KR100847361B1 - 고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전력 절감부로 하여금 쵸크 트랜스의 퍼스트 단 또는 프런트 탭을 선택토록 하여 이그나이터의 고압펄스에 의한 영향을 전혀 받지 않도록 함과 동시에 콘덴서가 역률개선 콘덴서와 함께 그 정전용량을 합체시켜 HID램프의 최대출력을 보장토록 하는 한편 급방전 저항으로서 최대출력으로부터 절감출력으로의 전환시에 발생되는 과전류를 미연에 방지토록 하여 소비전력을 최소화하면서 보다 안정되게 디밍을 가능케 한 고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기에 관한 것이다.

프런트 탭, 퍼스트 단, 전력 절감부, 급방전 저항, 스위치

Description

고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기{ELECTRIC POWER REDUCTION TYPE BALLAST STABILIZER FOR HIGH INTENSITY DISCHARGE LAMP}

본 발명은 고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력 절감부로 하여금 쵸크 트랜스의 퍼스트 단 또는 프런트 탭을 선택토록 하여 이그나이터의 고압펄스에 의한 영향을 전혀 받지 않도록 함과 동시에 콘덴서가 역률개선 콘덴서와 함께 그 정전용량을 합체시켜 HID램프의 최대출력을 보장토록 한 고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기에 관한 것이다.

일반적으로 고휘도 방전램프용 안정기(100)는 도 1의 블록도에 도시된 바와 같이 입력전원과 HID램프[Hihg Intensity Discharge Lamp(고휘도 방전램프); 50] 사이에 설치됨과 동시에 쵸크 트랜스(Choke Trans; 30), 역률개선 콘덴서(40) 및 이그나이터(Ignitor; 20)를 포함하는 구성으로 이루어지며, HID램프(50)의 스타팅(Starting) 및 1차 역률을 고역률로 개선하여 안정되게 점등을 유지토록 하는 역할을 한다,

이때, 이그나이터(20)는 HID램프(50)의 최초 시동뿐만 아니라 재시동 등에서 매우 중요한 역할을 하는 점등 보조장치라 할 수 있다.

더욱 구체적으로, HID램프(50)의 일종인 고압나트륨램프 또는 메탈할라이드램프는 발광관(Arc Tube) 내의 높은 증기압력으로 인하여 쵸크 트랜스(30)에서 공급되는 2차 전압(무부하 전압)만으로는 HID램프(50)를 시동시킬 수 없기 때문에 1~5㎲의 매우 짧은 펄스폭의 고전압(800~4㎸)을 인가하여야 하는데 이 펄스를 발생시키는 구성이 다름 아닌 이그나이터(20)라 할 수 있다.

도 2는 종래 기술에 따른 고휘도 방전램프용 안정기(100)를 나타내는 회로도이다.

종래 기술에 따른 고휘도 방전램프용 안정기(100)는 도 2의 회로도에 도시된 바와 같이 전원의 역률을 보정하는 역률개선 콘덴서(40)와, 이 역률개선 콘덴서(40)에 의한 역률보정으로 HID램프(50)에 규격전압(90V 또는 130V 등)을 제공하는 쵸크 트랜스(30), 그리고 입력전원을 고속 충방전하면서 쵸크 트랜스(30)에 고압펄스를 유기시켜 HID램프(50)를 점등시킨 후 정지되는 이그나이터(20)를 포함한다.

도 3a는 일반적인 고휘도 방전램프용 안정기(100)에 적용되는 입력전압을 나타내는 파형도이고, 도 3b는 일반적인 고휘도 방전램프용 안정기(100)에 적용되는 고압펄스를 나타내는 파형도이다.

HID램프(50)는 예를 들어 90V(또는 130V 등)의 규격전압을 필요로 하고, 도 3b에 도시된 바와 같이 이그나이터(20)의 고압펄스에 의해 HID램프(50)가 초기 점 등되면 쵸크 트랜스(30)는 인덕터화되어 도 3a에 도시된 바와 같이 AC 220V/60㎐의 입력전원을 90V의 규격전압으로 변환시켜 HID램프(50)에 지속적으로 제공할 수 있도록 설계된다.

이때, HID램프(50)는 발광관(Arc Tube) 내에 높은 증기압력을 필요로 하기 때문에 쵸크 트랜스(30)로부터 공급되는 2차 유기전압(무부하 전압)만으로는 점등시킬 수가 없어 도 3b에 도시된 바와 같이 1∼5㎲의 매우 짧은 고압펄스(800∼4㎸)를 인가할 수 있도록, 즉 입력전원을 고속 충방전하면서 쵸크 트랜스(30)에 고압펄스를 유기시켜 HID램프(50)를 점등시킬 수 있도록 이그나이터(20)가 부여된다.

