KR100915951B1

KR100915951B1 - Dimming ballast for hid lamps

Info

Publication number: KR100915951B1
Application number: KR1020070042294A
Authority: KR
Inventors: 박찬수
Original assignee: 박찬수
Priority date: 2007-05-01
Filing date: 2007-05-01
Publication date: 2009-09-09
Also published as: KR20080097279A

Abstract

The present invention relates to an electronic ballast with a high-pressure discharge lamp, sodium and metal helide lamp combined illumination control, EMI filter unit, rectifier circuit and ripple cancellation circuit;

Generating a DC-link voltage by the active PFC circuit unit and performing initial ignition by the LCC resonant tank in a half-bridge driving type;

A circuit for controlling illuminance of a lamp by varying a driving frequency using the LCC resonance characteristic curve;

In order to change the driving frequency, the oscillation frequency is variable by varying the resistance or the capacitor at the pin determined by the IC manufacturer, and thus the power control of the lamp is possible. Therefore, the oscillation frequency is automatically changed by detecting the voltage and current of the lamp. In addition, a circuit capable of varying the oscillation frequency of the drive IC having the voltage controlled oscillator (VCO) function by the PWM signal of the microcontroller by the amount of the voltage and current of the lamp;

A circuit for controlling the ignition and the normal state of the lamp by using the ripple counter, and stopping the operation of the ignition due to the failure of the lamp;

By introducing analog switch that operates only in steady state, rectify PWM output signal of power controller or microcontroller driven by various sensors to make DC size and change oscillation frequency by using VCO function of half-bridge driver IC. A technical configuration of an illumination control system for a high-pressure discharge lamp that has an earth leakage blocking function by connecting and mounting an illumination control method and an earth leakage detector is disclosed.

According to the present invention, not only can be stably used for high-power HID lamps, but also durability and reliability can be increased, and in particular, a ballast for a high-pressure discharge lamp having practicality that can be practically applied can be provided.

In addition, the present invention can be controlled by automatically controlling the illumination of the HID lamp according to the power line communication control or the external environment through the combination of the ballast and the microcontroller for high-pressure discharge lamp, the illumination control to enable the energy saving effect and very efficient operation A system can be provided.

Description

Illumination adjustable electronic ballast for high-pressure discharge lamps {DIMMING BALLAST FOR HID LAMPS}

도1 : 본 발명의 안정기 구성 및 그와 연관되는 시스템의 블록도
도2 : 본 발명의 안정기 구성에 대한 실시예의 회로도
도3 : 본 발명에서 하프브리즈 주파수 가변과 관련된 부분인 도 2의 일부 발췌 회로도
도4 : 도 2 에서 발췌 확대한 램프 전류 검출의 구체적 회로 예시도
도5 : 도 2 에서 발췌 확대한 램프 전압 검출의 구체적 회로 예시도
도6 : 도 2 에서 발췌 확대한 마이크로컨트롤러 회로 예시도
도7 : 도 2에서 발췌 확대한 램프 전압, 전류에 의한 구동 IC의 주파수 가변을 위한 아날로그 스위치 회로의 예시도
도8 : 도 2에서 발췌 확대한 램프의 점화 상태를 감시하기 위한 카운터 회로 예시도1: Block diagram of a ballast configuration of the present invention and a system associated therewith
2 is a circuit diagram of an embodiment of the ballast configuration of the present invention.
Figure 3 is a partial excerpt circuit diagram of Figure 2 which is a part related to the half breeze frequency variable in the present invention
FIG. 4: is a detailed circuit example of the detection of the enlarged lamp current extracted from FIG.
FIG. 5: is a detailed circuit example of the detection of the ramp voltage extracted in FIG.
6 is an exemplary microcontroller circuit enlarged in Figure 2
7 is an illustration of an analog switch circuit for the frequency change of the driving IC by the lamp voltage, current enlarged in Figure 2
8: Illustrated diagram of a counter circuit for monitoring an ignition state of a lamp enlarged and extracted from FIG. 2

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*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 본 발명의 안정기
110 : EMI 및 전파정류부
120 : 능동 PFC
130 : 하프브리지 인버터
140 : LCC 공진회로
141,151 : 검출부
150 : 램프의 전압 검출 부분
160 : 마이크로컨트롤러 회로
170 : 아날로그 스위치 회로
180 : 카운터 회로
190 : 하프브리지 발진 회로
191 : 하프브리지 증폭 회로
200 : 하프브리지 발진주파수 가변회로
210 : 전력선모뎀
220 : 누전감지센서* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
100: ballast of the present invention
110: EMI and full wave rectifier
120: active PFC
130: half bridge inverter
140: LCC resonant circuit
141,151: detector
150: voltage detection portion of the lamp
160: microcontroller circuit
170: analog switch circuit
180: counter circuit
190: half-bridge oscillation circuit
191: half-bridge amplifier circuit
200: half bridge oscillation frequency variable circuit
210: power line modem
220: earth leakage sensor

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본 발명은 고압방전등(이하 “HID 램프”라 한다.)을 위한 안정기에 관한 것으로 고출력 HID 램프용으로 안정되게 사용할 수 있도록 하고 내구성 및 신뢰성을 높일 수 있도록 하며 실용성을 구비할 수 있도록 할 뿐만 아니라 전력선통신이나 리모컨 제어가 가능하고 외부 환경에 따라 HID 램프의 조도 조절을 자동으로 제어할 수 있도록 하는 고압방전등용 조도 조절형 전자식 안정기에 관한 것이다.The present invention relates to a ballast for a high-pressure discharge lamp (hereinafter referred to as "HID lamp") to enable a stable use for high-power HID lamp, to increase the durability and reliability, and to provide practicality as well as power line The present invention relates to a dimmable electronic ballast for a high-pressure discharge lamp capable of controlling communication or remote control and automatically controlling dimming adjustment of a HID lamp according to an external environment.

