KR101226527B1 - 나트륨램프와 메탈핼라이드램프 겸용 시험용 안정기 - Google Patents

Abstract

나트륨램프용 안정기와 메탈핼라이드램프용 안정기를 시험시 공용하여 사용할 수 있는 나트륨램프와 메탈핼라이드램프 겸용 시험용 안정기가 제공된다. 상기 나트륨램프와 메탈핼라이드램프 겸용 시험용 안정기는 교류전압을 입력하는 제1교류라인 및 제2교류라인과, 램프에 전압을 공급하는 제1전극과 제2전극과, 점등전압을 출력하는 제1탭과 나트륨램프구동전압을 출력하는 제2탭 및 메탈핼라이드 구동전압을 출력하는 출력단자를 가지며 그 입력단자가 상기 제1교류라인에 접속된 초크코일과, 상기 초크코일의 제2탭 및 출력단자로부터 각각 출력되는 나트륨램프 구동전압과 메탈핼라이드램프 구동전압 중 적어도 어느 하나를 선택하여 상기 제1전극으로 연결하는 램프선택스위치와, 상기 초크코일의 제1탭과 상기 제2전극에 연결된 제2교류라인사이에 접속되어 상기 제1교류라인과 제2교류라인의 극성의 스위칭에 따라 초기 초크코일의 제2탭과 출력단자로부터 고전압펄스가 출력되도록 하는 이그나이터를 포함하여 구성된다.

Description

나트륨램프와 메탈핼라이드램프 겸용 시험용 안정기{sodium lamp and metal halide lamp combination test ballast stabilizer}

본 발명은 나트륨램프용 안정기와 메탈핼라이드램프용 안정기를 시험하는 시험용 안정기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 나트륨램프용 안정기와 메탈핼라이드램프용 안정기를 시험시 공용하여 사용할 수 있는 나트륨램프와 메탈핼라이드램프 겸용 시험용 안정기에 관한 것이다.

고압나트륨램프(High Pressure Sodium Lamp : 이하 "NH램프"라 칭함)은 나트륨 증기 중의 방전에 의한 발광(發光)을 이용한 램프이고, 메탈핼라이드램프(metal halide lamp: 이하 "MH램프"라 칭함)은 금속의 할로젠화물을 석영으로 된 발광관에 넣고 아크방전(放電)으로 금속할로젠화물을 증발·해리(解離)시켜 금속 특유의 빛을 발하게 하는 것을 이용한 램프로서, 백열전구에 비하여 열효율이 매우 우수하기 때문에 전광(電光) 변환램프로서 널리 사용되고 있다.

그러나 상기와 같은 NH램프와 MH램프와 같은 방전램프는 형광램프처럼 안정기(安定器, ballast stabilizer)를 병용할 필요가 있다. 왜냐하면, 일반적인 방전등은 전류가 흐르면 방전에 필요한 전압이 떨어지므로, 일정한 전압을 가하여 방전을 일으키게 한다. 이 때 전류가 지나치게 증가하면 램프를 파괴될 염려가 있으므로, 안정기를 직렬로 넣어 전류가 증가되는 것을 방지하여야 하기 때문이다. 원리적으로는 금속저항으로도 되지만 전류에 의해 발열하므로 발열이 적은 초크코일을 사용한다. 안정기와 형광램프를 짜 맞추는 데 가장 간단한 것은 램프의 양끝과 스위치 또는 점등관(點燈管) 또는 이그나이터(igniter) 등과 같은 점등보조회로를 연결하고, 다시 전등선과 연결한 다른 배선 속에 스위치와 안정기를 짜 넣은 것이 일반적으로 널리 사용되고 있다.

또한, NH램프와 MH램프 등과 같은 방전램프에 사용되는 안정기는 한국산업표준 KS C 8108 및 KS C 8109의 표준에 의거하여 시험용 안정기 및 램프를 가지고 품질관리를 하도록 규정되어 있다. 상기와 같은 KS C 8108 및 KS C 8109한국산업표준은 점등에 사용하는 안정기로서 입력주파수 60Hz 교류 1000V이하로 일반장소에서 사용하는 고압 및 저압 나트륨램프/메탈핼라이드램프용 안정기의 안전 및 사용 요구 사항에 대하여 규정하고 있으며, 안정기는 '변압기, 초크코일, 커패시터들의 전부 또는 일부로서 구성되어 램프를 적절하게 동작시키기 위해 사용하는 것, 열률 개선용 커패시터, 커패시터방전장치, 보호장치를 포함'하는 것으로 규정되어 있다.

상기와 같은 방전램프의 안정기는 방전램프의 점등에 필요한 또는 점등상태를 유지키 위한 전압/전류를 안정되게 하여 램프로 지속적으로 공급하는 것으로, 에너지 절약 및 폐기물의 감소 등 여러 목적으로 정부에서 한국산업표준으로 정하여 그 제품의 품질을 엄격하게 관리토록하고 있다. 예를 들어, 안정기의 제작이 잘못되어 안정기의 전력효율이 낮은 경우 에너지가 많이 소비됨으로 안정기 효율을 일정 범위 이상으로 유지하기 위해서는 안정기 시험은 필수적이다.

NH램프 및 MH램프에 사용되는 안정기를 시험하기 위해서는 한국산업표준 표준번호 KS C 8108 및 KS C 8109에 규정된 시험용 안정기가 요구된다. 시험용 안정기는 '안정기 시험 및 시험용 램프의 선정을 위하여 사용하는 기준이 되는 초크 코일형 안정기'로 정의되어 있고, 안정기의 역률, 생산된 안정기를 사용하였을 때의 램프전류, 램프전력 및 램프전류 변동률과 시험용 안정기를 사용하였을 때의 램프전류, 램프전력 및 램프전류 변동률을 측정하도록 되어 있다.

따라서, NH램프와 MH램프용 안정기를 시험하기 위해서는 반드시 해당 램프용 시험용 안정기가 필수적으로 요구된다. 이러한 시험용 안정기 또한 한국산업표준으로 규정하여 관리되고 있음은 당 업자들에게 자명한 것이다.

한국산업표준(KS) 제품을 생산하는 안정기 생산업체에서는 KS C 8108에 규정된 NH램프용 시험용 안정기와 KS C 8109에 규정된 MH램프용 시험용 안정기에 알맞도록 각각의 시험용 안정기를 제작하고 1년에 1회씩 공인시험기관에서 시험성적서를 발급받아야만 하였다.

따라서, NH램프용 안정기와 MH램프용 안정기를 생산하는 제조업체는 필수적으로 NH램프 및 MH램프용 안정기를 시험할 수 있는 NH램프 안정기 시험용 안정기와 MH램프 안정기 시험용 안정기를 각각 별도로 제작하여야 하는 불편함이 있었다. 또한, 각 램프용 안정기의 역율, 전류값 변동, 램프전류, 램프전력 및 램프전류 변동률을 측정하기 위한 시험대(test jig)가 요구됨으로써 NH램프용 안정기와 MH램프용 안정기를 시험하기 위해서는 각각의 시험대를 별도로 제작하여야 함으로써 제작비용이 증가되는 문제가 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, NH램프용 안정기 및 MH램프용 안정기 시험에 모두 적용하여 사용할 수 있는 NH램프 및 MH램프용 겸용 시험용 안정기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 한 개의 시험대에서 NH램프용 안정기와 MH램프용 안정기를 시험할 수 있도록 구성된 NH램프용 안정기와 MH램프용 안정기 겸용 시험대를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 교류전압을 입력하는 제1교류라인 및 제2교류라인과, 램프에 전압을 공급하는 제1전극과 제2전극과, 점등전압을 출력하는 제1탭과 NH램프구동전압을 출력하는 제2탭 및 MH구동전압을 출력하는 출력단자를 가지며 그 입력단자가 상기 제1교류라인에 접속된 초크코일과, 상기 초크코일의 제2탭 및 출력단자로부터 각각 출력되는 NH램프구동전압과 MH램프구동전압 중 적어도 어느 하나를 선택하여 상기 제1전극으로 연결하는 램프선택스위치와, 상기 초크코일의 제1탭과 상기 제2전극에 연결된 제2교류라인사이에 접속되어 상기 제1교류라인과 제2교류라인의 극성의 스위칭에 따라 초기 초크코일의 제2탭과 출력단자로부터 고전압펄스가 출력되도록 하는 이그나이터(Igniter)로 구성함을 특징으로 한다.

상기 초크코일의 제1탭과 출력단자에는 전류를 가변할 수 있는 제1 및 제2가변저항이 접속되어 출력임피던스, 전류를 조절할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 이그나이터는 상기 초크코일의 제1탭으로부터 출력되는 점등전압을 교류 스위칭하여 고전압펄스를 발생시키고 제1전극의 전압강하에 의해 고전압펄스 발생의 동작을 중지하는 세미 페러럴형 이그나이터(Semi-parallel type Igniter)를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시 예에 따른 나트륨램프와 메탈핼라이드램프 겸용 시험용 안정기는 하나의 시험용 안정기로써 NH램프와 MH램프를 점등시키는 시동전압과 점등유지전압을 안정적으로 출력할 수 있고, 간단히 램프선택스위치만을 선택하여 시험할 램프용 안정기를 선택하여 해당 램프용의 시험할 안정기를 시험함으로써 하나의 시험대로 2개 램프용의 안정기를 시험할 수 있어 MH램프용 안정기와 NH램프용 안정기에 대한 시험을 간편하고 능률적으로 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 나트륨램프와 메탈핼라이드램프 겸용 시험용 안정기의 실시 예시도
도 2는 한국산업표준원에서 권고한 방전램프용 안정기의 시험회로도.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 보다 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 하기에 설명되는 본 발명의 실시 예는 당업자에게 본 발명의 사상을 충분하게 전달하기 위한 것임에 유의하여야 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 NH램프용 안정기와 MH램프용 안정기 겸용 시험용 안정기(10)는 교류전압을 입력하는 제1교류라인(12), 제2교류라인(14)과, 방전램프에 전압을 공급하는 제1전극(16) 및 제2전극(18)을 가지고 있다.

상기 제1교류라인(12)에는 페라이트와 같은 비자성체의 코어(core)에 권선을 감아 구성되며 점등전압을 출력하는 제1탭(T1), NH램프구동전압을 출력하는 제2탭(T2) 및 MH램프구동전압을 출력하는 출력단자(out)를 갖는 초크코일(20)이 접속되어 있다.

상기 초크코일(20)의 제2탭(T2)과 출력단자(out)에는 상기 NH램프구동전압과 MH램프구동전압의 전압/전류를 조절하는 가변저항(22, 24)들이 각각 접속되며, 상기 가변저항(22, 24)의 타단은 램프선택스위치(26)의 스위칭 접점에 각각 연결되어 있다. 이때, 상기 램프선택스위치(26)의 공통단자는 램프에 구동전압을 공급하는 제1전극(16)에 접속되어 있고, 램프에 구동전압을 공급하는 제2전극(18)은 제2교류라인(14)에 직접 연결되어 있다.

상기 초크코일(20)의 제1탭(T1)과 제2교류라인(14) 및 제2전극(18)의 사이에는 상기 제1교류라인(12)과 제2교류라인(14)의 극성의 스위칭에 따라 초기 상기 초크코일(20)의 제2탭(T2)과 출력단자(out)로부터 고전압펄스가 출력되도록 하는 세미 페러럴형 이그나이터(30)의 양단이 접속되며, 상기 이그나이터(30)의 게이트는 상기 제1전극(16)에 연결되어 있다.

도 1의 구성에서 미설명된 참조부호 28은 전류계로서, 램프전류 및 시험용안정기(10)의 전류값 변동을 측정하기 위한 것이다.

도 1에 도시된 시험용 안정기(10)의 제1전극(16)과 제2전극(18)에 NH램프 또는 MH램프를 연결하는 경우, 램프선택스위치(26)은 해당 램프의 형태에 맞추어 스위칭되어어야 한다. 예를 들어 제1전극(16)과 제2전극(18)의 양단에 접속된 램프가 NH램프인 경우, 램프선택스위치(26)는 접점(NH)와 공통단자(com)이 연결되어야 하며, 상기 제1전극(16)과 제2전극(18)의 양단에 접속된 램프가 MH램프인 경우, 램프선택스위치(26)는 접점(MH)와 공통단자(com)이 연결되어야 한다.

상기 램프선택스위치(26)가 NH램프모드로 스위칭된 경우, 초크코일(20)의 제2탭(T2)에 연결된 가변저항(22)의 출력단자가 상기 제1전극(16)에 연결된다. 이때, 상기 초크코일(20)은 단권변압기로 제2탭(T2)의 출력전압과 출력단자(out)로부터 출력되는 구동전압은 NH램프와 MH램프를 구동할 수 있는 전압/전류가 되도록 권선의 횟수를 조정하여야 하며, 제1탭(T1)으로부터 출력되는 점등전압은 NH램프와 MH램프를 초기 구동하는데 충분한 고전압펄스를 발생시키기 위한 전압전류를 가져야 한다.

일예로서, 상기 초크코일(20)의 제1탭(T1)에서 출력되는 전압은 약 120V~130로로 하면 족하며, 제2탭(T2)로부터 출력되는 NH램프구동전압은 약 100V, 출력단자(out)에서 출력되는 MH램프구동전압은 약 45V~65V로 출력되도록 상기 초크코일(20)의 권선횟수가 조정되어 있다.

상기와 같은 상태에서 60Hz를 갖는 220V의 교류전압이 제1교류라인(12)과 제2교류라인(14)으로 입력되면, 초크코일(20)의 제1탭(T1)으로부터는 점등전압이 출력되고, 제2탭(T2)로부터는 NH램프구동전압이 출력되며, 출력단자(out)로부터는 MH램프구동전압이 출력된다.

상기 초크코일(20)의 제1탭(T1)과 제2교류라인(14)의 사이에 접속된 이그나이터(30)는 상기 점등전압의 극성변화, 예를 들면, 부극성(역극성)일 때 상기 점등전압을 충전하고, 상기 점등전압의 극성이 정극성으로 바뀌면 내부에 충전된 전압을 방전시켜 제1교류라인(12)으로 입력되는 전압에 충전전압이 더하여진 고전압펄스가 제2탭(T2)와 출력단자(out)로부터 출력되도록 한다.

상기와 같은 고전압펄스의 생성동작은 상용교류전압의 주기(60hz, 약 16.67msec) 마다 반복됨으로써 제1전극(16)과 제2전극(18)에 연결된 램프에도 같은 주기로 고전압펄스가 공급되어 해당 램프를 점등시키게 된다.

상기 고전압펄스에 의하여 제1전극(16)과 제2전극(18)의 양단에 연결된 램프(NH램프 또는 MH램프)가 점등되면 해당 램프에 순간적으로 관전류(방전전류)가 흐르면서 초크코일(20)의 양단의 전압강하가 발생하여 램프의 양단에 관전압이 형성된다. 이 경우 램프의 관전압은 방전등에 따라 약간의 차이는 있으나, 보통 입력전압의 1/2 정도이다.

램프의 점등으로 제1전극(16)과 제2전극(18)의 양단의 전압이 순간 입력전압의 1/2의 레벨로 떨어지면 이그나이터(30)의 게이트로 공급되는 전압도 떨어지게 되어 이그나이터(30)의 동작은 멈추게 된다. 즉, 램프가 이그나이터(30)의 동작으로 정상적인 점등이 이루어지면, 이그나이터(30)는 즉시 동작을 멈추게 된다.

따라서 제1전극(16)과 제2전극(18)의 양단에 NH램프를 연결 한 후 상기 램프선택스위치(26)를 NH접점으로 선택하는 경우, 초크코일(20)의 제2탭(T2)으로부터 출력되는 NH구동전압이 MH램프로 공급되어 해당램프를 점등하여 그 상태를 유지하게된다.

상기한 바와 다르게 제1전극(16)과 제2전극(18)의 양단에 MH램프를 연결 한 후 상기 램프선택스위치(26)를 MH접점으로 선택하는 경우, 초크코일(20)의 출력단자(out)으로부터 출력되는 MH구동전압이 MH램프로 공급되어 해당램프를 점등하여 그 상태를 유지함을 알 수 있다.

이때, 상기 초크코일(20)의 제2탭(T1)과 출력단자(out)에 접속된 가변저항(22, 24)은 해당 램프구동전압의 전류 및 임피던스를 조절하여 NH램프용 및 MH램프용 안정기의 임피던스와 일치되도록 조절한다. 즉, 상기 가변저항(22, 24)을 조절하여 한국산업표준에서 권고한 NH램프용 안정기의 기준전류 2.1A, 임피던스 59Ω, 역률 0.075와 MH램프용 안정기의 기준전류 3.0A, 임피던스 59Ω, 역률 0.075로 조절할 수 있다.

상기 도 1과 같이 구성된 NH램프용 안정기와 MH램프용 안정기 겸용 시험용 안정기(10)는 도 2에 도시된 시험대에 그대로 적용할 수 있다. 도 2는 한국산업표준 KS C 8108, KS C 1809에 권고된 시험회로서, NH램프용 안정기와 MH램프용 안정기를 시험할 때 시험용안정기의 사용방법이 도시되어 있다.

도 2에서 시험할 안정기는 제조업체에서 NH램프용 또는 MH램프용 안정기로 생산되어 해당 램프들에 적절하게 사용할 수 있는지를 시험하는 대상의 안정기이고, 시험용안정기는 안정기시험 및 시험용램프의 선정을 위하여 사용하는데 기준이 되는 초크코일안정기이다.

도 2와 같은 구성에서, 시험용안정기를 도 1과 같이 구성된 NH램프용 또는 MH램프용 안정기 겸용 시험용 안정기로 대체하는 경우, NH램프용 안정기 시험용안정기와 MH램프용 안정기 시험용안정기를 별도로 구비하지 않고서 하나의 시험용 안정기로서 규격이 서로 다른 NH램프용 안정기와 MH램프용 안정기를 시험할 수 있다.

12, 14 : 제1, 제2교류라인, 16, 18 : 제1, 제2전극, 20 : 초크코일, 22, 24 : 가변저항, 26 : 램프선택스위치, 30 : 이그나이터,

Claims (3)

1. 교류전압을 입력하는 제1교류라인 및 제2교류라인과, 램프에 전압을 공급하는 제1전극과 제2전극과; 점등전압을 출력하는 제1탭과 나트륨램프구동전압을 출력하는 제2탭 및 메탈핼라이드구동전압을 출력하는 출력단자를 가지며 그 입력단자가 상기 제1교류라인에 접속된 초크코일과; 상기 초크코일의 제2탭에 접속되어 그로부터 출력되는 나트램램프구동전압의 전류를 가변하고 출력임피던스를 조절하는 제1가변저항과; 상기 출력단자에 접속되어 그로부터 출력되는 메탈핼라이드램프구동전압의 전류를 가변하고 출력임피던스를 조절하는 제2가변저항과; 상기 제1가변저항과 제2가변저항에서 전류와 임피던스가 조절된 나트륨램프 구동전압과 메탈핼라이드램프 구동전압 중 적어도 어느 하나를 선택하여 상기 제1전극으로 연결하는 램프선택스위치와; 상기 초크코일의 제1탭과 상기 제2전극에 연결된 제2교류라인사이에 접속되어 상기 제1교류라인과 제2교류라인의 극성의 스위칭에 따라 초기 초크코일의 제2탭과 출력단자로부터 고전압펄스가 출력되도록 하는 이그나이터로 구성함을 특징으로 나트륨램프와 메탈핼라이드램프 겸용 시험용 안정기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서 상기 이그나이터는 상기 초크코일의 제1탭으로부터 출력되는 점등전압을 교류 스위칭하여 고전압펄스를 발생시키고 제1전극의 전압강하에 의해 고전압펄스 발생의 동작을 중지하는 세미 페러럴형 이그나이터임을 특징으로 하는 나트륨램프와 메탈핼라이드램프 겸용 시험용 안정기.

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