이그나이터(20)는 도 3a에 도시된 바와 같이 220V의 +전위가 제공되면 220V×

≒310V를 커패시터(C)에 충전하면서 제 2 다이오드(D2)를 경유하여 통과되도록 한 후 제 1 분압용 저항(R1)과 제 2 분압용 저항(R2)에 의해 분압된 약 0.7V의 게이트 전압으로 SCR(S)을 스위칭시키고 다시 220V의 -전위가 제공되면 제 1 다이오드(D1)를 경유하여 220V×

≒310V를 커패시터(C)에 충전함과 동시에 +전위에서 충전된 약 310V와 합체되어 SCR(S)의 스위칭에 따라 약 620V를 쵸크 트랜스(30)에 방전하여 그 코일턴수(예를 들면 1:8)에 맞추어 도 3b에 도시된 바와 같이 약 620V×8≒4,960V의 고압펄스를 유기시키므로써 커패시터(C)의 반복된 충방전에 의한 1∼5㎲의 매우 짧은 고압펄스(800∼4㎸)를 수회 발생시킬 수 있도록 한다.

이와 같이 이그나이터(20)로부터 제공된 고압펄스에 따라 HID램프(50)가 점등되면 곧바로 이그나이터(20)의 구동은 정지되고, 쵸크 트랜스(30)는 인덕턴스 기능을 발휘하여 220V의 입력전압을 예를 들면 90V의 규격전압으로 HID램프(50)에 지 속적으로 제공하여 점등상태를 유지할 수 있도록 하는 것이다.

그런데, 상기한 바와 같은 종래 기술에 따른 고휘도 방전램프용 안정기(100)는 이그나이터(20)를 통한 고압 펄스로서 HID램프(50)를 점등시킨 후 항상 최대출력으로 HID램프(50)의 점등을 유지시킬 수 있도록 설계되어 주변을 밝게 비추어줄 수는 있지만 전력손실을 감래할 수밖에 없는 문제점을 안고 있다.

예를 들어, 400W의 HID램프(50)를 하루 12.5시간동안 운전할 경우 일일 소비전력은 500kWh나 된다.

결국, 절전을 위한 대안으로 종래에는 HID램프(50)의 일종인 보안등이나 가로등을 격등으로 조절하거나 온오프식으로 대체하여 치안을 유지하고 각종 사고를 막고자 하였지만, 오히려 격등이나 온오프에 의한 착시현상으로 교통사고 또는 범죄의 우려를 초래하고 있고, HID램프(50)의 재점등을 위한 이그나이터(20)의 반복적 동작으로 그 수명을 크게 단축시키는 문제점이 있다.

도 4는 본원 출원인이 선 출원(10-2007-44479)한 고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기(100)를 나타내는 블록도이다.

선 출원에 따른 고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기(100)는 도 4에 도시된 바와 같이 입력전원과 HID램프(50) 사이에 설치되며 역률개선 콘덴서(40), 쵸크 트랜스(30) 및 이그나이터(20)를 포함하고, 아울러 HID램프(50)의 점등상태를 최대출력 또는 절감출력으로 스위칭 선택하는 전력 절감부(60)를 포함하는 구성으로 이루어진다.

이때, 전력 절감부(60)는 쵸크 트랜스(30)의 미들 탭에 연결되어 최대출력으로 HID램프(50)의 점등상태를 유지시키는 한편 쵸크 트랜스(30)의 라스트 단에 연결되어 절감출력으로 HID램프(50)의 점등상태를 유지시키도록 스위칭 선택할 수 있도록 한다.

즉, 선 출원에 따른 고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기(100)는 HID램프(50)의 극단적인 온오프 타입이 아닌 전력 절감부(60)로 하여금 쵸크 트랜스(30)의 미들 탭과 라스트 단을 스위칭토록 하여 최대출력과 절감출력을 HID램프(50)에 선택적으로 제공할 수 있도록 함으로써 필요시에는 최대출력에 의한 HID램프(50)의 밝기를 극대화시키는 한편 불필요시에는 절감출력에 의한 HID램프(50)의 밝기를 최소화하여 전력소모의 극소화를 실현토록 하고, 이에 따라 HID램프(50)를 약한 밝기로서 상시적으로 점등상태를 유지토록 함으로써 착시현상에 의한 사고의 위험을 미연에 방지할 수 있도록 한다.

이때, 전력 절감부(60)에 의한 입력전원의 최대출력과 절감출력은 자체의 프로그램으로도 조절할 수 있고, 별도의 센서부(70)를 통해서 제어되도록 할 수도 있다.

센서부(70)는 전력 절감부(60)로 하여금 쵸크 트랜스(30)의 미들 탭 또는 라스트 단을 스위칭 선택할 수 있도록 시그널을 제공하는 것으로, 소리를 감지하는 보이스 센서, 움직임을 감지하는 무빙 센서, 정해진 시간을 제공하는 타임 스위치, 열을 감지하는 히팅 센서 중에서 선택될 수 있다.

예를 들어, 고속도로에 설치된 HID램프(50), 즉 고속도로의 가로등에 설치된 센서부(70)로서 무빙 센서를 적용할 경우, 야간시 차량의 통행이 없을 경우에는 절감출력으로 HID램프(50)의 밝기를 줄여주도록 하고 차량의 통행이 있을 경우에 한하여 최대출력으로 HID램프(50)의 밝기를 밝혀주도록 하여 운전자의 착시현상을 크게 줄이면서 절전의 효과를 극대화시킬 수 있도록 하는 것이다.

간략하게, 차량이 없을 경우에는 전력 절감부(60)의 스위칭 선택에 의해 절감출력으로 HID램프(50)를 밝혀주고, 차량의 통행이 있을 경우에는 즉, 무빙 센서에 의해 차량의 움직임이 감지될 경우에는 최대출력으로 HID램프(50)를 밝혀주어, 평상시 절감출력에 의한 약한 밝기로서 종래의 온오프에 의한 극단적인 명암의 차이로서 발생되는 순간적인 착시현상 등을 발생치 않도록 함과 동시에 종래의 상시적인 최대출력일 경우의 전력 소모 등을 방지하여 안전과 절전의 효과를 더불어 극대화시킬 수 있도록 한다.

이러한 무빙 센서는 우범지역의 안정등에 적용할 수 있고, 보이스 센서 및 히팅 센서는 주차장, 공장, 산업시설, 공원 및 경기장 등에 활용할 수 있으며, 타임 스위치는 인위적으로 설정된 시간동안만 최대출력으로 HID램프(50)를 밝혀줄 수 있도록 하는 것이다.

한편, 전력 절감부(60)는 HID램프(50)의 초기 점등시부터 점등 완료시까지 쵸크 트랜스(30)의 미들 탭을 통한 최대출력을 이그나이터(20)에 제공토록 하는 타이머(61)를 포함할 수 있다.

즉, HID램프(50)의 초기 점등시에는 발광관(Arc Tube) 내의 높은 증기압력으로 인하여 쵸크 트랜스(30)에서 공급되는 2차 전압(무부하 전압; 절감출력)만으로 는 점등될 수 없기 때문에 1~5㎲의 매우 짧은 펄스폭의 고전압(800~4㎸)을 충분히 인가할 수 있도록 HID램프(50)의 초기 점등시부터 점등 완료시까지 쵸크 트랜스(30)의 미들 탭을 통한 최대출력을 이그나이터(20)에 제공토록 하는 타이머(61)를 부여하는 것이다.

그리고, 선 출원에 따른 고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기(100)는 전력 절감부(60)에 의해 최대출력 또는 절감출력이 선택될 경우 각각 구별시켜 표시하는 표시부(80)를 포함할 수 있다. 이때 표시부(80)는 전력 절감부(60)에 의해 최대출력이 선택될 경우 녹색으로 표시하고 절감출력이 선택될 경우 적색으로 표시하는 LED를 적용할 수 있다.

상기 구성으로 이루어진 선 출원에 따른 고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기(100)의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 역률개선 콘덴서(40)에서 전원의 역률을 보정하면, 타이머(61)에 의해 설정된 시간만큼 전력 절감부(60)에서 쵸크 트랜스(30)의 미들 탭을 스위칭 선택토록 하여 최대출력이 이그나이터(20)에 공급될 수 있도록 하고, 이때 이그나이터(20)는 쵸크 트랜스(30)의 미들 탭으로부터 제공된 최대출력을 이용하여 고속 충방전하면서 쵸크 트랜스(30)에 고압펄스를 유기시켜 HID램프(50)를 점등시킨 후 정지하게 된다.

그리고, HID램프(50)가 공장 등의 안정등으로 활용되면서 예를 들어 소리를 감지하는 보이스 센서가 설치된 경우, 평상시 HID램프(50)는 전력 절감부(60)에 의 해 절감출력으로 선택되어 약한 밝기의 점등상태를 유지함으로써 절전의 효과를 실현할 수 있도록 한다.

이후, 무단 침입자 등이 공장에 침입하면서 소리를 발생시킬 경우 보이스 센서가 이를 감지하여 전력 절감부(60)에 즉각 시그널을 보내게 되고, 이후 전력 절감부(60)에서는 쵸크 트랜스(30)의 미들 탭을 스위칭 선택하여 최대출력으로 HID램프(50)의 밝기를 극대화시킬 수 있도록 하여 절도 등을 미연에 방지할 수 있도록 한다.

그런데, 선 출원에 따른 고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기(100)는 전력 절감부(60)가 쵸크 트랜스(30)의 후단을 선택하도록 구성되어, 즉 쵸크 트랜스(30)의 미들 탭 및 라스트 단을 선택토록 구성되어 이그나이터(20)의 고압펄스에 의해 미들 탭 또는 라스트 단이 영향(타버리는 영향)을 받는 우려가 있다.

본 발명의 목적은 전력 절감부로 하여금 쵸크 트랜스의 퍼스트 단 또는 프런트 탭을 선택토록 하여 이그나이터의 고압펄스에 의한 영향을 전혀 받지 않도록 함과 동시에 콘덴서가 역률개선 콘덴서와 함께 그 정전용량을 합체시켜 HID램프의 최대출력을 보장토록 하는 한편 급방전 저항으로서 최대출력으로부터 절감출력으로의 전환시에 발생되는 과전류를 미연에 방지토록 할 수 있는 고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

전원의 역률을 보정하는 역률개선 콘덴서와, 이 역률개선 콘덴서의 역률보정으로 HID램프에 규격전압으로 제공하는 쵸크 트랜스와, 상기 쵸크 트랜스의 미들 탭에 연결되어 입력전원을 고속 충방전하면서 고압펄스를 유기시켜 HID램프를 점등시킨 후 정지되는 이그나이터와, 상기 HID램프의 점등상태를 최대출력 또는 절감출력으로 스위칭 선택하는 전력 절감부를 포함하는 고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기에 있어서,

상기 전력 절감부는 상기 쵸크 트랜스의 프런트 탭에 연결된 제 1 접촉단자와, 상기 쵸크 트랜스의 퍼스트 단에 연결된 제 2 접촉단자와, 상기 제 1 접촉단자에 접속되어 상기 쵸크 트랜스의 프런트 탭을 경유하여 최대출력으로 상기 HID램프의 점등상태를 유지시키는 한편 상기 제 2 접촉단자에 접속되어 상기 쵸크 트랜스의 퍼스트 단을 경유하여 절감출력으로 상기 HID램프의 점등상태를 유지시키도록 스위칭 선택하는 제 1 스위치와, 입력전원에 연결된 제 3 접촉단자와, 급방전 저항에 연결된 제 4 접촉단자와, 입력전원에 연결된 콘덴서와, 상기 제 1 스위치가 상기 제 1 접촉단자에 접속될 경우 상기 제 3 접촉단자에 접속되어 상기 콘덴서 및 역률개선 콘덴서의 정전용량을 합체시켜 상기 HID램프가 최대출력으로 점등될 수 있도록 하는 한편 상기 제 1 스위치가 상기 제 2 접촉단자에 접속될 경우 상기 제 4 접촉단자에 접속되어 상기 콘덴서에 충전된 전류를 상기 급방전 저항을 통해 급방전시키도록 스위칭 선택하는 제 2 스위치로 이루어지고,

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상기 제 1 스위치가 상기 제 1 접촉단자로부터 이격되는 순간 입력전원의 전류를 상기 프런트 탭에 공급하여 상기 HID램프의 점등을 유지시키는 한편 상기 제 1 스위치가 상기 제 2 접촉단자에 접속될 경우 정지되는 제 1 PTC 저항과,

상기 제 1 스위치가 상기 제 2 접촉단자로부터 이격되는 순간 입력전원의 전류를 상기 퍼스트 단에 공급하여 상기 HID램프의 점등을 유지시키는 한편 상기 제 1 스위치가 상기 제 1 접촉단자에 접속될 경우 정지되는 제 2 PTC 저항을 포함하여 이루어지는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.

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본 발명에 따른 고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기에 의하면, 기존 구성의 큰 변화없이 최소화된 구성(부피의 최소화와 더불어 생산성의 극대화를 실현)을 이용할 수 있으며, HID램프의 극단적인 온오프 타입이 아닌 전력 절감부로 하여금 쵸크 트랜스의 퍼스트 단과 프런트 탭을 스위칭토록 하여 최대출력과 절감출력을 HID램프에 선택적으로 제공할 수 있도록 함으로써 필요시에는 최대출력에 의한 HID램프의 밝기를 극대화시키는 한편 불필요시에는 절감출력에 의한 HID램프의 밝기를 최소화하여 전력소모의 극소화를 실현할 수 있으며, 이에 따라 HID램프를 약한 밝기로서 상시적으로 점등상태를 유지(주간에는 전체적으로 오프시키는 타이머가 있음은 물론임)토록 하여 절전과 착시현상의 해소를 함께 만족시킬 수 있는 효과가 있다.

특히, 전력 절감부로 하여금 쵸크 트랜스의 전단, 즉 퍼스트 단 또는 프런트 탭을 선택토록 하여 이그나이터의 고압펄스에 의한 영향을 전혀 받지 않도록 함과 동시에 콘덴서가 역률개선 콘덴서와 함께 그 정전용량을 합체시켜 HID램프의 최대출력을 보장토록 하는 한편 급방전 저항으로서 최대출력으로부터 절감출력으로의 전환시에 발생되는 과전류를 미연에 방지토록 하여 소비전력을 최소화하면서 보다 안정되게 디밍을 가능케 할 수 있는 탁월한 효과가 있다.

그리고, 제 1 PTC 저항 및 제 2 PCT 저항을 부여함으로써 HID램프의 점등상태를 최대출력으로부터 절감출력(또는 절감출력으로부터 최대출력)으로 전환시키기 위하여 전력 절감부의 제 1 스위치가 제 1 접촉단자로부터 제 2 접촉단자[또는 제 2 접촉단자로부터 제 1 접촉단자]로 전환되는 순간(찰라) 입력전원의 공급이 차단되어 짧은 순간이나마 HID램프가 소등될 수밖에 없는 현상을 미연에 극복토록 할 수 있는 현저한 효과가 있다.

또한, 전력 절감부로 하여금 쵸크 트랜스의 프런트 탭 또는 퍼스트 단을 스위칭 선택할 수 있도록 시그널을 제공하는 센서부를 설치하여 전력 절감부가 외부의 조건에 따라 동작되도록 함으로써 보다 능동적인 절전과 다양한 위험으로부터의 안전을 더불어 취할 수 있는 현저한 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명에 따른 고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기(200)를 나타내는 블록도이다.

본 발명에 따른 고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기(200)는 도 5에 도시된 바와 같이 전원의 역률을 보정하는 역률개선 콘덴서(C1)에 의해 HID램프(L)에 규격전압을 제공하는 쵸크 트랜스(T)의 미들 탭(T3)에 연결되어 입력전원을 고속 충방전하면서 고압펄스를 유기시켜 HID램프(L)를 점등시킨 후 정지되는 이그나이터(Ig)를 기본적으로 구비하고, HID램프(L)의 점등상태를 최대출력 또는 절감출력으로 스위칭 선택하는 전력 절감부(90)를 더불어 포함한다.

전력 절감부(90)는 쵸크 트랜스(T)의 프런트 탭(T2)에 연결된 제 1 접촉단자(91)와, 쵸크 트랜스(T)의 퍼스트 단(T1)에 연결된 제 2 접촉단자(92)를 구비하고, 제 1 접촉단자(91)에 접속되어 쵸크 트랜스(T)의 프런트 탭(T2)을 경유하여 최대출력으로 HID램프(L)의 점등상태를 유지시키는 한편 제 2 접촉단자(92)에 접속되어 쵸크 트랜스(T)의 퍼스트 단(T1)을 경유하여 절감출력으로 HID램프(L)의 점등상태를 유지시키도록 스위칭 선택하는 제 1 스위치(S1)를 포함한다.

그리고, 전력 절감부(90)는 입력전원에 연결된 제 3 접촉단자(93), 급방전 저항(GR)에 연결된 제 4 접촉단자(94) 및 입력전원에 연결된 콘덴서(C2)를 구비하고, 제 1 스위치(S1)가 제 1 접촉단자(91)에 접속될 경우 제 3 접촉단자(93)에 접속되어 콘덴서(C2) 및 역률개선 콘덴서(C1)의 정전용량을 합체시켜 HID램프(L)가 최대출력으로 점등될 수 있도록 하는 한편 제 1 스위치(S1)가 제 2 접촉단자(92)에 접속될 경우 제 4 접촉단자(94)에 접속되어 콘덴서(C2)에 충전된 전류를 급방전 저항(GR)을 통해 급방전시키도록 스위칭 선택하는 제 2 스위치(S2)를 포함한다.

본 발명에 따른 고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기(200)는 선 출원에서와 같이 "전력 절감부(60)가 쵸크 트랜스(30)의 후단을 선택토록 구성되어 오히려 이그나이터(20)의 고압펄스에 의해 미들 탭 또는 라스트 단이 영향(타버리는 영향)을 받을 수 있는 문제점"을 해소하기 위하여 전력 절감부(90)로 하여금 쵸크 트랜스(T)의 전단, 즉 퍼스트 단(T1) 또는 프런트 탭(T2)을 선택토록 하여 이그나이터(Ig)의 고압펄스에 의한 영향을 전혀 받지 않도록 함과 동시에 콘덴서(C2)가 역률개선 콘덴서(C1)와 함께 그 정전용량을 합체시켜 HID램프(L)의 최대출력을 보장토록 하는 한편 급방전 저항(GR)으로서 최대출력으로부터 절감출력으로의 전환시에 발생되는 과전류를 미연에 방지할 수 있도록 상호 유기적으로 구성된 것이다.

이때, 도 5에서 역률개선 콘덴서(C1)와 콘덴서(C2)는 서로 다른 부품으로 표기되어 있으나, 이는 이해를 돕기 위하여 되시된 것일 뿐, 사실상 단일의 부품에 리드를 각각 인출하여 구성되는 하나의 부품일 수 있고, 전력 절감부(90)의 제 1 스위치(S1)가 제 1 접촉단자(91)를 선택할 경우 제 2 스위치(S2)가 제 3 접촉단자(93)를 선택토록 하여 역률개선 콘덴서(C1)의 정전용량과 콘덴서(C2)의 정전용량을 합체시켜 최대출력(Full Watt; 예를 들면 400W)으로 HID램프(L)를 점등시킬 수 있도록 하고, 역으로 전력 절감부(90)가 HID램프(L)를 최소출력(Low Watt; 250W)으로 HID램프(L)를 점등시키기 위하여 제 1 스위치(S1)가 제 2 접촉단자(92)를 선택할 경우 제 2 스위치(S2)가 제 4 접촉단자(94)를 선택토록 하여 콘덴서(C2)에 충전된 과전류를 급방전 저항(GR)을 통하여 신속하게 방전시킬 수 있도록 함으로써 과부하에 의한 회로의 손상을 미연에 방지할 수 있도록 한다.

나아가, 본 발명에 따른 고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기(200)는 제 1 스위치(S1)가 제 1 접촉단자(91)로부터 이격되는 순간 입력전원의 전류를 프런트 탭(T2)에 잠시 공급하여 HID램프(L)의 점등상태를 유지시키는 한편 제 1 스위치(S1)가 제 2 접촉단자(92)에 접속될 경우 정지되는 제 1 PTC 저항(R1)를 구비하고, 역으로 제 1 스위치(S1)가 제 2 접촉단자(92)로부터 이격되는 순간 입력전원의 전류를 퍼스트 단(T1)에 잠시 공급하여 HID램프(L)의 점등상태를 유지시키는 한편 제 1 스위치(S1)가 제 1 접촉단자(91)에 접속될 경우 정지되는 제 2 PTC 저항(R2)을 포함한다.

HID램프(L)의 점등상태를 최대출력으로부터 절감출력(또는 절감출력으로부터 최대출력)으로 전환시키기 위하여 전력 절감부(90)의 제 1 스위치(S1)가 제 1 접촉단자(91)로부터 제 2 접촉단자(92)[또는 제 2 접촉단자(92)로부터 제 1 접촉단자(91)]로 전환되는 순간(찰라) 입력전원의 공급이 차단되어 짧은 순간이나마 HID램프(L)가 소등될 수밖에 없는데, 이러한 현상을 극복하기 위하여 본 발명에서는 제 1 PTC 저항(R1) 및 제 2 PCT 저항을 부여하는 것이다.

PTC 저항은 정특성(Positive) 서미스터(Thermistor)라고 하여 단시간 동안만 전류를 흐르게 하고, 이렇게 전류가 흐를 경우 전기저항이 커져 다시 전류를 더 이상 흐르지 않도록 하는 일종의 센서로서, 제 1 PTC 저항(R1)은 제 1 스위치(S1)가 제 1 접촉단자(91)로부터 제 2 접촉단자(92)로 스위칭되는 순간 동안만 입력전원의 전류를 프런트 탭(T2)에 공급토록 하고, 제 2 PCT 저항은 제 1 스위치(S1)가 제 2 접촉단자(92)로부터 제 1 접촉단자(91)로 스위칭되는 순간 동안만 입력전원의 전류 를 퍼스트 단(T1)에 공급토록 하여, 제 1 스위치(S1)의 스위칭 동작시 HID램프(L)가 소등되는 현상(기타 회로가 소손되는 현상)을 미연에 방지할 수 있도록 하는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 전력 절감부(90)는 쵸크 트랜스(T)의 퍼스트 단(T1) 또는 프런트 탭(T2)을 스위칭 선택할 수 있도록 시그널을 제공하는 센서부(S)를 포함할 수 있고, 이 센서부(S)는 소리를 감지하는 보이스 센서, 움직임을 감지하는 무빙 센서, 정해진 시간을 제공하는 타임 스위치, 열을 감지하는 히팅 센서 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있으며, 전력 절감부(90)에 의해 최대출력 또는 절감출력이 선택될 경우 각각 구별시켜 표시하는 표시부(P)를 더 포함할 수 있음은 물론이다.

상기 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기(200)의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 역률개선 콘덴서(C1)에서 전원의 역률을 보정하면, 쵸크 트랜스(T)의 미들 탭(T3)에 연결된 이그나이터(Ig)가 고압펄스를 발생시켜 HID램프(L)를 점등시킨 후 정지하게 하고, 이때 전력 절감부(90)의 제 1 스위치(S1)는 제 1 접촉단자(91)에 접속되어 쵸크 트랜스(T)의 프런트 탭(T2)을 경유하여 최대출력으로 HID램프(L)의 점등상태를 유지시키는 한편 제 2 스위치(S2)가 제 3 접촉단자(93)에 접속되어 콘덴서(C2)의 정전용량 및 역률개선 콘덴서(C1)의 정전용량을 합체시켜 HID램프(L)로 하여금 최대출력으로 점등될 수 있도록 연동한다.

이후, HID램프(L)의 전력소비를 줄이기 위하여 전력 절감부(90)가 절감출력을 선택하면, 즉 전력 절감부(90)의 제 1 스위치(S1)가 제 2 접촉단자(92)를 선택할 경우 쵸크 트랜스(T)의 퍼스트 단(T1)을 경유하여 절감출력으로 HID램프(L)의 점등상태를 유지시키는 한편 제 2 스위치(S2)가 제 4 접촉단자(94)를 선택하여 콘덴서(C2)에 충전된 과전류를 급방전 저항(GR)을 통해 방전할 수 있도록 함으로써 회로의 소손을 미연에 방지토록 한다.

다시, 무단 침입자 등이 공장에 침입하여 소리가 발생될 경우 보이스 센서가 이를 감지하여 전력 절감부(90)에 즉각 시그널을 보내게 되고, 이후 전력 절감부(90)에서는 쵸크 트랜스(T)의 프런트 탭(T2)을 스위칭 선택하여 최대출력으로 HID램프(L)의 밝기를 극대화시킬 수 있도록 함으로써 절도 등을 미연에 방지할 수 있도록 한다.

한편, 본 발명에 따른 고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기(200)에 적용된 쵸크 트랜스(T)는 1차코일과 2차코일로 이루어진 유도결합 트랜스가 아닌 코아에 단일의 코일이 권선된 것으로 도 6의 개념도와 같이 그릴 수 있고, 이때의 회로도는 도 7과 같이 간략하게 도시할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기(200)에 적용된 쵸크 트랜스(T)를 나타내는 개념도이고, 도 7은 본 발명에 따른 고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기(200)에 적용된 쵸크 트랜스(T)의 회로도이다.

본 발명에 따른 고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기(200)에 적용된 쵸크 트랜스(T)의 코일은 인덕터화되어 일종의 부하[전류를 제어하는 저항(Ω)]로서 작용하고, 이그나이터(Ig)가 미들 탭(T3)에 접속될 경우 가장 작은 부하(少 Ω)로서 고압펄스[1∼5㎲의 매우 짧은 고압펄스(800∼4㎸)]를 보다 쉽게 유기시킬 수 있도록 하고, 제 1 스위치(S1)가 프런트 탭(T2)에 연결된 제 1 접촉단자(91)에 접속될 경우 덜 작은 부하(中 Ω)가 걸려 최대출력(Full Watt; 예를 들면 400W)으로 HID램프(L)의 밝기를 극대화시킬 수 있도록 하며, 다시 제 1 스위치(S1)가 퍼스트 단(T1)에 연결된 제 2 접촉단자(92)에 접속될 경우 보다 많은 부하(多 Ω)가 걸려 최소출력(Low Watt; 예를 들면 250W)으로 HID램프(L)의 밝기를 최소화시킬 수 있도록 하여, 필요에 따라 HID램프(L)의 출력상태를 유효 적절하게 조절함으로써 그 소비되는 전력낭비를 극소화시킬 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 HID램프의 전력소비를 최소화하면서 보다 안정되게 디밍(Dimming)을 가능케 할 수 있는 분야에 적용될 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 고휘도 방전램프용 안정기를 나타내는 블록도.

도 2는 종래 기술에 따른 고휘도 방전램프용 안정기를 나타내는 회로도.

도 3a는 일반적인 고휘도 방전램프용 안정기에 적용되는 입력전압을 나타내는 파형도.

도 3b는 일반적인 고휘도 방전램프용 안정기에 적용되는 고압펄스를 나타내는 파형도.

도 4는 선 출원에 따른 고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기를 나타내는 블록도.

도 5는 본 발명에 따른 고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기를 나타내는 블록도.

도 6은 본 발명에 따른 고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기에 적용된 쵸크 트랜스를 나타내는 개념도.

도 7은 본 발명에 따른 고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기에 적용된 쵸크 트랜스의 회로도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

C1 : 역률개선 콘덴서 C2 : 콘덴서

L : HID램프 T : 쵸크 트랜스

T1 : 퍼스트 단 T2 : 프런트 탭

T3 : 미들 탭 Ig : 이그나이터

90 : 전력 절감부 91 : 제 1 접촉단자

92 : 제 2 접촉단자 93 : 제 3 접촉단자

94 : 제 4 접촉단자 S1 : 제 1 스위치

S2 : 제 2 스위치 R1 : 제 1 PTC 저항

R2 : 제 2 PTC 저항 S : 센서부

P : 표시부 GR : 급방전 저항

200 : 고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기

Claims (5)

1. 전원의 역률을 보정하는 역률개선 콘덴서(C1)와, 이 역률개선 콘덴서(C1)의 역률보정으로 HID램프(L)에 규격전압을 제공하는 쵸크 트랜스(T)와, 상기 쵸크 트랜스(T)의 미들 탭(T3)에 연결되어 입력전원을 고속 충방전하면서 고압펄스를 유기시켜 HID램프(L)를 점등시킨 후 정지되는 이그나이터(Ig)와, 상기 HID램프(L)의 점등상태를 최대출력 또는 절감출력으로 스위칭 선택하는 전력 절감부(90)를 포함하는 고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기에 있어서,

   상기 전력 절감부(90)는 상기 쵸크 트랜스(T)의 프런트 탭(T2)에 연결된 제 1 접촉단자(91)와, 상기 쵸크 트랜스(T)의 퍼스트 단(T1)에 연결된 제 2 접촉단자(92)와, 상기 제 1 접촉단자(91)에 접속되어 상기 쵸크 트랜스(T)의 프런트 탭(T2)을 경유하여 최대출력으로 상기 HID램프(L)의 점등상태를 유지시키는 한편 상기 제 2 접촉단자(92)에 접속되어 상기 쵸크 트랜스(T)의 퍼스트 단(T1)을 경유하여 절감출력으로 상기 HID램프(L)의 점등상태를 유지시키도록 스위칭 선택하는 제 1 스위치(S1)와, 입력전원에 연결된 제 3 접촉단자(93)와, 급방전 저항(GR)에 연결된 제 4 접촉단자(94)와, 입력전원에 연결된 콘덴서(C2)와, 상기 제 1 스위치(S1)가 상기 제 1 접촉단자(91)에 접속될 경우 상기 제 3 접촉단자(93)에 접속되어 상기 콘덴서(C2) 및 역률개선 콘덴서(C1)의 정전용량을 합체시켜 상기 HID램프(L)가 최대출력으로 점등될 수 있도록 하는 한편 상기 제 1 스위치(S1)가 상기 제 2 접촉단자(92)에 접속될 경우 상기 제 4 접촉단자(94)에 접속되어 상기 콘덴서(C2)에 충전된 전류를 상기 급방전 저항(GR)을 통해 급방전시키도록 스위칭 선택하는 제 2 스위치(S2)로 이루어지고,

   상기 제 1 스위치(S1)가 상기 제 1 접촉단자(91)로부터 이격되는 순간 입력전원의 전류를 상기 프런트 탭(T2)에 공급하여 상기 HID램프(L)의 점등을 유지시키는 한편 상기 제 1 스위치(S1)가 상기 제 2 접촉단자(92)에 접속될 경우 정지되는 제 1 PTC 저항(R1)과,

   상기 제 1 스위치(S1)가 상기 제 2 접촉단자(92)로부터 이격되는 순간 입력전원의 전류를 상기 퍼스트 단(T1)에 공급하여 상기 HID램프(L)의 점등을 유지시키는 한편 상기 제 1 스위치(S1)가 상기 제 1 접촉단자(91)에 접속될 경우 정지되는 제 2 PTC 저항(R2)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고휘도 방전램프용 전력 절감형 안정기.
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