일반적으로 HID 램프(High Intensity Discharge Lamp; 고압방전등)는 기존의 할로겐전구와 달리 필라멘트가 없이 전극사이의 불꽃 방전(플라즈마현상)을 이용하여 발광을 유도하는 램프로서, 메탈헬라이드 램프가 그 대표적이라 할 수 있고, 수은램프의 효율 및 연색성 개선을 위해 개발된 것으로 수명이 길고 열부하가 적은 고효율 특성을 가지며, 전류의 흐름을 안정시키고 HID 램프를 점등시키기 위한 안정기가 연결 구비된다.In general, HID lamp (High Intensity Discharge Lamp) is a lamp that induces luminescence by using spark discharge (plasma phenomenon) between electrodes without filament, unlike conventional halogen bulbs. It has been developed to improve the efficiency and color rendering of mercury lamps, and has a long-life, low heat load, high-efficiency characteristics, and stabilizers for stabilizing current flow and lighting HID lamps.

이때, 고압방전등용 안정기는 크게 자기식과 전자식으로 분류할 수 있다.At this time, the ballast for the high-pressure discharge lamp can be largely classified into magnetic and electronic.

상기 자기식 안정기는 현재까지 HID 램프를 구동하는데 사용되고 있으나 전력손실이 많고 부피가 크며 무거워서 설치하거나 취급하는데 어려움이 있으며, HID 램프의 조도 제어를 전현 실행할 수가 없는 구조로 에너지 절약을 위해서는 다수 설치되는 HID 램프 중에서 일부를 OFF시켜 사용하는 방법밖에 없어 매우 비효율적인 방식을 적용하고 있다.The magnetic ballast has been used to drive HID lamps to date, but it is difficult to install or handle due to its high power loss, bulkiness, and heavy weight. There is only one way to turn off some of the lamps, which is very inefficient.

상기 전자식 안정기는 종래, 인버터기능을 위한 역률보상회로인 수동 PFC(Power Factor Correction)회로와 출력회로인 하프브리지(Half Bridge)의 결합방식과, 능동 PFC회로와 벅 컨버터(Buck Converter) 및 풀 브리지(Full Bridge)의 결합방식과 능동 PFC회로와 벅 컨버터 및 하프 브리지의 결합방식 중에서 채택되어 사용되고 있다.The electronic ballast is a combination of a conventional power factor correction (PFC) circuit, which is a power factor correction circuit for an inverter function, and a half bridge, an output circuit, an active PFC circuit, a buck converter, and a full bridge. (Full Bridge) and active PFC circuit, buck converter and half-bridge coupling method is adopted.

하지만, 종래 HID용 전자식 안정기의 경우에는 조도조절 기능이 없으며 역률 보상회로인 능동 PFC회로에서 열 발생이 일어나 손실이 커지는 문제점이 있었고, 각종 스위칭소자에 의한 스위칭 손실 및 내부저항에 의한 도통손실 등에 의해 효율이 95% 이하로 저하되는 등 내구성 및 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있었으며, 이로 인하여 실용적이지 못한 문제점이 지적되고 있다.However, in the case of the conventional HID electronic ballast, there is no illuminance control function and heat loss occurs in the active PFC circuit, which is a power factor correction circuit, resulting in a large loss. There was a problem that the durability and reliability is lowered, such as efficiency is lowered to 95% or less, which is pointed out a problem that is not practical.

또한, 종래에는 전자식 안정기라 하더라도 외부 환경에 따라 HID 램프의 조도를 용이하게 조절할 수 있는 기술이 없었을 뿐더러 접목된 바도 없어 에너지 절약을 위한 HID 램프의 조도 제어에 대한 기술의 필요성이 제기되고 있다.In addition, conventionally, even in the electronic ballast, there is no technology for easily adjusting the illuminance of the HID lamp according to the external environment, and there is no need for the technique for the illumination control of the HID lamp for energy saving.

본 발명은 상기한 문제점 등을 감안하여 창출된 것으로서, 그 목적으로 하는 바는 고출력 HID 램프용으로 안정되게 사용할 수 있도록 할 뿐만 아니라 내구성 및 신뢰성을 높일 수 있도록 하면서 실용성을 구비할 수 있도록 하는 고압방전등용 조도 조절형 전자식 안정기를 제공하는데 있다.The present invention has been made in view of the above problems and the like, and its purpose is not only to stably use for high power HID lamps, but also to increase the durability and reliability, and to provide a high-voltage discharge for practical use. To provide an isoluminescent control electronic ballast.

또한, 상기 고압방전등용 안정기와 전력선모뎀을 연결하여 조도를 제어하거나 리모컨을 이용하고 외부 환경에 따라 HID 램프의 조도를 자동 제어하여 조절할 수 있도록 함으로써 에너지 절약을 구현할 수 있도록 하는 고압방전등용 조도 조절형 전자식 안정기를 제공하는데 있다.In addition, the illumination control type for the high-pressure discharge lamp to realize energy saving by connecting the high-voltage discharge ballast and the power line modem to control the illumination or to control and adjust the illumination of the HID lamp according to the external environment. An electronic ballast is provided.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 고압방전등용 조도 조절형 전자식 안정기에 대해 설명하면 다음과 같다.In order to achieve the above object, the illumination control type electronic ballast for a high-pressure discharge lamp of the present invention will be described.

