전이 완료되면, 제1 스위칭 소자(251)가 온되며, 제1 스위칭 소자(251)는 캐패시터(C11)의 충전 상태와 점등 타이밍 조절을 위한 저항(R17)의 값에 따라 온(on)과 오프(off)를 반복하게 되고, 제1 스위칭 소자(251)의 점등 타이밍 조절을 위한 반복적인 온 및 오프에 따라 캐패시터(C1)에 대한 충전 상태가 조정되면서 다이액(DA1)의 온 및 오프가 조절되어 램프 구동 제어부(141)의 제1 및 제2 전계효과트랜지스터(241,242)의 턴온 및 턴오프의 스위칭 타이밍이 조절된다. When charging of the capacitor C11 is completed, the
한편, 출력 트랜스(271)의 2차측 권선으로 유기되는 과전압은 저항(R14)에 의해 다운되고 다이오드(D6)를 통해 정류되며, 이 전압이 다이액(DA2)의 온 조건에 해당되는 전압, 예컨대 34[V]의 설정치를 초과하는 경우에, 다이액(DA2)은 온되고, 그에 따라 제2 스위칭 소자(252)가 온된다. On the other hand, the overvoltage induced by the secondary winding of the
제2 스위칭 소자(252)가 온됨에 따라, 제1 인덕터(L1)의 역기전력이 바이패스 되면서 제1 및 제2 전계효과트랜지스터(241,242)들의 반복적인 턴온 및 턴오프 동작이 정지되어 램프 구동부(151)로 입력되는 공진주파수의 발진에 따른 구동전류 의 공급이 완전히 차단된다. 즉, 안정기 보호부(161)는 고압 방전 램프(105)가 점등되지 않은 상태에서 충분히 냉각되기까지 걸리는 시간 또는 고압 방전 램프(105)의 고장에 따른 점등 실패시 램프 구동 제어부(141)의 연속 동작에 의해 발생하는 점등용 고전압을 검출하게 되면, 제1 및 제2 전계효과트랜지스터들(241,242)의 스위칭 동작을 정지시켜서 점등용 고전압이 램프 구동부(151)로 입력되는 것을 차단함으로써, 제1 및 제2 전계효과트랜지스터들(241,242)을 비롯한 램프 구동 제어부(141)에 구비되는 회로 소자들의 손상 및 수명 단축을 방지할 수 있게 되며, 연속적으로 발생하는 점등용 고전압을 억제함으로써 전력 소모도 줄일 수 있다. As the
도 3은 도 2에 도시된 제1 스위칭 소자(251)의 다른 실시예를 보여준다. 도 3을 참조하면, 제1 스위칭 소자(251)는 다이오드(311)와 NPN 트랜지스터(321)를 구비한다. NPN 트랜지스터(321)의 콜렉터(C)는 다이오드(도 2의 D9)에 연결되고, NPN 트랜지스터(321)의 베이스(B)는 저항(도 2의 R18)에 연결되며, NPN 트랜지스터(321)의 에미터(E)는 노드(N1)에 연결된다. NPN 트랜지스터(321)는 베이스(B)에 인가되는 전압이 NPN 트랜지스터(321)의 문턱 전압 이상이 되면 턴온된다. NPN 트랜지스터(321)가 턴온되면, 트리거신호 발생부(211)의 내부 전류가 NPN 트랜지스터(321)를 통해서 노드(N1)로 흐르게 되며, 그에 따라 트리거신호 발생부(211)로부터 트리거 신호가 출력되지 않는다. 트리거 신호가 출력되지 않으면 제1 전계효과트랜지스터(도 2의 251)는 스위칭 동작을 하지 않게 되며, 결과적으로 안정기(도 1의 101)의 동작이 중지되어 안정기(도 1의 101)의 손상이 방지된다. 3 shows another embodiment of the
도 4는 도 2에 도시된 제1 스위칭 소자(251)의 또 다른 실시예를 보여준다. 도 4를 참조하면, 제1 스위칭 소자(251)는 트라이액(Triac)(421)과 다이오드(411)를 구비한다. 트라이액(421)의 제1 애노드(A1)는 다이오드(도 2의 D9)에 연결되고, 트라이액(421)의 게이트(G)는 저항(도 2의 R18)에 연결되며, 트라이액(421)의 제2 애노드(A2)는 노드(N1)에 연결된다. 트라이액(421)은 게이트(G)에 인가되는 전압이 소정 레벨이 되면 활성화된다. 트라이액(421)이 활성화되면, 트리거신호 발생부(211)의 내부 전류가 트라이액(421)을 통해서 노드(N1)로 흐르게 되며, 그에 따라 트리거신호 발생부(211)로부터 트리거 신호가 출력되지 않는다. 트리거 신호가 출력되지 않으면 제1 전계효과트랜지스터(241)는 스위칭 동작을 하지 않게 되며, 결과적으로 안정기(도 1의 101)의 동작이 중지되어 안정기(도 1의 101)의 손상이 방지된다. 4 shows another embodiment of the
