KR100908437B1 - 전자식 안정기의 보호회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무전극 형광램프의 램프 이상 유무를 검출하여 램프에 이상이 발생한 경우 이를 검출하여 전자식 안정기를 보호하는 전자식 안정기의 보호회로에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은, 인버터(H/B인버터), 상기 인버터에 연결된 무전극 형광램프, PWM발생회로, 상기 PWM 발생회로에서 발생하는 PWM신호로 상기 인버터를 구동시키는 게이트 구동회로로 이루어진 전자식 안정기에 있어서, 상기 무전극 형광램프에 공급되는 점등 전압을 검출하고, 그 검출 전압과 상기 무전극 형광램프의 이상 여부를 판별하기 위해 미리 설정한 기준 전압을 비교하여 그 결과에 따라 상기 PWM신호를 제어하여 상기 무전극 형광램프의 이상 발생시 발생한 고압으로 전자식 안정기가 파손되는 것을 방지하는 보호회로를 구비하며, 이러한 보호회로는 아날로그 부분과 디지털 부분으로 분리 구현하고, 아날로그 부분은 비교기 IC소자를 이용하고 디지털 부분은 EPLD를 이용함으로써, 간단한 회로로 보호회로를 구현할 수 있다.

전자식 안정기, 보호회로, 무전극 형광램프, PWM신호 제거

Description

전자식 안정기의 보호회로{Electronic Ballast Protection Circuit}

본 발명은 무전극 형광램프의 양단에 걸리는 전압을 검출하여 램프 이상 유무를 검출하고, 그 검출 정보를 기반으로 무전극 형광램프에 구비된 전자식 안정기를 보호하기 위한 기술이다.

기존의 램프는 아크 방전을 이용하는 방전램프를 주로 사용하였으며, 이들의 방전을 위해서는 전극이 필요하고 이 전극에 의해 수명이 결정되는 제약이 있었다.

형광램프의 경우 백열 램프에 비해 광 효율 및 연색성 등 여러 가지 광학적 특성이 우수하고 수명이 길며, 전력소비가 적어 경제적으로 유리하다는 장점이 있으며, 이러한 형광 램프는 방전을 일으키기 위해 램프 양단에 필라멘트라고 불리는 전극이 장착되며, 이들 전극에서 전자방출이 원활하게 이루어질 수 있도록 전자방출 물질들이 도포 되어있다. 일반적인 형광램프는 전자방출이 원활해지기 전까지 전극 예열이 필요하고 전극에 도포한 전자방출물질이 점등 직후 또는 점등 중 증발해 전자 방출이 일어나지 않으면 램프는 수명 말기에 도달한다. 점멸동작이 빈번히 일어나거나, 전압 및 전류가 부족하거나 과전압 및 과전류가 인가되면 이러한 현상 이 가속되어 램프의 수명이 급격하게 단축된다.

이러한 단점을 극복하기 위해 고주파 무전극 방전을 이용한 무전극 램프를 조명용 광원으로 이용하고자 하는 연구가 지속적으로 이루어져 왔다. 무전극 램프는 약 60,000시간 이상의 매우 긴 수명과 80 이상의 연색지수, 잦은 점멸동작의 영향을 받지 않는 점과 일반 형광램프에 비해 폐기물 배출이 적다는 점 등의 여러 가지 장점을 갖는다.

그러나 무전극 형광램프는 점등 시에 일반 형광램프에 보다 더 높은 전압을 필요로 한다. 전극이 있는 일반 형광램프나 무전극 형광램프나 모두 비 점등 시와 점등 후의 램프 자체의 임피던스 변화를 이용하여 점등 전에 공진 회로를 이용 램프를 점등 가능한 전압까지 생성시키고, 램프가 점등된 후에는 램프의 임피던스 변화로 별다른 회로변화 없이 램프 양단에 걸리는 전압이 램프의 점등을 유지하는데 필요한 전압으로 변화된다. 램프의 점등 전 램프의 임피던스는 무한대로 램프가 없는 상황과 같으며, 램프의 수명이 다하거나 전자식 안정기에 램프를 연결하지 않으면 전자식 안정기 내부의 공진 회로에 매우 높은 전압이 지속 되어 안정기 회로 자체를 파손하게 된다. 따라서 무전극 형광램프용 전자식 안정기를 개발할 때는 이러한 상황을 검출하여 안정기 회로를 보호할 수 있는 기술이 필요하게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 무전극 형광램프의 개발시 필요한 전자식 안정기의 보호회로를 제안하고자 한 것으로서,

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 무전극 형광램프의 양단에 걸리는 전압을 검출하여 램프 이상 유무를 검출하고, 그 검출 정보를 기반으로 무전극 형광램프에 구비된 전자식 안정기를 보호하기 위한 전자식 안정기의 보호회로를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 디지털 부분은 EPLD(Erasable Programmable Logic Device)를 이용해 펄스 폭 변조(PWM) 발생 부분과 함께 구현하고, 램프 양단의 전압을 처리하는 아날로그 부분은 개별 소자를 이용하여 구현하되 간단한 비교기로 구현함으로써, Standard Cell 공정과 Full Custom 공정을 조합하여 비교적 쉽게 단일 칩(IC)으로 제작할 수 있도록 하여 제조 공정에 편의성을 향상시키도록 한 전자식 안정기의 보호회로를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 과제들을 해결하기 위한 본 발명에 따른 "전자식 안정기"는,

인버터(H/B인버터), 상기 인버터에 연결된 무전극 형광램프, PWM발생회로, 상기 PWM 발생회로에서 발생하는 PWM신호로 상기 인버터를 구동시키는 게이트 구동회로로 이루어진 전자식 안정기에 있어서,

상기 무전극 형광램프에 공급되는 점등 전압을 검출하고, 그 검출 전압과 상기 무전극 형광램프의 이상 여부를 판별하기 위해 미리 설정한 기준 전압을 비교하여 그 결과에 따라 상기 PWM신호를 제어하여 상기 무전극 형광램프의 이상 발생시 발생한 고압으로 전자식 안정기가 파손되는 것을 방지하는 보호회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 보호회로는,

상기 PWM발생회로와 상기 게이트 구동회로 사이에 게재되며, 이러한 보호회로는, 상기 검출 전압과 상기 무전극 형광램프의 이상 여부를 판별하기 위해 미리 설정한 기준 전압을 비교하고, 그 비교 결과 상기 무전극 형광램프에 이상 발생시 상기 PWM발생회로에서 발생한 PWM 신호를 제거하여 발생한 고압으로 전자식 안정기가 파손되는 것을 방지하게 된다.

상기와 같은 과제들을 해결하기 위한 본 발명에 따른 "전자식 안정기의 보호회로"는,

무전극 형광램프에 공급되는 전압을 검출하는 램프 전압 검출부와;

상기 램프 전압 검출부에서 검출한 전압을 분석하고, 그 분석 결과에 따라 상기 무전극 형광램프에 점등 전압을 공급하는 인버터의 구동을 제어하는 인버터 구동 제어부를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 '전자식 안정기의 보호회로"는,

상기 램프 전압 검출부와 상기 인버터 구동 제어부의 사이에 게재되고, 상기 램프 전압 검출부에서 발생할 수 있는 서지로부터 상기 인버터 구동 제어부가 파손되는 것을 방지하기 위해 상기 램프 전압 검출부와 인버터 구동 제어부를 전기적으로 분리해주는 회로 분리부를 더 포함한다.

이러한 회로 분리부는 상기 램프 전압 검출부에서 발생한 펄스에 따라 동작하는 포토커플러와; 상기 포토커플러에 연동하여 상기 무전극 형광램프에 대한 이상 검출 신호를 상기 인버터 구동 제어부에 제공하는 스위칭소자를 구비한다.

또한, 상기 램프 전압 검출부는,

상기 인버터에 구비된 인덕터의 보조권선 출력전압을 정류하고, 신호 처리에 용이한 전압으로 레벨을 낮추기 위한 검출전압 레벨 설정부와;

상기 검출전압 레벨 설정부에서 설정된 전압과 상기 무전극 형광램프의 이상 여부를 판단하기 위해 미리 설정된 기준 전압을 비교하고 그 결과치를 무전극 형광램프의 이상 여부 판별 값으로 출력하는 비교기로 구성된다.

또한, 상기 인버터 구동 제어부는,

상기 램프 전압 검출부에서 발생한 상기 무전극 형광램프에 대한 이상 검출 펄스를 계수하는 계수기와;

상기 계수기의 출력신호를 래치하는 플립플롭과;

상기 플립플롭의 출력신호를 위상 반전시키는 인버터와;

상기 인버터의 출력과 PWM 발생회로에서 발생한 PWM 신호를 논리 조합하여 상기 무전극 형광램프의 이상 발생시 상기 PWM 신호를 제거하는 논리소자를 포함한다.

상기에서 계수기는 18-비트 이진 계수기로 구현하는 것이 바람직하고, 상기 플립플롭은 D-플립플롭으로 구현되며, 상기 논리소자는 상기 인버터의 출력과 상기 PWM신호를 논리 곱하여 이상 발생시 상기 PWM신호를 제거하는 앤드 게이트로 구현되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의해 제안된 무전극 형광램프용 전자식 안정기의 보호회로는 램프의 이상 유무에 따라 보호회로를 동작시켜 전자식 안정기 회로의 파손을 보호할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의한 전자식 안정기 및 그 보호회로는 EPLD(Erasable Programmable Logic Device)를 이용해 펄스 폭 변조(PWM) 발생 부분과 함께 디지털 부분을 구현하고, 램프 양단의 전압을 처리하는 아날로그 부분은 개별 소자를 이용하여 구현하되 간단한 비교기로 구현할 수 있기 때문에 Standard Cell 공정과 Full Custom 공정을 조합하여 비교적 쉽게 단일 칩(IC)으로 제작할 수 있는 장점이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 전자식 안정기의 개략 구성도로서, 무전극 형광램프(100)에 점등 전압을 공급해주는 H/B 인버터(200)와, 상기 H/B 인버터(200)의 구동을 위한 PWM신호를 발생하는 PWM 발생회로(400)와, 상기 무전극 형광램프(100)에 공급되는 점등 전압을 검출하고, 그 검출 전압과 무전극 형광램프(100)의 이상 여부를 판별하기 위해서 미리 설정한 기준 전압을 비교하여 상기 무전극 형광램프(100)의 이상 시 상기 H/B 인버터(200)의 구동을 제어하여 이상 발생시 공진 회로로부터 발생한 고압이 다른 회로나 무전극 형광램프를 파손시키는 것을 방지하기 위한 보호회로(300)와, 상기 보호회로(300)에서 출력되는 PWM신호로 상기 H/B 인버터(200)의 게이트를 구동시키는 게이트 구동회로(500)로 구성된다.

이와 같이 구성된 전자식 안정기의 동작중 H/B인버터(200), PWM발생회로(400), 게이트 구동회로(500)의 동작은 기존 무전극 형광램프에 적용되는 전자식 안정기와 구성 및 작용이 동일하므로, 그에 대한 자세한 설명은 생략하며, 본 발명은 상기와 같은 전자식 안정기의 구성 중 PWM발생회로(400)와 게이트 구동회로(500) 사이에 보호회로(300)를 게재시켜, 최적으로 전자식 안정기를 보호하도록 하였다.

즉, 보호회로(300)는 무전극 형광램프(100)에 공급되는 점등 전압을 검출하고, 그 검출 전압과 상기 무전극 형광램프(100)의 이상 여부를 판별하기 위해 미리 설정한 기준 전압을 비교하고, 그 비교 결과 상기 무전극 형광램프(100)에 이상이 발생하거나 무전극 형광램프(100)가 장착되지 않은 것으로 판단이 되면, 상기 PWM 발생회로(400)에서 상기 게이트 구동회로(500)로 제공되는 PWM신호를 제거하여, 상기 무전극 형광램프의 이상 발생시 발생한 고압으로 인해 전자식 안정기가 파손되는 것을 방지하게 된다.

도 2는 상기 전자식 안정기의 보호회로(300)에 대한 본 발명의 바람직한 실시 예를 보인 회로도로서, 램프 전압 검출부(310)와, 회로 분리부(330)와, 인버터 구동 제어부(320)로 구성된다.

램프 전압 검출부(310)는, 무전극 형광램프(100)에 공급되는 점등 전압을 검출하는 기능을 수행하는 부분으로서, 무전극 형광램프(100)의 전압을 검출한 후, 무전극 형광램프(100)의 정상상태와 이상상태를 판별하기 위해서 미리 설정한 기준 전압(

)과 상기 검출 전압을 비교하여 무전극 형광램프(100)의 이상 시에 펄스를 발생한다.

이러한 램프 전압 검출부(310)는, 상기 인버터(H/B인버터)(200)에 구비된 인덕터의 보조권선 출력전압을 정류하고, 신호 처리에 용이한 전압으로 레벨을 낮추기 위한 검출전압 레벨 설정부(311)와, 상기 검출전압 레벨 설정부(311)에서 설정된 전압과 상기 무전극 형광램프(100)의 이상 여부를 판단하기 위해 미리 설정된 상기 기준 전압을 비교하고 그 결과치를 무전극 형광램프(100)의 이상 여부 판별 값으로 출력하는 비교기(312)로 구성된다.

인버터 구동 제어부(320)는 상기 램프 전압 검출부(310)에서 검출한 전압을 분석하고, 그 분석 결과에 따라 상기 무전극 형광램프(100)에 점등 전압을 공급하 는 H/B 인버터(200)의 구동을 제어한다.

이러한 인버터 구동 제어부(320)는, 상기 램프 전압 검출부(310)에서 상기 무전극 형광램프(100)의 이상 시 발생한 이상 검출 펄스를 계수하는 18-비트 이진 계수기로 구현되는 계수기(321)와, 상기 계수기(321)의 출력신호를 래치하는 D-플립플롭으로 구현되는 플립플롭(322)과, 상기 플립플롭(322)의 출력신호를 위상 반전시키는 인버터(323)와, 상기 인버터(323)의 출력과 PWM 발생회로(400)에서 발생한 PWM 신호를 논리 곱하여 그 결과로 상기 무전극 형광램프(100)의 이상 발생시 상기 PWM 신호를 제거하는 앤드 게이트로 구현된 논리소자(324)를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 '전자식 안정기의 보호회로(300)"는, 상기 램프 전압 검출부(310)와 상기 인버터 구동 제어부(320)의 사이에, 상기 램프 전압 검출부(310)에서 발생할 수 있는 서지로부터 상기 인버터 구동 제어부(320)가 파손되는 것을 방지하기 위해 상기 램프 전압 검출부(310)와 인버터 구동 제어부(320)를 전기적으로 분리해주는 회로 분리부(330)를 구비시켜 구성되는 것을 특징으로 한다.

이러한 회로 분리부(330)는 상기 램프 전압 검출부(310)에서 발생한 펄스에 따라 동작하는 포토커플러(331)와; 상기 포토커플러(331)에 연동하여 상기 무전극 형광램프(100)에 대한 이상 검출 신호를 상기 인버터 구동 제어부(320)에 제공하는 스위칭소자(332)를 구비한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 무전극 형광램프용 전자식 안정기의 보호회로에 대한 동작을 첨부한 도면 도 1 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, H/B 인버터(200)에 구비된 인덕터의 주권선 출력전압은 점등 전압으로 무전극 형광램프(100)에 공급되며, 이때 상기 인덕터에는 점등 전압을 검출하기 위한 보조권선을 구비시켜 상기 주권선 출력전압에 비례하는 검출 전압이 보호회로(300)의 램프 전압 검출부(310)에 인가되도록 한다. 여기서 보조 권선의 비는 신호 처리에 용이한 전압으로 낮추기 위해 유효 적절하게 설정하는 것이 바람직하다.

램프 전압 검출부(310)의 레벨 설정부(311)는 다이오드(D1)를 이용하여 검출 전압을 반파 정류하여 사인파 전압의 음(-) 부분을 제거하게 되고, 레벨 설정용 복수의 저항(R1 ~ R3)을 이용하여 검출 전압의 레벨을 비교하기에 용이한 전압 레벨로 설정하게 된다. 이후 비교기(312)를 이용하여 상기 검출 전압(

)과 무전극 형광램프(100)의 이상 여부를 판별하기 위해서 미리 설정해 놓은 기준전압(

)과 비교하여 무전극 형광램프(100)의 이상 여부를 판별한다. 여기서 이상 여부는 무전극 형광램프(100)에 이상이 발생한 경우나 무전극 형광램프(100)가 장착되지 않은 경우를 포함하며, 기준전압을 미리 실험에 의해 최적으로 설정하게 된다.

아울러 비교기(312)는 상기 검출 전압과 기준전압을 비교하여 상기 검출 전압이 상기 기준전압보다 작은 경우에는 그 출력전압으로 초기 상태인 하이('High') 상태를 유지하고 있게 되며, 이와는 달리 상기 검출 전압이 기준전압보다 커질 경우에는 그 출력전압을 로우('Low)' 상태로 천이한다. 따라서 무전극 형광램프가 없는 상태 또는 무전극 형광램프에 이상이 발생한 경우에는 비교기(312) 출력에 펄스가 발생하게 된다. 이 펄스의 주파수는 H/B 인버터(200)에 제공되는 PWM 신호의 주 파수와 동일하게 된다.

이렇게 발생하는 펄스는 회로 분리부(330) 중 포토커플러(331)의 발광부에 전달되고, 그에 대응하는 수광부의 광신호 수신 여부에 따라 스위칭소자(332)가 연동하여 인버터 구동 제어부(320)에 램프 이상 검출신호를 제공한다. 즉, 램프 이상이 검출되어 비교기(312)에서 펄스(high)가 발생한 경우, 포토커플러(331)의 발광부에서 광신호가 발생하고, 수광부에서 이를 수신하여 스위칭소자(332)를 턴-오프시키게 된다. 상기 스위칭소자(332)가 턴-오프되면 컬렉터 단자에 걸린 전압(약 3.0V이상, 저항 R5에 따라 달라짐)이 인버터 구동 제어부(320)에 램프 이상 검출신호(Vc)로 제공된다. 아울러 램프 이상 신호가 검출되지 않을 경우에는 전술한 동작과는 반대의 동작이 이루어져 스위칭소자(332)가 턴-온되어 인버터 구동 제어부(320)에는 램프 이상 검출신호가 로우 상태로 제공된다.

이렇게 제공되는 램프 이상 검출신호(Vc)에 따라 인버터 구동 제어부(320)는 게이트 구동회로(500)를 컨트롤하여 H/B 인버터(200)의 동작을 제어하게 된다.

예를 들어, H/B 인버터(200)에 공급되는 PWM의 주파수가 250kHz인 경우, 비교기(312)의 펄스가 지속적으로 발생한다고 가정하면, 계수기(321)는 18-비트 이진 계수기를 이용하여 약 1.048초 후에 D-플립플롭으로 구현된 플립플롭(322)에 클록 펄스를 인가해 플립플롭(322)의 출력이 하이('High')가 되도록 한다. 플립플롭(322)에서 발생한 하이 신호는 인버터(3230에 의해 위상 반전되어 로우 신호로 변환되고, 이 로우신호에 의해 앤드 게이트로 구현된 논리소자(324)의 출력은 로우상태가 되어, PWM발생회로(400)에서 발생한 PWM신호가 게이트 구동회로(500)에 전 달되는 것을 차단하게 된다.

즉, 램프 이상이 검출되면 보호회로(300)에서 PWM신호를 제거하게 되고, 이로써 게이트 구동회로(500)의 동작도 오프되어, 결론적으로 H/B인버터(200)도 구동이 오프된다. 따라서 램프 이상 시에는 무전극 형광램프(100)에는 점등용 전압이 공급되지 않게 되며, 주지한 바와 같이 전자식 안정기의 인버터(200)가 동작하지 않음으로써, 무전극 램프가 없는 경우나 램프에 이상이 발생한 경우에 공진회에 발생하는 매우 높은 전압으로부터 회로를 보호하게 되는 것이다.

도 3은 상기 보호회로의 동작 타이밍도로서, 점등기간(Ignition Period), 정상상태(Normal State), 이상상태(Fault State), 그리고 보호 상태(Protection State)에 따른 보호회로의 각부 동작 파형이다. 만약 전자식 안정기에 연결된 램프가 정상적인 경우라면, 약 0.07초 후에 램프가 점등되어 램프에 걸리는 전압이 낮아지고 비교기(312)의 출력에 펄스(Vc)가 발생하지 않으므로, 플립플롭(322)의 출력은 계속해서 'Low' 상태를 유지한다. 이러한 상태에서, 램프의 수명이 다하는 등의 램프에 문제가 발생하면 램프 양단의 전압이 다시 상승하여 비교기(312)의 출력(Vc)에 다시 펄스가 나타나게 되고, 점등기간에 계수한 펄스 수만큼을 제외하고 18-비트 2진 카운터(321)가 250kHz 펄스를 계수하는 시간인 약 0.96초 후에 플립플롭(322)의 출력이 'High' 상태가 되고, 인버터의 게이트 구동신호인 PWM 신호와 플립픕롭(322)의 출력이 위상반전되어 논리소자(324)인 앤드 게이트를 거치기 때문에 상기 게이트 구동회로(500)에 공급되는 PWM 신호가 도시한 바와 같이 끊어지게 되어(To Switch 파형 참조), 램프의 이상 시 램프의 양단 임피던스가 고 임피던스 상 태가 되어 램프 양단의 전압이 크게 상승하는 상황에 따른 문제로부터 회로를 보호하게 된다.

만약, 처음부터 전자식 안정기에 램프를 접속하지 않고 램프를 점등하는 경우라면 안정기 전원을 켠 후, 약 1.048초 후에 보호회로가 주지한 바와 같이 동작하여 PWM신호를 제거하게 되므로, 회로를 보호한다.

여기서 본 발명은 아날로그 회로 부분인 램프 전압 검출부(310)에는 개별 IC로 구현 가능한 비교기를 사용하고, 디지털 회로 부분인 인버터 구동 제어부(320)는 플립플롭과 게이트 회로를 이용한 EPLD로 구현되기 때문에, 전체적인 회로 구현에 간소화가 가능하다. 또한, 개별IC 소자와 EPLD를 이용하여 전체적인 보호회로의 구현이 가능하므로, 보호회로가 복합하지 않아 Standard Cell과 Full Custom 공정을 조합하여 쉽게 집적화할 수 있는 장점이 있다.

제안된 무전극 형광램프용 전자식 안정기 보호회로의 실험을 위해, Osram사의 Endura 150W급 무전극 형광램프를 구동할 수 있는 공진형 하프-브리지 인버터를 이용하였으며, PWM 신호 제어회로(PWM발생회로, 게이트 구동회로)와 보호회로는 Lattice사의 EPLD LC4256V를 이용해 구현하였다. 비교기 IC는 LM319를 사용하였다.

실제 회로구현시에는 아날로그 부분과 디지털 부분을 분리해 아날로그 부분에서 발생할 수 있는 서지로부터 디지털 회로 부를 보호할 필요가 있기 때문에, 포토커플러를 이용하여 아날로그 회로와 디지털 회로를 분리하였다.

도 4는 정상적인 상태에서의 보호회로의 각부 동작 파형을 나타낸 것이다. 도 4에서 위에서부터 차례대로 각각의 파형은 램프 전압, 비교기 출력, 플립플롭 출력, 그리고 PWM 신호이다. 도 4에서 전자식 안정기에 전원을 공급하면 램프 양단 전압이 점등 피크 전압인 1200V 정도까지 상승했다가, 약 0.063초 후에 램프가 점등해 램프에 걸리는 전압이 정상적인 피크 전압인 280V 정도로 하강하는 것을 볼 수 있다.

인버터 구동을 위한 PWM 신호의 주파수는 250kHz로 램프의 점등시간에 비해 매우 짧은 시간이기 때문에, 도 4의 측정된 보호회로의 동작 파형에서 램프에 걸리는 사인파나, PWM 구형파 신호를 관찰할 수 없고, 전체적인 파형의 진폭만을 관찰할 수 있었다.

도 5는 램프 점등시간 이후에 회로가 정상적으로 동작하고 있는 것을 보여주는 동작 파형을 나타낸 것이다. 도 5에서 램프에 걸리는 사인파 전압과 PWM 신호를 관찰할 수 있다.

도 6은 무전극 형광램프를 안정기에 연결하기 않고 전자식 안정기에 전원을 인가했을 때의 보호회로 동작 파형을 나타낸 것이다. 램프 없이 전자식 안정기에 전원을 인가하면 도 6의 두 번째 파형인 비교기의 출력 펄스를 18-비트 2진 계수기가 전부 계수하면, 보호회로가 동작해 도 6의 맨 밑 파형처럼 인버터 구동을 위한 PWM 신호가 발생하지 않아 결국 램프 양단에 걸리던 매우 높은 전압이 없어져 회로가 파손되는 것을 막아준다. 이론적인 보호회로 동작시간은 약 1.048초이나, 비교기 출력 펄스가 간헐적으로 발생하기 때문에 보호회로가 실제 동작하는 시간은 약 2초가 소요된다. 실제 회로구현시에 EPLD를 사용했기 때문에 실제 제품으로 개발할 시에는 2진 계수기의 비트 수를 조절하여 보호회로 동작시간을 프로그램을 통해 단 축할 수 있는 장점이 있다.

무전극 램프용 전자식 안정기의 운용중에 램프의 수명이 다하는 등의 램프 이상으로 문제가 발생했을 경우를 모의 실험하기 위해서 무전극 형광램프와 전자식 안정기 사이에 스위치를 달아 램프 점등 후에 이 스위치를 끔으로써 램프 이상상태가 나타나도록 했다. 도 7은 이러한 실험을 통해 얻은 측정된 보호회로의 동작 파형을 도시한 것이다. 도 7로부터 전자식 안정기에 전원을 인가한 후에 무전극 램프가 점등된 후 램프 양단의 전압이 정상적으로 감소하고, 램프와 전자식 안정기 사이에 연결한 스위치를 끈 후에 램프 양단의 전압이 점등 전압까지 상승하는 것을 알 수 있다. 램프 없이 전자식 안정기를 동작시킬 때와 같이 약 2초 후에 보호회로가 동작하는 것을 관찰할 수 있다.

이상의 실험 결과로부터 제안된 무전극 형광램프용 전자식 안정기의 보호회로가 램프 없이 회로를 동작시키거나 회로 운용 중에 발생한 램프 이상에 따라 보호회로를 동작시켜 회로가 보호되는 것을 확인할 수 있음을 알 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

이상 상술한 본 발명은 무전극 형광램프의 이상 발생시 발생한 고압으로 인 해 회로가 파손되는 것을 방지해줄 수 있는 것으로서, 전자식 안정기와 무전극 형광램프를 이용하는 장치에 적용 가능함은 물론, 무전극 형광램프를 사용하는 모든 산업 분야에 적용 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 전자식 안정기의 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 전자식 안정기의 보호회로 실시 예 구성도.

도 3은 도 2에서 보호회로의 각부 동작 파형도.

도 4는 도 2의 보호회로가 정상적으로 동작할 경우 동작 파형도.

도 5는 도 4의 보호회로가 정상적으로 동작할 경우 동작 파형의 확대도.

도 6은 도 4의 보호회로가 램프 없이 점등한 경우 동작 파형도.

도 7은 도 4의 보호회로가 정상적으로 점등한 후 램프를 제거한 경우의 동작 파형도.

Claims (5)

1. 인버터(H/B인버터), 상기 인버터에 연결된 무전극 형광램프, PWM발생회로, 상기 PWM 발생회로에서 발생하는 PWM신호로 상기 인버터를 구동시키는 게이트 구동회로, 상기 PWM발생회로와 상기 게이트 구동회로 사이에 게재된 보호 회로로 이루어진 전자식 안정기의 보호회로에 있어서,

   상기 보호회로는,

   상기 무전극 형광램프에 공급되는 점등 전압을 검출하는 램프 전압 검출부와; 상기 램프 전압 검출부에서 검출한 전압을 분석하고, 그 분석 결과에 따라 상기 무전극 형광램프에 점등 전압을 공급하는 상기 인버터의 구동을 제어하는 인버터 구동 제어부와; 상기 램프 전압 검출부와 상기 인버터 구동 제어부의 사이에 게재되고, 상기 램프 전압 검출부에서 발생할 수 있는 서지로부터 상기 인버터 구동 제어부가 파손되는 것을 방지하기 위해 상기 램프 전압 검출부와 인버터 구동 제어부를 전기적으로 분리해주는 회로 분리부를 포함하고,

   상기 회로 분리부는,

   상기 램프 전압 검출부에서 발생한 펄스에 따라 동작하는 포토커플러와; 상기 포토커플러에 연동하여 상기 무전극 형광램프에 대한 이상 검출 신호를 상기 인버터 구동 제어부에 제공하는 스위칭소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 안정기의 보호회로.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 램프 전압 검출부는,

   상기 인버터에 구비된 인덕터의 보조권선 출력전압을 정류하고, 신호 처리에 용이한 전압으로 레벨을 낮추기 위한 검출전압 레벨 설정부와;

   상기 검출전압 레벨 설정부에서 설정된 전압과 상기 무전극 형광램프의 이상 여부를 판단하기 위해 미리 설정된 기준 전압을 비교하고 그 결과치를 무전극 형광램프의 이상 여부 판별 값으로 출력하는 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 안정기의 보호회로.
5. 제1항에 있어서, 상기 인버터 구동 제어부는,

   상기 램프 전압 검출부에서 발생한 상기 무전극 형광램프에 대한 이상 검출 펄스를 계수하는 계수기와;

   상기 계수기의 출력신호를 래치하는 플립플롭과;

   상기 플립플롭의 출력신호를 위상 반전시키는 인버터와;

   상기 인버터의 출력과 PWM 발생회로에서 발생한 PWM 신호를 논리 조합하여 상기 무전극 형광램프의 이상 발생시 상기 PWM 신호를 제거하는 논리소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 안정기의 보호회로.

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