도 1을 참조하면, 본 발명은, AC전원을 공급받는 초입부에 EMI 필터부(110)와; 상기 EMI 필터로부터 입력된 교류전압을 전파 정류하여 직류전압으로 변환하는 전파정류 및 필터부(110)와; 인덕터, 다이오드, 역률개선용 IC, 및 스위칭 소자로 이루어지는 능동 역률 개선부(120)와; 상기 능동 역률 개선부의 출력은 DC-링크 전압으로 구성되는 하프브리지(130) 회로, LCC 공진회로에 연결된 램프 두 개의 스위치 소자를 구동하는 구동 IC로 이루어지는 출력 회로부(140)와; 램프(130)의 초기점화를 제어하고 일정한 시간이 지나면 구동 IC의 동작을 멈추기 위한 카운터 회로부(180); 점화기 상태에서 정상상태에 도달하기 위해서 RC 시정수에 의한 딜레이 회로를 이용하기 위한 아날로그 스위치 회로부(170); 램프의 전압 및 전류를 상시 검출하여 제어하기 위한 출력 전류를 검출하는 검출부(141) 및 출력 전압을 검출하는 검출부(151); 상기 램프(130)의 전압과 전류를 검출 받아 마이크로컨트롤러 회로(160)의 입력 신호로 처리하며, 또한 PLM 및 각종 센서에서 받은 조도제어 신호를 마이크로 컨트롤러 회로(160)로 구성된다.Referring to Figure 1, the present invention, the EMI filter unit 110 and the first inlet receiving AC power; Full-wave rectification and filter unit 110 for full-wave rectifying the AC voltage input from the EMI filter to a DC voltage; An active power factor improving unit 120 including an inductor, a diode, a power factor improving IC, and a switching element; The output of the active power factor improving unit includes an output circuit unit 140 including a half bridge 130 circuit composed of a DC-link voltage, and a driving IC driving two switch elements connected to an LCC resonant circuit; A counter circuit unit 180 for controlling the initial ignition of the lamp 130 and stopping the operation of the driving IC after a predetermined time elapses; An analog switch circuit section 170 for using a delay circuit by RC time constant to reach a steady state in the igniter state; A detector 141 for detecting an output current for constantly detecting and controlling a voltage and a current of a lamp and a detector 151 for detecting an output voltage; The voltage and current of the lamp 130 are detected and processed as an input signal of the microcontroller circuit 160, and the illumination control signal received from the PLM and various sensors is configured by the microcontroller circuit 160.

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도 2는 본 발명에 의한 나트륨 및 메탈헬라이드 램프 겸용 전자식 조도제어가 가능한 고압방전등용 조도 조절형 전자식 안정기(100)의 회로도로서, EMI 필터(110), 전파 정류 회로 및 커패시터(C₁₀)에 의해서 리플 섞인 DC-링크 전압(Vcc 311)을 만들어서 출력단에 공급하고, 능동 PFC용 IC(120) 및 L(T3)과 MosFET(M3)을 활용하여 승압시킨 DC-링크전압(Vcc 400V)을 발생키는 회로(120)를 포함한다.
상술한 구성에 부가하여, 본 발명의 구성의 특징에 따르면, 나트륨램프 및 메탈헬라이드램프 겸용 조도조절 가능형 전자식 안정기의 구성(100)에 있어서, 하프브리지 구동 주파수를 발생시키는 구동 IC(U3)에서 DC 전압에 의해서 발진주파수를 가변하거나 구동 IC(U3)의 주변저항(

)과 커패시터(

) 값의 가변으로 발진주파수 가변이 가능한 하프브리지 발진 회로(190)와; 상기 하프브리지 발진 회로(190)의 신호가 증폭된 하프브리지 증폭 회로(191)의 출력에 따라 램프(130)의 초기 점화 및 점등 유지 상태를 위한 전압과 전류를 공급하는 LCC 공진회로(140)와; 상기 LCC 공진회로(140)에서 램프(130)로 공급되는 전압과 전류를 검출하는 검출 회로(141, 151)와; 초기 점화상태 및 정상상태 여부를 구분하고 일정한 시간이 경과하여도 램프(130)의 점등이 불가능할 경우 상기 하프브리지 발진회로(190)의 동작을 중단시키는 카운터 회로(180)와; 상기 카운터 회로(180) 및 하기의 마이크로컨트롤러(U4)에서 받은 신호를 상기 하프브리지 발진회로(190)의 발진 제어신호로 변환하는 아날로그 스위치 회로(170)와; 상기 LCC 공진회로(140)에서 램프로 공급되는 전압과 전류를 검출하는 검출 회로(141,151)와; 상기 램프(130)로 공급되는 전압 및 전류를 검출한 값을 입력받아 램프(130)의 점등 및 정상 상태를 판별하여 상기 아날로그스위치 회로(170)의 작동을 제어하고, 누전감지센서(220)의 누전검출신호에 의해서 상기 아날로그스위치 회로(170)의 동작을 중단시키도록 제어하는 마이크로컨트롤러 회로(160)와; 상기 마이크로컨트롤러 회로(160)와 연결되어 외부 환경에서 조도제어가 가능하도록 통상적인 전력선 통신을 행하는 공지된 전력선 모뎀(210)을 포함하여 구성된다.
본 발명은 상술한 구성에 있어서, 상기 하프브리지 발진회로(190)를 구성하는 구동 IC(U3)의 출력주파수의 가변을 위해서 주변 저항

의 저항값을 변화 시킬 수 있도록 두 개의 트랜지스터

를 이용하여 정상동작 때에는 트랜지스터

가 온(ON)되게 하는 동시에 트랜지스터

이 오프(OFF)되도록 하여 발진주파수 제어저항을 저항

만을 이용하고, 램프가 점등되지 않은 초기 상태에서는 트랜지스터

가 오프(OFF)되게 하는 동시에 트랜지스터

이 온(ON)되게 하여서 발진주파수 제어 저항이

의 값이 되어서 하프브리지 구동 주파수를 변화시키는 하프브리지 발진주파수 가변회로(200)를 포함한다.FIG. 2 is a circuit diagram of an illuminance control type electronic ballast 100 for a high-pressure discharge lamp capable of controlling electronic illuminance combined with sodium and metal halide lamps according to the present invention, the EMI filter 110, a full-wave rectifier circuit, and a capacitor C ₁₀ . Ripple-mixed DC-link voltage (Vcc 311) is created and supplied to the output stage, and the DC-link voltage (Vcc 400V) boosted by using the active PFC IC 120 and L (T3) and MosFET (M3) is generated. The key includes circuit 120.
In addition to the above-described configuration, according to a feature of the configuration of the present invention, in the configuration 100 of the electronic ballast capable of adjusting the illumination of the sodium lamp and the metal halide lamp, the driving IC U3 for generating a half-bridge driving frequency is provided. Change the oscillation frequency by DC voltage at

) And capacitor (

A half bridge oscillation circuit 190 capable of varying an oscillation frequency with a variable value of; LCC resonant circuit 140 for supplying the voltage and current for the initial ignition and sustain state of the lamp 130 according to the output of the half-bridge amplification circuit 191 amplified signal of the half-bridge oscillation circuit 190 and ; Detection circuits (141, 151) for detecting voltage and current supplied from the LCC resonant circuit (140) to the lamp (130); A counter circuit 180 for distinguishing between an initial ignition state and a normal state and stopping operation of the half bridge oscillation circuit 190 when the lamp 130 cannot be turned on even after a predetermined time elapses; An analog switch circuit 170 for converting a signal received from the counter circuit 180 and a microcontroller U4 described below into an oscillation control signal of the half-bridge oscillation circuit 190; Detection circuits (141, 151) for detecting voltage and current supplied from the LCC resonant circuit (140) to the lamp; Receives a value detected by the voltage and current supplied to the lamp 130 to determine the lighting and normal state of the lamp 130 to control the operation of the analog switch circuit 170, the leakage detection sensor 220 A microcontroller circuit (160) for controlling to stop the operation of the analog switch circuit (170) by a ground fault detection signal; It is configured to include a known power line modem 210 is connected to the microcontroller circuit 160 and performs a conventional power line communication to enable illumination control in an external environment.
In the above-described configuration, the present invention provides a peripheral resistor for varying the output frequency of the driving IC U3 constituting the half-bridge oscillation circuit 190.

Two transistors to change the resistance of the

Transistor during normal operation

Transistors at the same time

Resistance to oscillation frequency control resistor

Transistor only in the initial state when the lamp is not lit

At the same time the transistor

So that the oscillation frequency control resistor

And a half bridge oscillation frequency variable circuit 200 that changes the half bridge driving frequency to a value of.

이러한 하프 브리지 발진주파수 가변회로(200)를 포함하는 구성에서, 램프(130)의 초기점화 상태에서는 상기 하프브리지 발진회로(190)의 구동 주파수를 크게 하기 위해서 상기 하프브리지 발진주파수 가변회로(200)의 트랜지스터

을 온(ON) 시키는 신호를 상기 카운터 회로(180)에서 직접 연결시켜서 상기 하프브리지 발진회로(190)의 구동 IC(U3)의 발진주파수 제어 저항을

가 되도록 하고, 아울러 램프(130)가 정상 점등된 상태에서 검출한 전류에 의해 상기 검출회로(141,151) 중 하나인 검출회로(141)의 트랜지스터

을 ON 시켜 트랜지스터

을 OFF 되게 함으로써 풀업저항

에 의하여 상기 카운터 회로(180)의 카운터 IC(U2)의 리셋단자(12번 핀;Reset)를 이용하여 상기 카운터 회로(180)가 리셋되게 하고, 또한 상기 램프(130)로 흐르는 전류가 미소한 상태에서는 상기 검출회로(141)의 트랜지스터

가 OFF 됨에 따라 상기 트랜지스터

가 ON 되면 상기 카운터 회로(180)가 동작되며 미리 설정된 일정시간까지 상기 하프브리지 발진회로(190)의 구동IC(U3)가 구동주파수를 발생시키도록 하되, 상기 램프(130)의 불량 등의 이유로 미리 설정된 시간까지 상기 램프(130)가 점화되지 않는 경우 상기 구동 IC(U3)의 동작을 중단하기 위해서 상기 카운터 회로(180)에서 상기 구동 IC(U3)에게 동작 중단 신호를 보내며 상기 카운터 회로(180) 자체의 동작 중단을 위해서 상기 트랜지스터

가 ON되어 카운터 IC(U2)의 동작중단 핀(11번 핀)을 접지시켜 카운터 IC(U2)의 동작을 중단시키는 것이 특징이다.In the configuration including the half-bridge oscillation frequency variable circuit 200, the half-bridge oscillation frequency variable circuit 200 in order to increase the driving frequency of the half-bridge oscillation circuit 190 in the initial ignition state of the lamp 130 Transistor

The signal for turning ON is directly connected to the counter circuit 180 to control the oscillation frequency control resistance of the driving IC U3 of the half bridge oscillation circuit 190.

In addition, the transistor of the detection circuit 141, which is one of the detection circuits (141, 151) by the current detected when the lamp 130 is normally turned on.

To turn on transistor

Pull-up resistor by turning OFF

By using the reset terminal (pin 12; reset) of the counter IC (U2) of the counter circuit 180, the counter circuit 180 is reset, and the current flowing to the lamp 130 is minute In the state, the transistor of the detection circuit 141

The transistor as is turned off

Is turned on, the counter circuit 180 is operated, and the driving IC U3 of the half-bridge oscillation circuit 190 generates a driving frequency until a predetermined time, but the lamp 130 is defective. When the lamp 130 is not ignited by a predetermined time, the counter circuit 180 sends an operation stop signal to the driving IC U3 to stop the operation of the driving IC U3 and the counter circuit 180. The transistor for interrupting its own operation

Is turned on to ground the operation stop pin (pin 11) of the counter IC U2 to stop the operation of the counter IC U2.

또 상술한 본 발명에 있어서, 상기 아날로그스위치 회로(170)는, 램프(130)의 점등 전에는 동작하지 않고 점등 후에는 카운터 회로(180)에서 공급되는 DC 전원에 의해서 풀업 상태가 되어서 RC 시정수 회로를 3회 반복하도록 하여 하프브리지 구동 주파수를 가변하기 위한 신호를 상기 하프브리지 발진주파수 가변회로(200)의 트랜지스터

의 베이스에 인가하여 상기 트랜지스터

을 ON시켜 상기 트랜지스터

을 OFF되게 함으로써 상기 하프브리지 발진회로(190)의 구동 IC(U3)의 발진주파수 제어저항 값을 상기 저항

만 남도록 하여 발진주파수를 낮추도록 하는 작동을 한다.
이와 동시에, 상기 마이크로 컨트롤러 회로(160)는 상기 램프(130)의 전류와 전압을 검출하는 검출회로(141,151) 중 하나인 검출회로(151)의 전압검출 신호를 입력받아 조도제어를 위한 PWM 신호를 출력하고, 상기 아날로그 스위치 회로(170)는 상기 마이크로 컨트롤러 회로(160)에서 출력된 PWM 신호를 DC로 변환하여 상기 하프브리지 발진회로(190)의 구동 IC(U3)의 지정된 핀(2번핀)에 DC 입력으로 가함으로써 하프브리지 구동 주파수를 변경하여 램프의 전력을 제어하는 것이 특징이다.
상기 능동 PFC 출력인 DC-링크 전압을 도 3의 하프브리지 증폭회로(191)를 포함한 하프브리지 발진회로(190)에 활용하고 하브브리지 발진회로의 구동 IC(U3)의 전원으로 리플 섞인 DC-링크 전압(Vcc 311)을 사용하며, 여기서 구동 IC(U3)는 전압제어 발진기 역할 및 구동 IC(U3)의 일정 단자(7번 핀)에 걸리는 저항(

)과 커패시터(

)에 의해서 발진주파수가 가변된다. 또한 출력은 LCC 공진 회로(140)(

,

)를 형성하여 램프(130)를 점화 시키고 정상 상태에 도달하게 된다.
도 2에서는 하프브리지 발진회로(190)의 구동 IC(U3)의 발진주파수 가변요소인 저항값

(

)을 가변시키기 위해서 트랜지스터

과

을 이용하는데 점화상태에서는 트랜지스터

가 OFF 되고 트랜지스터

이 ON 되어서 저항값

=

가 되며 정상상태에서는

가 ON 되어

이 OFF 되므로

=

이 되어서 동작 주파수를 달리하도록 고안되었다.
도 2에서 보인 카운터 회로에서는 일정한 시간 간격으로 DC-링크 전압(Vcc 311)에서 카운터(180)의 16번 핀에

= 15Volt를 얻어서 카운터가 동작되도록 하여 일정한 시간 간격으로 상기 트랜지스터

이 ON이 되는 신호를 보내고 미리 설정된 상한치를 초과하면 트랜지스터

가 ON되어서 카운터 IC(U2)의 동작을 멈추고 점화동작 자체를 중단하도록 고안되었다. 그리고 램프(130)의 전압을 전류 변환기(141)로 하여 트랜지스터

의 베이스에 공급하므로 램프(130) 전류가 정상 전류이면

가 ON되고

가 OFF이므로 카운터 회로(180)와 아날로그 스위치회로(170)가 동작하도록 되었으며 램프의 전류가 정상전류 전류 미만이면 트랜지스터

가 OFF이고 트랜지스터

가 ON되며 이에 따라 상기 카운터 회로와 아날로그 스위치 회로는 OFF된다. 도 2에서 램프 전압을 검출회로(151)를 통해 검출하고 램프의 전류값을 마이크로컨트롤러 회로(160)의 입력으로 취하여 마이크로컨트롤러 회로(160)의출력은 PWM 파형을 발생시키며 아날로그 스위치 회로(170)를 통하여 RC 저역통과 필터로 DC전압으로 만들어져서 전압제어 발진 구동 IC(U3)의 DC 입력으로 가해져서 하프브리지 발진회로(190)를 구동하는 주파수를 발생시킴으로써 통상적인 하프브리지 증폭회로(191)를 경유하여 램프(130)에 전류를 제어하여 결국 램프(130)의 조도를 조절하게 된다. 또한 도 1에서는 전력선 모뎀(210) 및 각종 센서(도면에선 220로 표기됨)에서 얻은 신호를 마이크로컨트롤러 회로(160)에 보내어 조도제어신호를 활용하고 주파수를 올리고 내리는 방법은 마이크로컨트롤러 회로(160)의 IC 입력 핀에 연결된 스위치(SW2,SW3)에 의해서 이루어진다.In addition, in the present invention described above, the analog switch circuit 170 does not operate before the lamp 130 is turned on, and after the lamp is turned on by the DC power supplied from the counter circuit 180, the RC time constant circuit is turned on. Repeats the signal three times to change the half-bridge driving frequency of the transistor of the half-bridge oscillation frequency variable circuit 200.

Applied to the base of the transistor

To turn on the transistor

To turn off the oscillation frequency control resistance value of the driving IC U3 of the half-bridge oscillation circuit 190.

It operates to lower the oscillation frequency by leaving only
At the same time, the microcontroller circuit 160 receives the voltage detection signal of the detection circuit 151, which is one of the

detection circuits

141 and 151 for detecting the current and voltage of the lamp 130, and receives the PWM signal for illuminance control. The analog switch circuit 170 converts the PWM signal output from the microcontroller circuit 160 into DC to a designated pin (No. 2 pin) of the driving IC U3 of the half bridge oscillation circuit 190. By applying a DC input, the half-bridge driving frequency is changed to control the lamp power.
The DC-link voltage, which is the active PFC output, is used for the half-bridge oscillation circuit 190 including the half-bridge amplification circuit 191 of FIG. 3 and ripple-mixed with the power supply of the driving IC U3 of the hybrid bridge oscillation circuit. Voltage (Vcc 311), where the driving IC (U3) acts as a voltage controlled oscillator and the resistance across a certain terminal (pin 7) of the driving IC (U3) (

) And capacitor (

The oscillation frequency is varied by The output is also an LCC resonant circuit 140 (

,

) To ignite the lamp 130 and reach a steady state.
In FIG. 2, the resistance value which is the oscillation frequency variable element of the driving IC U3 of the half-bridge oscillation circuit 190 is shown.

(

Transistor to vary

and

In ignition state transistor

Is turned OFF

Is turned ON

=

In normal condition

Is turned on

Is OFF

=

This is designed to change the operating frequency.
In the counter circuit shown in FIG. 2, the DC-link voltage (Vcc 311) is connected to pin 16 of the counter 180 at regular time intervals.

= 15 Volt to obtain a counter to operate the transistor at regular time intervals

Transmit the signal when it is ON and exceed the preset upper limit

Is designed to stop the operation of the counter IC (U2) and to stop the ignition operation itself. In addition, the transistor 130 is configured by using the voltage of the lamp 130 as the current converter 141.

Is supplied to the base of the lamp 130 if the current is a normal current

Is ON

Is OFF, the counter circuit 180 and the analog switch circuit 170 are operated. If the current of the lamp is less than the normal current, the transistor

Is OFF and transistor

Is turned on so that the counter circuit and the analog switch circuit are turned off. In FIG. 2, the lamp voltage is detected through the detection circuit 151 and the current value of the lamp is taken as an input of the microcontroller circuit 160 so that the output of the microcontroller circuit 160 generates a PWM waveform and the analog switch circuit 170. Through the RC low pass filter is made of a DC voltage is applied to the DC input of the voltage controlled oscillation driving IC (U3) to generate a frequency for driving the half-bridge oscillation circuit 190 to generate a conventional half-bridge amplifier circuit 191 By controlling the current through the lamp 130 via, eventually, the illumination of the lamp 130 is adjusted. In addition, in FIG. 1, the signal obtained from the power line modem 210 and various sensors (denoted as 220 in the drawing) is transmitted to the microcontroller circuit 160 to utilize the illumination control signal and to raise and lower the frequency of the microcontroller circuit 160. By the switch (SW2, SW3) connected to the IC input pin.

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한편, 본 발명에서는 상술한 바와 같은 본 발명에 의한 고압방전등용 안정기 또는 일반적인 고압방전등용 안정기와 전력선모뎀과 같은 통신제어수단을 결합시켜 HID 램프의 조도를 제어할 수 있도록 하는 기술을 부가하여 기술하고자 한다.On the other hand, the present invention is to describe by adding a technology that can control the illumination of the HID lamp by combining a communication control means such as a high voltage discharge ballast or ballast for a high voltage discharge lamp and a power line modem according to the present invention as described above. do.

본 발명의 실시 예에 의한 고압방전등용 조도 제어기술은 상술한 본 발명의 고압방전등용 안정기(100)에 연결되며, 도 1에서 보인 바와 같이 중앙제어용 PC(220)에 연결된 전력선모뎀(210)에서 얻은 신호를 상기 안정기(100)의 램프구동용 드라이브회로에 전달함과 아울러 램프의 상태를 확인하고 시간대별로 또는 광량이나 온도의 외부 환경 조건에 따라 프로그래밍 제어를 행하여 나트륨 또는 메탈헬라이드 램프의 조도를 제어토록 하는 마이크로컨트롤러 회로(160)와, 상기 마이크로컨트롤러 회로(160)와 중앙제어용 PC(220)와의 통신을 가능하게 한다. Illumination control technology for a high-pressure discharge lamp according to an embodiment of the present invention is connected to the high-pressure discharge ballast 100 of the present invention described above, as shown in Figure 1 in the power line modem 210 connected to the central control PC 220 The obtained signal is transmitted to the lamp driving drive circuit of the ballast 100, and the state of the lamp is checked, and programming control is performed by time zone or according to external environmental conditions such as light quantity or temperature to adjust the illuminance of the sodium or metal halide lamp. Communication between the microcontroller circuit 160 and the microcontroller circuit 160 and the central control PC 220 to be controlled is enabled.

이때, 상기 전력선모뎀(210)이 연결되는 전력라인(PL)에 누전검출기를 연결하고 상기 마이크로컨트롤러 회로(160)로 누전검출신호를 보내도록 구성하며, 상기 안정기(100) 또는 HID 램프를 OFF시키는 스위치를 연결 구성하되 이러한 누전검출정보 제공에 의한 누전차단기능을 부여함으로써 에너지 절약은 물론 안정기 및 램프를 보호하는 효과를 얻게 되는 것이다.At this time, the ground fault detector is connected to the power line PL to which the power line modem 210 is connected, and the ground fault detection signal is transmitted to the microcontroller circuit 160, and the ballast 100 or the HID lamp is turned off. By connecting the switch, but by providing the earth leakage blocking function by providing the earth leakage detection information will not only save energy, but also protect the ballast and the lamp.

또한, 상기 마이크로컨트롤러 회로(160)는 외부 환경에 따라 HID 램프의 조도 제어를 위해서 광센서나 온도센서 및 차량감지센서 등 각종 감지센서로부터 신호를 전달받도록 연결 구성되게 한다.In addition, the microcontroller circuit 160 is configured to receive a signal from a variety of sensors, such as an optical sensor, a temperature sensor and a vehicle sensor for the illumination control of the HID lamp according to the external environment.

상술한 바와 같은 이러한 본 발명의 조도 제어시스템에 의하면, 사람이나 차량 소통이 많거나 공장에서 작업량이 많은 시간대에는 100% 조도를 유지하도록 제어할 수 있고, 새벽 등 조도가 높을 필요가 없거나 소통이 적거나 없는 경우에는 50% 조도를 유지하도록 제어할 수 있다.According to the illuminance control system of the present invention as described above, it is possible to control to maintain 100% illuminance at a time when there are a lot of people or vehicle communication or a lot of work in the factory, and it is not necessary to have a high illuminance such as dawn or less communication. With or without, control can be made to maintain 50% illuminance.

그리고 광량, 온도, 계절에 따라 조도 제어를 행할 수 있게 될 뿐만 아니라 차량이나 사람의 소통을 인식할 수 있도록 한 모뎀을 통하여 차량이나 사람의 진입 방향 측의 안정기에 미리 신호를 전달함으로써 차량이나 사람이 지나가는 주변의 램프 조도를 100% 유지하도록 제어할 수도 있다.In addition to controlling the illumination according to light quantity, temperature, and season, the vehicle or person can transmit the signal to the ballast in the direction of entry of the vehicle or person through a modem that can recognize the communication between the vehicle and the person. It can also be controlled to maintain 100% of the lamp illumination in the surrounding environment.

따라서 전력선 통신제어수단 및 각종 센서에 의한 나트륨과 메탈헬라이드 램프의 조도를 자동 제어하여 조절함으로써 기존 대비 30% 이상의 에너지 절감효과를 도모할 수 있다.Therefore, it is possible to achieve energy savings of more than 30% compared to the conventional one by automatically controlling and adjusting the illumination of the sodium and metal halide lamps by the power line communication control means and various sensors.

한편, 본 발명에 의한 고압방전등용 안정기 및 조도 제어시스템은 상술한 바와 같은 구체적인 실시 예 및 첨부한 도면을 참조하여 설명하였으나, 이에 특별히 한정된다 할 수 없으며, 본 발명의 기술적 사상에 대한 유사범주 내에서 다양하게 치환, 수정, 변형 등이 이루어질 수 있음은 자명하다 할 것이며, 이는 본 발명에 귀속될 수 있다 할 것이다.On the other hand, the ballast and illuminance control system for a high-pressure discharge lamp according to the present invention has been described with reference to the specific embodiments and the accompanying drawings as described above, but can not be limited to this in particular, within the similar category for the technical idea of the present invention It will be apparent that various substitutions, modifications, and modifications can be made in the above, and this can be attributed to the present invention.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 고압방전등용 조도 조절형 전자식 안정기 및 조도 제어시스템에 의하면, 내구성 및 신뢰성을 높일 수 있으며 특히 실제 적용이 가능한 실용성을 갖는 나트륨램프 및 메탈헬라이드램프 겸용 고압방전등용 안정기를 제공할 수 있다. As described above, according to the illumination control type electronic ballast and illumination control system for a high-pressure discharge lamp according to the present invention, it is possible to increase durability and reliability, and particularly for a high-pressure discharge lamp for a combination of sodium lamp and metal halide lamp having practically applicable practicality. Ballasts may be provided.

또한, 본 발명은 나트륨램프 및 메탈헬라이드램프 겸용 고압방전등용 안정기와 통신제어수단과의 결합을 통해 외부 환경에 따라 나트륨램프 및 메탈헬라이드램프 겸용으로 조도를 자동 제어하여 조절할 수 있어 에너지의 절감효과는 물론 매우 효율적인 운용을 가능하게 하는 조도 제어시스템을 제공할 수 있다. In addition, the present invention by combining the ballast and communication control means for the high-pressure discharge lamp combined with sodium lamp and metal halide lamp can be automatically controlled by controlling the illumination of the combination of sodium lamp and metal halide lamp according to the external environment to save energy The effect can of course be provided with an illumination control system that allows for very efficient operation.

Claims

In the configuration (100) of the electronic ballast, which can control the dimming of the sodium lamp and the metal halide lamp,

Half-Bridge Oscillation in which the oscillation frequency can be changed by the DC voltage in the driving IC U3 generating the half-bridge driving frequency, or the oscillation frequency can be changed by varying the values of the peripheral resistor R33 and the capacitor C31 of the driving IC U3. Circuit 190;

LCC resonant circuit 140 for supplying the voltage and current for the initial ignition and sustain state of the lamp 130 according to the output of the half-bridge amplification circuit 191 amplified signal of the half-bridge oscillation circuit 190 and ;

Detection circuits (141, 151) for detecting voltage and current supplied from the LCC resonant circuit (140) to the lamp (130);

A counter circuit 180 for distinguishing between an initial ignition state and a normal state and stopping operation of the half bridge oscillation circuit 190 when the lamp 130 cannot be turned on even after a predetermined time elapses;

An analog switch circuit 170 for converting signals received from the counter circuit 180 and the microcontroller U4 into oscillation control signals of the half-bridge oscillation circuit 190;

Detection circuits (141, 151) for detecting voltage and current supplied from the LCC resonant circuit (140) to the lamp;

To control the operation of the analog switch circuit 170 by determining the lighting and steady state of the lamp 130 by receiving the value detected by the voltage and current supplied to the lamp 130 to the microcontroller (U4), A microcontroller circuit 160 for stopping the operation of the analog switch circuit 170 by the ground fault detection signal of the ground fault detection sensor 220;

A known power line modem (210) connected to the microcontroller circuit (160) to perform conventional power line communication to enable illumination control in an external environment;

Transistor Q2 is turned on during normal operation using two transistors Q1 and Q2 so that the resistance of peripheral resistor R33 can be changed to change the output frequency of driving IC U3 constituting the half-bridge oscillation circuit 190. At the same time, the transistor Q1 is turned off so that the oscillation frequency control resistor uses only the resistor R33. In the initial state in which the lamp is not lit, the transistor Q2 is turned off and at the same time, the transistor Q1 is turned on. And a half-bridge oscillation frequency variable circuit (200) for varying the half-bridge driving frequency by setting the oscillation frequency control resistor to a value of R33 // R64).

The method of claim 1,

In the initial ignition state of the lamp 130, a signal for turning on the transistor Q1 of the half-bridge oscillation frequency variable circuit 200 to increase the driving frequency of the half-bridge oscillation circuit 190 is the counter circuit ( 180 to make the oscillation frequency control resistance of the driving IC U3 of the half-bridge oscillation circuit 190 to be R33 // R64.

The transistor circuit Q5 of the detection circuit 141, which is one of the detection circuits 141 and 151, is turned on by the current detected when the lamp 130 is normally turned on so that the transistor Q4 is turned off. The counter circuit 180 is reset by using a reset terminal (Reset) of the counter IC U2 of the controller 180.

When the current flowing to the lamp 130 is minute, the transistor Q5 of the detection circuit 141 is turned off, and when the transistor Q4 is turned on, the counter circuit 180 is operated and the half bridge oscillation is performed until a predetermined time. The driving IC U3 of the circuit 190 generates a driving frequency, but when the lamp 130 is not ignited for a predetermined time due to a failure of the lamp 130, the driving IC U3 In order to stop the operation, the counter circuit 180 sends an operation stop signal to the driving IC U3, and the transistor Q3 is turned on to stop the operation of the counter circuit 180 itself, thereby stopping the operation of the counter IC U2. An illumination control type electronic ballast for a high-pressure discharge lamp, characterized in that the pin (No. 11) is grounded to stop the operation of the counter IC (U2).

The method of claim 2,

The microcontroller circuit 160 is

Receiving a voltage detection signal of a detection circuit 151, which is one of detection circuits 141 and 151 for detecting current and voltage of the lamp 130, and outputting a PWM signal for illuminance control;

The analog switch circuit 170 is

It does not operate before the lamp 130 is turned on, and after it is turned on, it is pulled up by the DC power supplied from the counter circuit 180 to repeat the RC time constant circuit three times. The oscillation frequency control resistance value of the driving IC U3 of the half bridge oscillation circuit 190 by being applied to the base of the transistor Q2 of the half bridge oscillation frequency variable circuit 200 to turn on the transistor Q2 to turn off the transistor Q1. To lower the oscillation frequency by leaving only the resistor R33, and converts the PWM signal output from the microcontroller circuit 160 into DC to designate the designated pin 2 of the driving IC U3 of the half-bridge oscillation circuit 190. High voltage room, characterized in that the configuration to control the power of the lamp by changing the half-bridge drive frequency by applying a DC input to the burn pin) Lamp illumination control type electronic ballast.

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