도 5는 도 2에 도시된 제1 내지 제3 인덕터들의 구조를 보여준다. 도 5를 참조하면, 제1 내지 제3 인덕터들(L1∼L3)은 트랜스포머(transformer)(511)로 구성되며, 제3 인덕터(L3)는 트랜스포머(511)의 1차측 권선을 형성하고, 제1 및 제2 인덕터들(L1,L2)은 트랜스포머(511)의 2차측 권선을 형성한다. 따라서, 제3 인덕터(L3)에 전압이 인가되면, 제1 및 제2 인덕터들(L1,L2)에 전압이 유기된다. 제1 및 제2 인덕터들(L1,L2)에 유기되는 전압의 크기는 트랜스포머(511)의 1차측대 2차측의 권선비에 의해 결정된다. FIG. 5 illustrates a structure of the first to third inductors shown in FIG. 2. Referring to FIG. 5, the first to third inductors L1 to L3 are composed of a
도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었으며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 기재된 기술 적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Optimum embodiments have been disclosed in the drawings and specification, and those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit described in the appended claims.
상술한 바와 같이 본 발명의 전자식 안정기(101)는 안정기 보호부(161)를 구비함으로써, 안정기(101)에 이상이 발생할 경우, 예컨대, 고압 방전 램프(105)가 순간적으로 고장이 나거나 출력단(p1,p2)이 단락되거나 전압 변환부(111)에 입력될 전압이 출력단(p1,p2)에 인가되는 경우에 안정기 보호부(161)가 작동하여 안정기 내부에 흐르는 과전류 또는 과전압을 흡수하여 램프 구동 제어부(141)의 동작을 중지시킴으로써 안정기(101)의 손상을 방지한다. As described above, the
또한 재점등 보호부(171)를 구비함으로써, 고압 방전 램프(105)의 초기 점등이 실패하고 재점등할 경우에, 전자식 안정기(101)의 손상을 방지하고, 불필요한 전력 소모를 방지한다. In addition, by providing the
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KR1020060029747A KR100726474B1 (en) | 2006-03-31 | 2006-03-31 | Electronic ballast for lighting high voltage discharge lamp |
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KR1020060029747A KR100726474B1 (en) | 2006-03-31 | 2006-03-31 | Electronic ballast for lighting high voltage discharge lamp |
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KR1020060029747A KR100726474B1 (en) | 2006-03-31 | 2006-03-31 | Electronic ballast for lighting high voltage discharge lamp |
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Citations (2)
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KR19980064918A (en) * | 1998-06-05 | 1998-10-07 | 한민호 | Instantaneous lighting protection circuit of electronic ballast for high voltage discharge lamp |
KR20000012429A (en) * | 1999-12-03 | 2000-03-06 | 김중성 | Electronic ballast for gas discharge lamp and operating method |
-
2006
- 2006-03-31 KR KR1020060029747A patent/KR100726474B1/en not_active IP Right Cessation
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
G170 | Publication of correction | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |