KR101394613B1 - 진단 장치 및 이를 이용하는 램프 안정기 회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진단 장치 및 램프 안정기 회로에 관한 것이다.
램프 안정기 회로는 제1 전력 스위치, 제2 전력 스위치, 제1 전력 스위치 및 제2 전력 스위치의 스위칭 동작에 따라 구동되는 램프(lamp), 제1 전력 스위치 및 제2 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 제어부, 및 진단 장치를 포함한다. 진단 장치는 램프에 인가되는 전압 파형을 감지하여 상기 램프의 수명 말기 및 과전압을 감지하고, 램프의 필라멘트 전압을 감지하여 램프의 필라멘트의 연결 상태를 판단하며, 제어부에 공급되는 전원의 과전압을 감지한다.
안정기, MOSFET, BJT, 커패시터, 필라멘트

Description

진단 장치 및 이를 이용하는 램프 안정기 회로{DIAGNOSIS CIRCUIT APPARATUS AND LAMP BALLAST CIRCUIT USING THE SAME}
본 발명은 램프의 이상 상태를 진단하는 진단 장치와 이를 이용한 램프 안정기 회로에 관한 것이다.
종래 램프의 이상 상태를 판단하기 위한 장치(이하, "진단 장치"라 함.)는 램프 구동 회로와는 별도의 회로로 구성된다. 또한 종래 진단 장치는 램프의 수명 말기를 진단할 수 없다. 그리고 램프의 전자식 안정기의 종류에 따라 각각 진단 장치의 구조를 별도로 설계 및 생산하여, 생산 단가의 증가 및 추가 공정 발생의 문제점이 있다.
램프가 수명 말기가 되면, 정상 램프와 비교하여 필라멘트 등가저항이 증가한다. 이러한 상태에서 안정기가 동작하면, 안정기는 일정한 양의 전류를 램프에 공급하고, 수명 말기에 증가된 필라멘트 등가 저항에 발생하는 전력손실이 증가한다. 또한, 저항의 증가에 따라 필라멘트에서 발생하는 열이 증가하여, 필라멘트의 온도가 상승한다. 또한, 수명 말기 상태에서, 시간의 경과에 따라 필라멘트의 온도는 계속해서 상승하게 되고, 상승된 온도에 의해서 램프 등 기구에서 필라멘트와 접속되는 플라스틱 부품 등이 녹는 현상이 발생한다. 이러한 경우, 램프와 램프를 고정시키는 구성간의 연결 관계가 약해져, 램프가 이로부터 이탈하는 현상이 발생할 수 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 램프의 안정기 회로의 종류에 관계없이 적용할 수 있고, 수명 말기 등 램프의 이상 상태를 진단할 수 있는 진단 장치 및 이를 이용한 램프 안정기 회로를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 제1 전력 스위치 및 제2 전력 스위치의 스위칭 동작에 따라 구동되는 램프(lamp)를 구동하는 램프 안정기 회로에 있어서, 상기 제1 전력 스위치 및 제2 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 제어부; 및 상기 램프에 인가되는 전압을 감지하여, 상기 램프의 수명 말기 판단, 상기 램프에 인가되는 과전압을 감지하고, 상기결되는 접점에 연결되어 있으며, 상기 제1 커패시터의 일단은 상기 인덕터의 타단에 연결되어 있으며, 상기 제2 커패시터의 일단은 상기 램프의 필라멘트를 통해 전기적으로 상기 제1 커패시터의 타단에 연결되어 있고, 상기 램프의 다른 필라멘트는 상기 제2 커패시터의 타단에 연결되어 있다. 이 때, 상기 진단 장치는 상기 제1 커패시터의 타단 및 상기 램프의 필라멘트가 만나는 접점의 전압을 감지하여, 상기 램프에 인가되는 전압을 감지한다. 또한, 상기 진단 장치는, 상기 필라멘트 전압에 대응하는 제1 전압을 제1 기준 전압과 비교하여, 상기 필라멘트 연결 상태를 판단하는 필라멘트 상태 판단부를 더 포함하고, 상기 필라멘트 상태 판단부는, 상기 제1 전압이 상기 제1 기준 전압보다 크면, 상기 필라멘트 연결 상태에 이상이 있는 것으로 판단한다. 그리고 상기 진단 장치는, 상기 제어부에 공급되는 전원의 전압에 대응하는 제2 전압을 제2 기준 전압과 비교하여, 상기 제어부에 공급되는 전원의 전압이 과전압인지 판단하는 입력 전압 감지부를 더 포함한다. 이 때, 상기 진단 장치는, 상기 필라멘트 연결 상태에 이상이 있거나, 상기 제어부에 공급되는 전원의 전압이 과전압이면, 상기 제어부에 접지 전압을 인가하여, 상기 제어부의 동작을 멈추게 하는 보호 회로부를 더 포함한다. 구체적으로, 상기 보호 회로부는, 상기 입력 전압 감지부의 출력 신호 및 상기 필라멘트 상태 판단부의 출력 신호가 입력되는 논리 연산부; 및 상기 논리 연산부의 출력 신호에 따라 스위칭 동작하는 스위칭 소자를 포함하고, 상기 필라멘트 상태 판단부는, 상기 제1 전압이 상기 기준 전압보다 크면, 제1 레벨의 출력 신호를 출력하고, 상기 입력 전압 감지부는 상기 입력 전압이 과전압으로 판단되면, 제2 레벨의 출력 신호를 출력하며, 상기 제1 또는 제2 레벨에 대응하여 상기 논리 연산부는 상기 스위칭 소자를 턴 온 시키고, 상기 턴 온 된 스위칭 소자를 통해 상기 제어부로 접지 전압이 인가된다. 이 때, 상기 논리 연산부는 OR 연산을 수행하고, 상기 제1 레벨, 제2 레벨 및 제3 레벨은 하이 레벨이고, 상기 스위칭 소자는 n-채널 타입의 트랜지스터이다. 이와 달리, 상기 제어부는 자려식 구동 방식으로 구현되며, 상기 진단 장치는, 상기 필라멘트 연결 상태에 이상이 있거나, 상기 제어부에 공급되는 전원의 전압이 과전압이면, 상기 제2 전력 스위치를 턴 오프 시키는 보호 회로부를 더 포함 할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 램프 및 램프 동작을 제어하는 제어부의 이상을 진단하는 진단 장치에 있어서, 상기 진단 장치는, 상기 램프에 인가되는 전압 파형의 위상을 감지하고, 상기 전압 파형을 전파 정류하며, 상기 전파 정류된 전압 파형을 제1 위상 신호 및 제2 위상 신호로 분리하고, 상기 제1 위상 신호의 최대값 및 제2 위상 신호의 최대값을 이용하여 상기 램프의 수명 말기를 판단하는 수명 말기 판단부; 상기 제1 위상 신호 및 제2 위상 신호를 제1 기준 전압과 비교하여 상기 램프의 과전압 여부를 판단하는 과전압 판단부; 상기 램프의 필라멘트 전압에 대응하는 제1 전압을 제2 기준 전압과 비교하여, 상기 필라멘트 연결 상태를 판단하는 필라멘트 상태 판단부; 및 상기 제어부에 공급되는 전원의 전압에 대응하는 제2 전압을 제3 기준 전압과 비교하여, 상기 제어부에 공급되는 전원의 전압이 과전압인지 판단하는 입력 전압 감지부를 포함한다. 상기 진단 장치는, 상기 램프에 인가되는 전압 파형의 위상을 감지하여 위상 정보를 생성하는 위상 감지부; 상기 램프에 인가되는 전압 파형을 전파 정류하는 정류뷰; 상기 위상 정보를 이용하여 상기 전파 정류된 전압 파형을 위상에 따라 분리하여 제1 위상 신호 및 제2 위상 신호를 생성하는 위상 분리부; 및 상기 제1 위상 신호 및 제2 위상 신호의 최대값을 각각 검출하여, 상기 제1 위상 신호의 최대값에 대응하는 제1 신호 및 상기 제2 위상 신호의 최대값에 대응하는 제2 신호를 생성하는 레벨 유지부를 더 포함하고, 상기 수명 말기 판단부는, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호의 차가 소정의 임계치 보다 크면 상기 램프를 수명 말기로 판단한다. 상기 램프가 수명 말기로 판단되거 나, 상기 램프가 과전압으로 판단되면, 상기 램프의 발광을 멈추게 하는 보호 회로부를 더 포함한다. 구체적으로, 상기 보호 회로부는, 상기 수명 말기 판단부의 출력 신호 및 상기 과전압 판단부의 출력 신호가 인가되는 제1 논리 연산부; 상기 수명 말기 판단부의 출력 신호 및 상기 과전압 판단부의 출력 신호가 인가되는 제2 논리 연산부; 상기 제1 논리 연산부의 출력단에 제1 단이 연결되어 있고, 상기 제2 논리 연산부의 출력단에 제2 단이 연결되어 있으며, 상기 제1 단에 입력되는 신호가 제1 레벨이면, 제2 레벨의 신호를 출력하고, 상기 제2 단에 입력되는 시호가 제3 레벨이면, 제4 레벨의 신호를 출력하는 플립플롭; 및 상기 플립플롭의 출력 신호에 따라 스위칭 동작하는 스위칭 소자를 포함하고, 상기 수명 말기 판단부는 상기 램프가 수명 말기로 판단되면, 상기 수명 말기 판단부의 출력 신호를 제5 레벨로 출력하고, 상기 과전압 판단부는 상기 램프가 과전압으로 판단되면, 상기 과전압 판단부의 출력 신호를 제6 레벨로 출력하며, 상기 스위칭 소자가 턴 온 되면, 상기 보호 회로부의 출력단으로 접지 전압이 인가된다. 이 때, 상기 제1 논리 연산부는 OR 연산을 수행하고, 상기 제2 논리 연산부는 NOR 연산을 수행하며, 상기 제1 레벨, 제2 레벨, 제3 레벨, 제5 레벨 및 제6 레벨은 하이 레벨이고, 상기 제4 레벨은 로우 레벨이며, 상기 스위칭 소자는 n-채널 타입의 트랜지스터이다. 이에 더하여, 상기 필라멘트 연결 상태에 이상이 있거나, 상기 제어부에 공급되는 전원의 전압이 과전압이면, 상기 램프에 인가되는 전원을 차단하는 보호 회로부를 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 보호 회로부는, 상기 입력 전압 감지부의 출력 신호 및 상기 필라멘트 상태 판단부의 출력 신호가 입력되는 논리 연산부; 및 상기 논리 연산부의 출력 신호에 따라 스위칭 동작하는 스위칭 소자를 포함하고, 상기 필라멘트 상태 판단부는, 상기 제1 전압이 상기 제2 기준 전압보다 크면, 제1 레벨의 출력 신호를 출력하고, 상기 입력 전압 감지부는 상기 제2 전압이 상기 제3 기준 전압보다 크면, 제2 레벨의 출력 신호를 출력하며, 상기 논리 연산부는 상기 제1 레벨 또는 제2 레벨의 출력신호에 따라 상기 스위칭 소자를 턴 온 시키며, 상기 스위칭 소자가 턴온되면, 상기 제어부로 접지 전압이 출력한다. 상기 논리 연산부는 OR 연산을 수행하고, 상기 제1 레벨 및 제2 레벨은 하이 레벨이고, 상기 스위칭 소자는 n-채널 타입의 트랜지스터이다.
본 발명에 의하면, 램프 안정기 회로의 구동 방식에 관계없이 램프 안정기 회로의 이상을 판단할 수 있는 진단 장치 및 이를 이용하는 램프 안정기 회로를 제공한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 실시 예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 진단 장치 및 이를 이용하는 램프 안정기 회로를 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 램프 안정기 회로(lamp ballast circuit)를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 램프 안정기 회로는 제어부(100), 진단 장치(200), 전력 공급부(300), 및 램프 구동부(400)를 포함한다.
전력 공급부(300)는 단자(I1) 및 단자(I3)로 입려되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하며, 단자(I2)는 접지되어 있다. 전력 공급부(300)는 퓨즈(F1), 인덕터(LF), 커패시터(C1), 브릿지 다이오드(310) 및 평활용 커패시터(C2)를 포함한다. 퓨즈(F1)는 과도한 전류가 흐를 때 끊어져 램프 안정기를 보호한다. 커패시터(C1) 및 인덕터(LF)는 입력되는 교류 전원의 노이지를 제거한다. 브릿지 다이오드(310)는 교류 전원을 정류하여 직류 전원으로 변환한다. 평활용 커패시터(C2)는 브릿지 다이오드(310)를 통해 정류된 직류 전원의 리플을 제거한다.
제어부(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 1부터 8까지의 8개의 핀을 포함한 IC(intergrated circuit) 칩으로 구현된다. 이는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 핀 개수의 설정일 뿐, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 다이오드(D5)의 캐소드 전극은 1번 핀에 연결되어 있고, 다이오드(D5)의 애노드 전극에 커패시터(C7)의 일단 및 다이오드(D7)의 캐소드 전극이 연결되어 있다. 다이오드(D7), 다이오드(D5) 및 커패시터(C7)는 전원(VDD1)을 생성하여 제어부(100)에 공급한다.
저항(R1)는 전원 공급부(300)에 연결되어 있다. 일반적으로 전원 공급부(300)로부터 공급되는 전압은 수 백 V 정도로, 220V AC를 이용하여 VDC를 만들 경우 310V에 상당한다. 따라서 제어부(100)의 전원(VDD1)을 직접 전원(VDC)에 연결하지 못하며 저항(R1)을 이용하여 제어부(100)에서 필요한 모든 전류를 공급할 경우 저항(R1)의 전력 소모가 늘어나게 된다. 이를 해결하기 위해, 제어부(100)가 구동하기에 필요한 수백 uA 정도의 전류만을 흐르도록 저항(R1)의 저항값을 설정한다. 제어부(100)가 구동을 시작하면, 노드(A)의 전압(Vo)이 전원(VDC) 전압과 접지 전압(GND) 사이에서 스윙(swing)하고, 전압(Vo)이 접지 전압(GND)에서 전원(VDC) 전압으로 상승하는 동안 커패시터(C7)를 통해 커패시터 (C3)가 충전되어 제어부(100)의 구동전압(VDD1)을 확보하게 된다. 반면 전압(Vo)이 전원(VDC) 전압에서 접지 전압(GND)로 감소할 때 다이오드(D5)를 이용하여 커패시터(C3)의 방전을 억제한다. 그리고 다이오드(D7)가 도통되어 커패시터(C7)가 방전된다. 이와 같은 기법을 charge pump 기법이라 하며, 일반적으로 사용되는 기법이다.
1번 핀(1)은 저항(R1)의 일단에 연결되어 있으며, 제1 번 핀(1)을 통해, 전 원(VDD1)이 제어부(200)로 입력된다. 전원(VDD1)은 제어부(100)의 구동시 필요한 전압을 공급한다. 2번 핀(2)은 발진기 주파수 설정 저항(oscillator frequency set resistor)으로서 동작하는 저항(R2)에 연결되어 있다. 저항(R2)은 상측 전력 스위치(M1) 및 하측 전력 스위치(M2)의 스위칭 주파수를 조절하는 역할을 수행한다. 제어부(100)는 내부에 발진회로(oscillator : 도시하지 않음)를 포함하고 있으며, 저항(R2)의 값에 따라 발진 주파수가 변동한다. 일반적으로, 램프를 효율적으로 구동하기 위해서는 초기에 높은 스위칭 주파수로 구동하고, 소정의 시간이 지난 후에, 스위칭 주파수를 낮추는 방식을 사용한다. 본 발명의 제1 실시 예에 따른 램프 안정기 회로도 이와 같은 방식을 사용할 수 있다. 이 때, 제어부(100)는 커패시터(C5)를 이용하여 주파수가 높은 기간을 설정한다. 제어부(100)의 3번 핀(3)은 커패시터(C5)에 연결되어 있다. 주파수가 높은 기간을 결정하는 방법은 커패시터(C5)에 일정 전류를 인가하여 특정 전압에 도달하는 시간을 측정함으로써 가능하게 된다. 즉, 커패시터(C5)를 타이머로 사용하는 것이다. 따라서, 커패시터(C5)의 커패시턴스가 크면 주파수가 높은 기간도 증가한다. 4번 핀(4)은 접지(ground : 이하 "GND")에 연결되어 있다. 커패시터(C3)는 전원(VDD1)과 접지 사이에 연결되어 전원(VDD1)과 접지(GND) 사이의 전위가 급격히 변화되지 않도록 유지하는 역할을 한다. 8번 핀(8)은 커패시터(C6)의 일단에 연결되어 있고, 커패시터(C6)의 일단의 전압(VB)이 입력된다. 6번 핀(6)은 커패시터(C6)의 타단에 연결되어 있고, 커패시터(C6)의 타단의 전압(VS)이 입력된다. 전원(VDD1)에 애노드 전극이 연결된 다이오드(D6) 및 다이오드(D6)의 캐소드 전극에 일단이 연결된 커패시터(C6)는 전 원(VDD1)을 이용하여 상측 전력 스위치(M1)의 구동에 필요한 전압(VB)을 전압(VS)을 기준으로 소정의 레벨을 갖도록 생성하여 제어부(100)로 전달한다. 7번 핀(7)은 상측 전력 스위치(M1)를 제어하기 위한 신호(HO)를 출력한다. 신호(HO)는 전압(VB)와 전압(VS) 사이의 레벨에서 스윙한다. 그리고 5번 핀(5)은 하측 전력 스위치(M2)를 제어하기 위한 신호(LO)를 출력한다. 신호(LO)는 전압(VDD1)과 접지 전압(GND) 사이의 레벨에서 스윙한다. 신호(HO) 및 신호(LO)에 따라 스위치(M1) 및 스위치(M2)의 스위칭 동작이 제어된다. 신호(HO)가 출력되는 7번 핀(7)에 저항(R3)의 일단이 연결되고, 저항(R3)의 타단은 상측 전력 스위치(M1)의 게이트 전극에 연결되어 있다. 신호(LO)가 출력되는 5번 핀(5)에 저항(R4)의 일단이 연결되고, 저항(R4)의 타단은 하측 전력 스위치(M2)의 게이트 전극에 연결되어 있다. 상측 전력 스위치(M1) 및 하측 전력 스위치(M2)는 MOSFET(metal-oxide semiconductor field effect transistor)로서, n 채널 타입의 트랜지스터이며, 이는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 것으로, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. 저항(R3) 및 저항(R4)은 상측 전력 스위치(M1) 및 하측 전력 스위치(M2)의 게이트 전극에 공급되는 전류를 줄이기 위한 저항이다. 상측 전력 스위치(M1) 및 하측 전력 스위치(M2)는 게이트 전극으로 전달되는 신호(HO) 및 신호(LO)에 의해 도통되면, 게이트 전극으로는 더 이상 전류가 흐르지 않는다.
상측 전력 스위치(M1)의 드레인 전극은 전원(VDC)에 연결되고, 소스 전극은 하측 전력 스위치(M2)의 드레인 전극과 노드(A)에서 연결되어 있다. 하측 전력 스위치(M2)의 소스는 접지되어 있다. 전원(VDC)은 상측 전력 스위치(M1)의 드레인 전 극으로 직류 전압을 공급한다.
램프 구동부(400)는 인덕터(L), 커패시터(C8) 및 커패시터(C9)를 포함한다. 인덕터(L)의 일단에는 전압(Vo)이 인가된다. 상측 전력 스위치(M1)가 턴 온 되면, 전압(Vo)은 전원(VDC)의 전압과 근접한 값이 되고, 하측 전력 스위치(M2)가 턴온되면, 전압(Vo)은 접지 전압에 근접한 값이 된다. 램프(600)가 점등되어 안정화 상태에 진입하면 인덕터(L)에 흐르는 공진 전류(IL)에 의해 상측 전력 스위치(M1)가 켜지기 전에 전압(Vo)이 전원(VDC)의 전압에 근접하는 값으로 상승을 하게 된다. 그리고, 하측 전력 스위치(M2)가 켜지기 전에 전압(Vo)이 공진 전류(IL)에 의해 접지 전압에 근접한 값이 된다. 이러한 스위칭 동작을 영전압 스위칭이라 한다. 본 발명의 제1 실시 예에 따른 램프(500)는 두 개의 단자(510, 520)를 포함하며, 각 단자(510, 520)는 필라멘트(515, 525)를 포함한다. 커패시터(C9)는 각 단자(510, 520)에 일단 및 타단이 각각 연결되어, 램프(500)에 병렬 연결되어 있다. 그리고 커패시터(C8)는 단자(510)에 일단이 연결되어 있고, 인덕터(L)의 타단과 커패시터(C8)의 타단이 연결되어 있다. 이렇게 연결된 램프(500), 인덕터(L), 커패시터(C8) 및 커패시터(C9)는 공진 탱크를 형성한다. 공진 탱크는 상측 전력 스위치(M1) 및 하측 전력 스위치(M2)의 스위칭 동작에 따라 구동하게 된다. 따라서, 램프(500)는 상측 전력 스위치(M1) 및 하측 전력 스위치(M2)의 스위칭 동작에 따라 발생하는 전압(Vo) 및 전류(IL)에 따라 발광한다.
진단 장치(200)는 8개의 핀(11-18)을 포함하는 IC 칩으로 구성되어 있다. 제11번 핀(11)은 저항(R8)의 일단 및 커패시터(C10)의 일단이 만나는 노드에 연결되 어 있다. 따라서 전원(VDC)을 저대역 필터링(low band filtering)한 전원(VDD2)이 제11번 핀(11)으로 전달된다. 제12 번 핀(12)은 전원(VDC)을 저항(R9)을 통해 전달받는다. 제13 핀(13)은 제어부(100)의 제1번 핀(1)에 연결되어 있고, 진단 장치(200)는 램프(500)의 이상이 감지되면, 제13 핀(13)으로 제1 이상 감지 신호(OUT1)를 전달한다. 제어부(200)는 이상 감지 신호(OUT1)에 따라 동작을 멈춘다. 그러면, 상측 전력 스위치(M1) 및 하측 전력 스위치(M2)는 차단되어, 램프(500)는 발광을 멈춘다. 제14번 핀(14)은 접지되어 있다. 제18번 핀(18)은 저항(R8)의 일단에 연결되어 있고, 저항(R8)의 타단은 커패시터(C9)의 일단 및 램프(500)의 필라멘트(525)에 연결되어 있다. 필라멘트(525)에 인가된 전압에 대응하는 전압 신호가 제18번 핀(18)을 통해 진단 장치(200)로 전달된다. 제17번 핀(17)은 저항(R5)의 일단 및 저항(R6)의 일단이 만나는 노드에 연결되어 있고, 저항(R5)의 타단은 커패시터(C8) 및 필라멘트(515)에 연결되어 있다. 즉, 램프(500)에 인가된 전압은 저항(R5) 및 저항(R6)의 저항비로 분배되어 제17번 핀(17)으로 전달된다. 진단 장치(200)는 제17번 핀(17)의 전압을 이용하여 램프(500)의 수명 말기(End Of Lamp life) 판단 및 과전압 보호(Over Voltage Protection)를 수행한다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술한다. 제16번 핀(16)은 저항(R7)의 일단에 연결되어 있고, 저항(R7)의 타단은 접지되어 있다. 저항(R7)에 발생하는 전압이 제16번 핀(16)으로 입력되어, 진단 장치(200)는 소정의 레벨을 갖는 기준 전압을 생성할 수 있다. 이 때, 기준 전압은 수명 말기를 판단하는데 사용된다. 제15번 핀(15)은 제어부(100)의 제1번 핀(1)에 연결되어 있다. 진단 장치(200)는 수명 말기 및 과전압을 감지하 면, 제2 이상 감지 신호(OUT2)를 생성하여, 제15번 핀(15)을 통해 제어부(100)의 제1번 핀(1)으로 전달한다.
이하, 본 발명의 제1 실시 예에 다른 진단 장치(200)에 대한 구체적인 설명은 도 2를 참조하여 후술한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 진단 장치(200)를 나타낸 도면이다.
먼저, 진단 장치(200)는 램프(500)의 수명 말기 및 과전압을 감지하여, 램프(500)의 발광을 멈추게 하는 구성에 대해서 설명한다. 센싱부(210)는 위상 감지부(211), 비교기(212), 저항(RB1), 및 저항(RB2)를 포함한다. 저항(RB1)의 일단은 제17번 핀(17)에 연결되어 있고, 타단은 비교기(212)의 반전 단자(-)에 연결되어 있다. 저항(RB2)의 일단은 비교기(212)의 반전 단자(-)에 연결되어 있고, 타단은 비교기(212)의 출력단에 연결되어 있다. 따라서, 제17번 핀(17)을 통해 입력되는 전압은 저항비(RB2/RB1)에 대응하는 이득으로 증폭되어 비교기(212)로부터 출력된다. 위상 감지부(211)는 비교기(212)로부터 출력되는 신호의 위상을 감지하여, 제1 위상 감지 신호(IP1) 및 제2 위상 감지 신호(IP2)를 생성하여 위상 분리부(245)에 전달한다. 구체적으로, 위상 감지부(211)가 생성하는 위상 감지 신호(IP)에 대해서 도 3a를 참조하여 설명한다.
도 3a는 본 발명의 제1 실시 예에 따라 비교기(212)로부터 출력되는 신호(SL) 파형 및 제1 위상 감지 신호(IP1) 및 제2 위상 감지 신호(IP2)를 나타낸 도면이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 위상 감지부(210)는 신호(SL)가 음(-)의 위상에 서 양(+)의 위상으로 바뀌거나, 그 반대의 경우, 이를 감지하고, 감지 시점에 동기 되어 제1 위상 감지 신호(IP1) 및 제2 위상 감지 신호(IP2)의 레벨을 변경시킨다. 그러면, 제1 위상 감지신호(IP1)는 신호(SL)가 음(-)의 위상에서 양(+)의 위상으로 바뀌는 시점(T1)에 동기되어 하이 레벨이 되고, 신호(SL)가 양(+)의 위상에서 음(-)의 위상으로 바뀌는 시점(T2)에 동기 되어 로우 레벨이 된다. 제2 위상 감지 신호(IP2)는 신호(SL)가 양(+)의 위상에서 음(-)의 위상으로 바뀌는 시점(T2)에 동기 되어 하이 레벨이 되고, 신호(SL)가 음(-)의 위상에서 양(+)의 위상으로 바뀌는 시점(T3)에 동기 되어 로우 레벨이 된다. 위상 감지부(211)는 이와 같은 동작을 반복하여, 제1 위상 감지 신호(IP1) 및 제2 위상 감지 신호(IP2)를 생성하여 위상 분리부(245)로 전달한다. 본 발명의 제1 실시 예에 따른 위상 감지부(211)는 제1 및 제2 위상 감지 신호(IP1, IP2)를 생성하는 것으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 위상 감지부(211)는 제1 위상 감지 신호(IP1) 및 제2 위상 감지 신호(IP2) 중 어느 하나만을 생성할 수 있다.
정류부(225)는 신호(SL)를 전파 정류(rectification)하여 위상 분리부(245)에 전파 정류된 신호(SR)를 전달한다. 도 3b는 정류부(225)가 신호(SL)를 정류하여 생성한 신호(SR)을 나타낸 도면이다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 신호(SR)는 모두 양의 위상을 가진다. 도 3a 및 도 3b의 신호(SL) 및 신호(SR)은 본 발명의 제1 실시 예를 설명하기 위해, 수명 말기 현상을 보이는 파형으로 도시하였다. 램프(500)의 수명 말기에 나타나는 현상으로, 신호(SL)의 음의 위상 파형 진폭의 최대치와 양의 위상 파형 진폭의 최대치가 비대칭이 된다. 도 3a 및 도 3b의 기간 T4-T5의 음의 위상을 가지는 신호(SL)의 진폭 최대치는 기간 T1-T4의 신호(SL)의 진폭 최대치와 다르다.
부하 감지부(215)는 램프 안정기 회로에 연결된 부하를 감지한다. 램프 안정기 회로에 연결된 램프가 없을 때는, 인덕터(L), 커패시터(C8) 및 저항(R5, R6)만이 연결되어 있기 때문에 저항(R5) 및 저항(R6)에 의해서 전압 분배된 제 17번 핀(17) 전압이 소정 전압 이하로 유지된다. 부하 감지부(215)는 신호(SL)의 전압을 감지하여, 소정 전압 이하로 판단되면, 램프가 연결되지 않은 것으로 판단한다.
위상 분리부(245)는 제1 위상 감지 신호(IP1), 제2 위상 감지 신호(IP2) 및 신호(SR)을 전달받고, 신호(SR)를 양의 위상 신호(S3) 및 음의 위상 신호(S4)로 분리하여, 과전압 판단부(240) 및 레벨 유지부(235)로 전달한다. 도 3c는 위상 분리부(245)로부터 출력되는 양의 위상 신호(S3) 및 음의 위상 신호(S4)를 나타낸 도면이다. 위상 분리부(245)는 제1 위상 감지 신호(IP1)가 하이 레벨인 기간(T1-T2, T3-T4)에 대응하는 신호(SR)의 성분은 양의 위상 신호(S3)로 판단하고, 제2 위상 감지 신호(IP2)가 하이 레벨인 기간(T2-T3, T4-T5)에 대응하는 신호(SR)의 성분은 음의 위상 신호(S4)로 판단하여 신호(SR)로부터 양의 위상 신호(S3) 및 음의 위상 신호(S4)를 분리한다.
레벨 유지부(235)는 양의 위상 신호(S3) 및 음의 위상 신호(S4)의 진폭 최대치를 검출하여 유지한다. 도 3d는 레벨 유지부(235)가 양의 위상 신호(S3) 및 음의 위상 신호(S4)의 최대값을 검출하여 생성한 신호(S1) 및 신호(S2)를 나타낸 도면이다.
구체적으로 레벨 유지부(235)는 양의 위상 신호(S3) 파형을 감지하여, 시점(T12)의 양의 위상 신호(S3) 파형의 최대치(S3max)를 검출한다. 이렇게 검출된 최대치(S3max)에 대응하는 레벨의 신호(S1)를 생성한다. 기간 T3-T4의 파형의 최대치는 종전과 동일하므로, 신호(S1)의 레벨은 유지된다. 이와 같은 방식으로, 레벨 유지부(235)는 음의 위상 신호(S4)의 최대치를 검출하여 유지한다. 즉, 레벨 유지부(235)는 시점 T23에 음의 위상 신호(S4)의 최대치(S4max1)에 대응하는 레벨의 신호(S2)를 생성하여 유지한다. 레벨 유지부(235)는 시점 T45에 음의 위상 신호(S4)의 최대치가 최대치(S4max1)보다 높은 레벨(S4max2)의 값으로 변경한 것을 감지하여, 신호(S2)의 레벨을 최대치(S4max2)에 대응하는 레벨로 변경시켜 유지한다. 본 발명의 제1 실시 예에 따른 신호(S1, S2)는 전압 신호일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
기준 전압 생성부(201)는 소정의 전류원(도시하지 않음)을 포함하고 있으며, 전류원의 전류가 저항(R7)에 흐를 때 발생하는 기준 전압(VS)를 생성한다. 이렇게 생성된 기준 전압(VS)는 수명 말기 판단부(230) 및 과전압 판단부(240)로 전달된다.
수명 말기 판단부(230)는 제1 비교부(231) 및 제1 기준 전압(Vref1)을 저장하고 있는 커패시터(CR1)를 포함한다. 커패시터(CR1)는 기준 전압 생성부(201)로부터 전달받은 기준 전압(VS)의 일부가 저장되며, 이 때, 커패시터(CR1)에 저장된 전압이 제1 기준 전압(Vref1)이 된다. 제1 비교부(231)는 신호(S1) 및 신호(S2)의 레벨의 차를 제1 기준 전압(Vref1)과 비교하여, 신호(S1) 및 신호(S2) 간의 레벨 차 의 절대값이 제1 기준 전압(Vref1)보다 크면 램프(500)를 수명 말기로 판단한다. 수명 말기 판단부(230)는 램프(500)를 수명 말기로 판단하면, 하이 레벨의 신호(S5)를 생성하여, 제2 보호 회로부(250)로 전달한다.
과전압 판단부(240)는 제2 비교부(241), 제3 비교부(242), OR 게이트(243) 및 제2 기준 전압(Vref2)를 저장하고 있는 커패시터(CR2)를 포함한다. 커패시터(CR2)는 기준 전압 생성부(201)로부터 전달받은 기준 전압(VS)의 일부가 저장되며, 이 때, 커패시터(CR2)에 저장된 전압이 제2 기준 전압(Vref2)이 된다. 제2 비교부(241)는 양의 위상 신호(S3)와 제2 기준 전압(Vref2)을 비교하여, 비교 결과 양의 위상 신호(S3)가 제2 기준 전압(Vref2)보다 크면 하이 레벨의 신호를 OR 게이트(243)로 전달한다. 제3 비교부(242)는 음의 위상 신호(S4)와 제2 기준 전압(Vref2)을 비교하여, 음의 위상 신호(S4)가 제2 기준 전압(Vref2)보다 크면 하이 레벨의 신호를 OR 게이트(243)로 전달한다. OR 게이트(243)는 제2 비교부(241) 및 제3 비교부(242)로부터 출력되는 신호 중 어느 하나가 하이 레벨이면 하이 레벨의 신호(S6)을 생성하여 제2 보호 회로부(250)로 전달한다. 즉, 과전압 판단부(240)는 양의 위상 신호(S3) 및 음의 위상 신호(S4) 중 어느 하나가 제2 기준 전압(Vref2)보다 크면 과전압으로 판단한다.
제2 보호 회로부(250)는 과전압 및 수명 말기로 판단되면, 제어부(100)의 동작을 정지 시킨다. 본 발명의 제1 실시 예에 따른 제2 보호 회로부(250)는 OR 게이트(251), SR 플립플롭(252), 드라이버(253), 저항(254), 스위칭 소자(255) 및 NOR 게이트(256)를 포함한다. 본 발명의 제1 실시 예에 따른 스위칭 소자(255)는 n 채 널 타입의 양극 접합 트랜지스터(n-channel type bipolar junction transistor)이다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. OR 게이트(251)는 신호(S5) 및 신호(S6) 중 어느 하나가 하이 레벨이면 하이 레벨을 SR 플립플롭(252)의 셋단(S)으로 출력한다. SR 플립플롭(252)는 셋단(S)으로 하이 레벨의 신호가 입력되면, 이에 동기 되어 출력단(Q)로 하이 레벨의 신호를 출력한다. 드라이버(253)는 출력단(Q)으로부터 출력된 하이 레벨의 신호에 따라 스위칭 소자(255)를 충분히 턴 온 시킬 수 있는 레벨의 신호를 출력한다. 그러면, 스위칭 소자(255)는 턴 온 되고, 진단 장치(200)는 제15번 핀(15)으로 접지 전압 레벨을 갖는 제2 이상 감지 신호(OUT2)를 출력한다. 스위칭 소자(255)가 턴 오프 되어 있는 동안에는 제15 번 핀(15)으로 전원(VDD1)의 전압과 동일한 전압이 출력된다. 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전원(VDD2) 및 저항(254)은 전원(VDD1)의 전압과 동일한 전압이 제15 번 핀(15)으로 출력되도록 적절한 값으로 설정된다. NOR 게이트(256)는 신호(S5) 및 신호(S6)가 모두 로우 레벨이 되면 리셋 신호(RESET)를 생성하여, SR 플립플롭(252)의 리셋단(R)으로 전달한다.
필라멘트 전압 생성부(290)는 전류원(IREF), 전압원(VREF) 및 커패시터(CF)를 포함한다. 전압원(VREF)은 전류원(IREF)을 생성하며, 커패시터(CF)에 충전되는 전압은 제18번 핀에 연결된 램프(500)의 필라멘트(515, 525)와 램프 안정기 회로와의 연결 상태에 따라 달라진다. 구체적으로, 필라멘트(515)가 정상적으로 램프 안정기 회로의 램프 구동부(400)의 커패시터(C8)와 커패시터(C9) 사이에 연결되어 있고, 필라멘트(525)가 커패시터(C9)와 접지 사이에 연결되어 있으면, 필라멘트(515, 525)의 저항이 낮다. 제18번 핀에 연결된 저항 성분은 저항(R8)과 필라멘트(515)의 저항 성분 및 필라멘트(525)의 저항 성분을 포함한다. 저항(R8)이 없고, 램프 필라멘트(515,525)만 연결되어 있다면, 제18번 핀에 일정한 전압을 유지하기 위해서는 전류원(IREF)은 큰 전류원일 필요가 있다. 그러나 전류원(IREF)의 전류 용량은 한계가 있으므로, 안정된 전압(VFD)을 유지하기 위해서 저항(R8)이 필요하다.
필라멘트 상태 판단부(220)는 전압(VFD)의 레벨을 감지하여, 전압(VFD)에 따라 필라멘트의 상태를 판단할 수 있다. 구체적으로, 필라멘트 상태 판단부(220)는 소정 전위를 가지는 제1 상태 기준 전압을 설정하고, 전압(VFD)과 제1 상태 기준 전압을 비교하여 비교 결과에 따라 필라멘트(515, 525)와 램프 안정기 회로 사이의 연결 상태를 판단한다. 전압(VFD)이 제1 상태 기준 전압보다 작으면, 필라멘트(515, 525)의 연결 상태는 정상이다. 전압(VFD)이 제1 상태 기준 전압보다 크면, 필라멘트(515, 525)의 연결 상태는 비정상이다. 그러면, 필라멘트 상태 판단부(220)는 신호(FSD)를 제1 보호 회로부(260)로 전달한다. 본 발명의 제1 실시 예에 따른 램프 안정기 회로가 두 개의 램프에 연결되어 있는 경우, 두 개의 램프의 필라멘트 연결 상태가 비정상적이면, 전압(VFD)은 한 개의 램프의 필라멘트 연결 상태가 비정상적일 때보다 더 높다. 이 때, 필라멘트 상태 판단부(220)는 제1 상태 기준 전압보다 더 높은 레벨의 제2 상태 기준 전압을 이용하여, 두 개의 램프의 필라멘트 연결 상태가 비정상적으로 연결되어 있는 것을 알 수 있다. 구체적으로, 필라멘트 상태 판단부(220)는 전압(VFD)이 제1 상태 기준 전압보다 크고, 제2 상태 기준 전압보다 작으면, 하나의 램프의 필라멘트 연결 상태가 비정상적인 것으로 판 단한다. 그리고 전압(VFD)이 제2 상태 기준 전압보다 크면, 필라멘트 상태 판단부(220)는 두 개의 램프의 필라멘트 연결 상태가 모두 이상이 있는 것으로 판단한다. 필라멘트 상태 판당부(220)는 두 개의 램프 중 어느 하나의 필라멘트의 연결 상태가 비정상적인 경우 하이 레벨의 신호(FSD)를 제2 보호 회로부(260)로 전달한다.
입력 전압 감지부(280)는 제어부(100)에 공급되는 전원(VDC)의 과전압에 의해 제어부(100)가 파손되는 것을 방지한다. 구체적으로, 제12번 핀(12)에 연결된 저항(R9)과 저항(282)의 저항비에 의해 전원(VDC)의 전압이 분배되어 비반전 단자(+)에 입력된다. 비교기(281)는 반전 단자(-)에 연결된 커패시터(283)에 충전된 전압과, 비반전 단자(+)에 입력되는 전압을 비교한 결과, 비반전 단자(+)에 입력되는 전압이 분배된 전압이 커패시터(283)에 충전된 전압보다 크면, 하이 레벨의 신호(OVS)를 제2 보호 회로부(260)로 출력한다. 커패시터(283)에 충전된 전압은 일종의 임계치로서, 전원(VDC)의 전압이 제어부(100)의 파손을 일으킬 수 있는 전압에 이를 때, 제어부(100)를 보호하기 위해 설정된 전압이다.
진단 장치 보호부(270)는 전원(VDD2)의 전압이 진단 장치(200)가 정상적으로 동작하기 위해 필요한 바이어스 전압 레벨에 이르기 전에 진단 장치(200)의 동작이 시작 되지 않도록 제어한다.
제1 보호 회로부(260)는 제어부(100)에 입력되는 전원(VDC)의 전압이 과전압이거나, 필라멘트 연결 상태가 비정상적인 경우, 또는 램프 안정기 회로에 연결된 램프가 없는 경우, 제어부(100)의 동작을 정지시켜, 램프(500) 발광을 멈추게 한 다. 제1 보호 회로부(260)는 OR 게이트(261), 드라이버(262), 스위칭 소자(264) 및 저항(263)을 포함한다. OR 게이트(261)에 입력되는 감지 신호(OLS), 신호(OVS) 및 신호(FSD) 중 어느 하나가 하이 레벨이면, OR 게이트(261)는 하이 레벨의 신호를 드라이버(262)로 전달한다. 드라이버(262)는 하이 레벨의 입력 신호에 따라 스위칭 소자(264)를 턴 온 시키는 신호를 스위칭 소자(264)로 전달한다. 본 발명의 제1 실시 예에 따른 스위칭 소자(264)는 n 채널 타입의 양극 접합 트랜지스터이다. 즉, 스위칭 소자(264)를 턴 온 시키는 신호 레벨은 하이 레벨이다. 스위칭 소자(264)가 턴 온 되면, 제어부(100)의 제1 번 핀(1)에는 접지 전압이 인가되어, 제어부(100)는 동작이 정지되고, 상측 및 하측 전력 스위치(M1, M2)는 더 이상 스위칭 동작을 수행하지 않는다. 그러면, 램프 구동부(400)로 전달되는 에너지가 차단되어, 램프(500)는 더 이상 발광하지 않는다. 스위칭 소자(264)가 턴 오프 되어 있는 기간동안, 제어부(100)의 제1 번 핀(1)으로 전달되는 전압은 전압(VDD1)과 동일하도록, 저항(263) 및 전원(VDD2)의 전압이 설정될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 진단 장치 및 이를 이용하는 램프 안정기 회로는 램프의 수명 말기, 램프에 과전압 발생, 램프 안정기 회로를 제어하는 제어부에 입력되는 전원의 과전압 발생 및 필라멘트의 연결 상태 이상 감지를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 램프 안정기 회로에서 진단 장치(200)를 이용하는 것에 대해 설명한다. 본 발명의 제2 실시 예에 따른 램프 안정기 회로를 자력식(self-excited oscillation) 구동 방식이라 한다. 이와 달리 본 발명의 제1 실시 예에서 제어부(100)를 IC 칩으로 구현하여 사용하는 방식을 타려식(forced-excited oscillation) 구동 방식이라 한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 진단 장치를 이용하는 램프 안정기 회로를 나타낸 도면이다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 램프 안정기 회로는 제1 실시 예에 비해 IC 칩으로 구현된 제어부(100) 대신, 다이악(110`), 트랜스포머(Ta, Tb, Tc), 다이오드(D11, D12) 및 제너 다이오드(Z11, Z12)등을 사용하여 상측 및 하측 전력 스위치(M1, M2)의 스위칭 동작을 제어한다. 그러나, 제1 실시 예와 동일하게 진단 장치(200)의 구성이 동일하며, 진단 장치(200)의 각 핀과 제어부(100`)의 연결관계 역시 유사한다. 구체적으로, 제1 실시 예에 비해, 제13번 핀(13) 및 제18번 핀(18)이 하측 전력 스위치(M2)의 게이트 전극에 연결되어 있는 것을 제외하면, 제2 실시 예에 따른 전원 공급부(300), 제어부(100`) 및 램프 구동부(400`)와 진단 장치(200)의 연결관계는 동일하다.
먼저, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 램프 안정기 회로의 동작 도 5a 및 5b를 참조하여 설명한다.
도 5a는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 램프 안정기 회로에 전원이 인가되었을 때의 동작을 나타낸 도면이다. 도 5b 는 도5a의 도시된 동작 이후의 동작을 나타낸 도면이다. 권선(Ta) 및 권선(Tb)는 각각 상측 전력 스위치(M1) 및 하측 전력 스위치(M2)의 구동을 위한 소정의 전압을 발생시킨다. 그리고 권선(Tc)는 제어부(100`)로부터 출력되어 램프 구동부(400`)로 전달되는 전류를 감지한다.
전력 공급부(300)로부터 전원이 제어부(100`)에 공급되면, 커패시터(C11)의 전압이 서서히 증가하기 시작한다. 커패시터(C11)의 전압이 증가하여, 다이악(110`)을 바이어스 시키면, 권선(Tb)에 유기된 전압에 의해, 하측 전력 스위치(M2)가 턴 온 된다. 그러면, 권선(Tc)에 흐르는 전류(Ic)는 서서히 증가하고, 도 5a에 표시된 방향으로 권선(Tb)에 흐르는 전류(Ib)는 감소하고, 도 5a에 표시된 방향으로 권선(Ta)에 흐르는 전류(Ia)는 증가한다. 권선(Tb)에 흐르는 전류(Ib)가 감소하다가, 하측 전력 스위치(M2)는 턴 오프 되고, 상승하는 전류(Ia)에 의해 상측 전력 스위치(M1)가 턴 온 된다.
그러면, 도 5b와 같이 전류(Ia, Ib, Ic)의 방향이 바뀐다. 상측 전력 스위치(M1)이 턴 온 되면, 전류(Ic)가 증가한다. 전류(Ic)가 증가하면, 도 5b에 표시된 방향으로 흐르는 전류(Ia)는 감소하고, 도 5b에 표시된 방향으로 흐르는 전류(Ib)는 증가한다. 감소하는 전류(Ia)에 의해 상측 전력 스위치(M1)는 턴 오프 되고, 증가하는 전류(Ib)에 의해 하측 전력 스위치(M2)는 턴 온 된다. 이와 같은 동작이 계속 반복된다.
진단 장치(200)는 앞서 언급했듯이, 본 발명의 제1 실시 예와 동일한 구성을 가진다. 다만, 제1 보호 회로부(도 2의 260) 및 제2 보호 회로부(도 2의 250)의 출력 신호가 하측 전력 스위치(M2)의 게이트 전극으로 전달된다. 제1 실시 예와 마찬가지로, 제1 보호 회로부(260)가 램프의 수명 말기 및 램프에 과전압 발생에 따라 접지 전압을 하측 전력 스위치(M2)의 게이트 전극으로 인가하고, 제2 보호 회로부(250)가 램프 안정기 회로를 제어하는 제어부(100`)에 입력되는 전원의 과전압 발생 및 필라멘트의 연결 상태 이상 감지에 따라 접지 전압을 하측 전력 스위치(M2)의 게이트 전극으로 인가한다. 그러면, 하측 전력 스위치(M2)는 턴 오프 되어, 도 5a 및 도 5b에서 설명한 동작이 발생하지 않는다. 본 발명의 제2 실시 예에 따른 제어부(100`)는 다이악(110`)이 바이어스 되어, 하측 전력 스위치(M2)가 턴 온 되어 전류(Ic)가 발생하여 증가하는 동작부터 시작되는데, 하측 전력 스위치(M2)를 턴 오프 시킴으로써, 제어부(100`)의 동작이 차단된다.
이와 같이 본 발명의 제2 실시 예에 따른 진단 장치는 자려식 구동 방식에서도 사용할 수 있다. 또한, 제1 실시 예와 동일하게, 제2 실시 예에 따른 진단 장치 및 이를 이용하는 램프 안정기 회로는 램프의 수명 말기, 램프에 과전압 발생, 램프 안정기 회로를 제어하는 제어부에 입력되는 전원의 과전압 발생 및 필라멘트의 연결 상태 이상 감지를 제공할 수 있다.
상기 도면과 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 램프 안정기 회로(lamp ballast circuit)를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 진단 장치(200)를 나타낸 도면이다.
도 3a는 본 발명의 제1 실시 예에 따라 비교기(212)로부터 출력되는 신호(SL) 파형 및 제1 위상 감지 신호(IP1) 및 제2 위상 감지 신호(IP2)를 나타낸 도면이다.
도 3b는 정류부(225)가 신호(SL)를 정류하여 생성한 신호(SR)을 나타낸 도면이다.
도 3c는 위상 분리부(245)로부터 출력되는 양의 위상 신호(S3) 및 음의 위상 신호(S4)를 나타낸 도면이다.
도 3d는 레벨 유지부(235)가 양의 위상 신호(S3) 및 음의 위상 신호(S4)의 최대값을 검출하여 생성한 신호(S1) 및 신호(S2)를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 진단 장치를 이용하는 램프 안정기 회로를 나타낸 도면이다.
도 5a는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 램프 안정기 회로에 전원이 인가되었을 때의 동작을 나타낸 도면이다.
도 5b 는 도5a의 도시된 동작 이후의 동작을 나타낸 도면이다.

Claims (26)

  1. 제1 전력 스위치 및 제2 전력 스위치의 스위칭 동작에 따라 구동되는 램프(lamp)를 구동하는 램프 안정기 회로에 있어서,
    상기 제1 전력 스위치 및 제2 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 제어부; 및
    상기 램프에 인가되는 전압을 감지하여, 상기 램프의 수명 말기 판단, 상기 램프에 인가되는 과전압을 감지하고, 상기 램프의 필라멘트 전압을 감지하여 상기 램프의 필라멘트의 연결 상태를 감지하며, 상기 제어부에 공급되는 전원의 과전압을 감지하는 진단 장치를 포함하며,
    상기 진단 장치는 상기 수명 말기, 상기 램프에 인가되는 과전압, 상기 필라멘트 연결상태 이상 및 상기 전원의 과전압 중 적어도 하나를 감지하면, 상기 스위칭 동작이 발생하지 않도록 상기 제어부를 제어하고,
    상기 진단 장치는,
    상기 램프에 인가되는 전압을 감지하여, 상기 램프에 인가되는 전압 파형의 위상을 감지하고, 상기 전압 파형을 전파 정류하며, 상기 전파 정류된 전압 파형을 제1 위상 신호 및 제2 위상 신호로 분리하고, 상기 제1 위상 신호에 기초한 제1 위상 전압 및 상기 제2 위상 신호에 기초한 제2 위상 전압을 이용하여 상기 램프의 수명 말기를 판단하는 램프 안정기 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 위상 전압은 상기 제1 위상 신호의 최대값이고, 상기 제2 위상 전압은 상기 제2 위상 신호의 최대값인 램프 안정기 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 진단 장치는,
    상기 램프에 인가되는 전압 파형의 위상을 감지하여 위상 정보를 생성하는 위상 감지부;
    상기 램프에 인가되는 전압 파형을 전파 정류하는 정류뷰;
    상기 위상 정보를 이용하여 상기 전파 정류된 전압 파형을 위상에 따라 분리하여 상기 제1 위상 신호 및 상기 제2 위상 신호를 생성하는 위상 분리부;
    상기 제1 위상 전압 및 상기 제2 위상 전압을 검출하고, 상기 제1 위상 전압에 대응하는 제1 신호 및 상기 제2 위상 전압에 대응하는 제2 신호를 생성하는 레벨 유지부; 및
    상기 제1 신호 및 상기 제2 신호의 차가 소정의 임계치 보다 크면 상기 램프를 수명 말기로 판단하는 수명 말기 판단부
    를 포함하는 램프 안정기 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수명 말기 판단부는,
    상기 제1 신호 및 상기 제2 신호의 차의 절대값과 기준 전압을 비교하여, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호의 차의 절대값이 상기 기준 전압보다 크면 상기 램 프를 수명 말기로 판단하는 램프 안정기 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 진단 장치는,
    상기 제1 위상 신호 및 제2 위상 신호를 제1 기준 전압과 비교하여 과전압 여부를 판단하는 과전압 판단부를 더 포함하는 램프 안정기 회로.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 진단 장치는,
    상기 램프가 수명 말기로 판단되거나, 상기 램프가 과전압으로 판단되면, 상기 제어부에 접지 전압을 인가하여, 상기 제어부의 동작을 멈추게 하는 보호 회로부
    를 더 포함하는 램프 안정기 회로.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보호 회로부는,
    상기 수명 말기 판단부의 출력 신호 및 상기 과전압 판단부의 출력 신호가 인가되는 제1 논리 연산부;
    상기 수명 말기 판단부의 출력 신호 및 상기 과전압 판단부의 출력 신호가 인가되는 제2 논리 연산부;
    상기 제1 논리 연산부의 출력단에 제1 단이 연결되어 있고, 상기 제2 논리 연산부의 출력단에 제2 단이 연결되어 있으며, 상기 제1 단에 입력되는 신호가 제1 레벨이면, 제2 레벨의 신호를 출력하고, 상기 제2 단에 입력되는 시호가 제3 레벨이면, 제4 레벨의 신호를 출력하는 플립플롭; 및
    상기 플립플롭의 출력 신호에 따라 스위칭 동작하는 스위칭 소자를 포함하고,
    상기 수명 말기 판단부는 상기 램프가 수명 말기로 판단되면, 상기 수명 말기 판단부의 출력 신호를 제5 레벨로 출력하고, 상기 과전압 판단부는 상기 램프가 과전압으로 판단되면, 상기 과전압 판단부의 출력 신호를 제6 레벨로 출력하며, 상기 스위칭 소자가 턴 온 되면, 상기 보호 회로부의 출력단으로, 접지 전압이 인가되는 램프 안정기 회로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 논리 연산부는 OR 연산을 수행하고, 상기 제2 논리 연산부는 NOR 연산을 수행하며, 상기 제1 레벨, 제2 레벨, 제3 레벨, 제5 레벨 및 제6 레벨은 하이 레벨이고, 상기 제4 레벨은 로우 레벨이며, 상기 스위칭 소자는 n-채널 타입의 트랜지스터인 램프 안정기 회로.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 자려식 구동 방식으로 구현되며,
    상기 진단 장치는,
    상기 램프가 수명 말기로 판단되거나, 상기 램프가 과전압으로 판단되면, 상기 제2 전력 스위치를 턴 오프 시키는 보호 회로부
    를 더 포함하는 램프 안정기 회로.
  10. 제1 전력 스위치 및 제2 전력 스위치의 스위칭 동작에 따라 구동되는 램프(lamp)를 구동하는 램프 안정기 회로에 있어서,
    상기 제1 전력 스위치 및 제2 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 제어부;
    상기 램프에 인가되는 전압을 감지하여, 상기 램프의 수명 말기 판단, 상기 램프에 인가되는 과전압을 감지하고, 상기 램프의 필라멘트 전압을 감지하여 상기 램프의 필라멘트의 연결 상태를 감지하며, 상기 제어부에 공급되는 전원의 과전압을 감지하고, 상기 진단 장치는 상기 수명 말기, 상기 램프에 인가되는 과전압, 상기 필라멘트 연결상태 이상 및 상기 전원의 과전압 중 적어도 하나를 감지하면, 상기 스위칭 동작이 발생하지 않도록 상기 제어부를 제어하는 진단 장치, 및
    상기 스위칭 동작에 따라 발생하는 전압에 따라 상기 램프를 발광시키는 램프 구동부를 포함하고,
    상기 램프 구동부는,
    인덕터, 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함하고,
    상기 인덕터의 일단은 상기 제1 전력 스위치 및 제2 전력 스위치가 전기적으로 연결되는 접점에 연결되어 있으며, 상기 제1 커패시터의 일단은 상기 인덕터의 타단에 연결되어 있으며, 상기 제2 커패시터의 일단은 상기 램프의 필라멘트를 통해 전기적으로 상기 제1 커패시터의 타단에 연결되어 있고, 상기 램프의 다른 필라멘트는 상기 제2 커패시터의 타단에 연결되어 있는 램프 안정기 회로.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 진단 장치는 상기 제1 커패시터의 타단 및 상기 램프의 필라멘트가 만나는 접점의 전압을 감지하여, 상기 램프에 인가되는 전압을 감지하는 램프 안정기 회로.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 진단 장치는,
    상기 필라멘트 전압에 대응하는 제1 전압을 제1 기준 전압과 비교하여, 상기 필라멘트 연결 상태를 판단하는 필라멘트 상태 판단부를 더 포함하고,
    상기 필라멘트 상태 판단부는, 상기 제1 전압이 상기 제1 기준 전압보다 크면, 상기 필라멘트 연결 상태에 이상이 있는 것으로 판단하는 램프 안정기 회로.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 진단 장치는,
    상기 제어부에 공급되는 전원의 전압에 대응하는 제2 전압을 제2 기준 전압과 비교하여, 상기 제어부에 공급되는 전원의 전압이 과전압인지 판단하는 입력 전압 감지부
    를 더 포함하는 램프 안정기 회로.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 진단 장치는,
    상기 필라멘트 연결 상태에 이상이 있거나, 상기 제어부에 공급되는 전원의 전압이 과전압이면, 상기 제어부에 접지 전압을 인가하여, 상기 제어부의 동작을 멈추게 하는 보호 회로부
    를 더 포함하는 램프 안정기 회로.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 보호 회로부는,
    상기 입력 전압 감지부의 출력 신호 및 상기 필라멘트 상태 판단부의 출력 신호가 입력되는 논리 연산부; 및
    상기 논리 연산부의 출력 신호에 따라 스위칭 동작하는 스위칭 소자를 포함하고,
    상기 필라멘트 상태 판단부는, 상기 제1 전압이 상기 기준 전압보다 크면, 제1 레벨의 출력 신호를 출력하고, 상기 입력 전압 감지부는 상기 입력 전압이 과전압으로 판단되면, 제2 레벨의 출력 신호를 출력하며, 상기 제1 또는 제2 레벨의 출력 신호에 대응하여 상기 논리 연산부는 상기 스위칭 소자를 턴 온 시키고, 상기 턴 온 된 스위칭 소자를 통해 상기 제어부로 접지 전압이 출력되는 램프 안정기 회로.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 논리 연산부는 OR 연산을 수행하고, 상기 제1 레벨 및 제2 레벨은 하이 레벨이고, 상기 스위칭 소자는 n-채널 타입의 트랜지스터인 램프 안정기 회로.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는 자려식 구동 방식으로 구현되며,
    상기 진단 장치는,
    상기 필라멘트 연결 상태에 이상이 있거나, 상기 제어부에 공급되는 전원의 전압이 과전압이면, 상기 제2 전력 스위치를 턴 오프 시키는 보호 회로부
    를 더 포함하는 램프 안정기 회로.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 스위칭 동작에 따라 발생하는 전압에 따라 상기 램프를 발광시키는 램프 구동부를 더 포함하고,
    상기 램프 구동부는,
    인덕터, 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함하고,
    상기 인덕터의 일단은 상기 제1 전력 스위치 및 제2 전력 스위치가 전기적으로 연결되는 접점에 연결되어 있으며, 상기 제1 커패시터의 일단은 상기 인덕터의 타단에 연결되어 있으며, 상기 제2 커패시터의 일단은 상기 램프의 필라멘트를 통해 전기적으로 상기 제1 커패시터의 타단에 연결되어 있고, 상기 램프의 다른 필라멘트는 상기 제2 커패시터의 타단에 연결되어 있으며,
    상기 제1 전압은, 상기 제2 커패시터의 타단 및 상기 램프의 다른 필라멘트가 전기적으로 연결되는 접점의 전압인 램프 안정기 회로.
  19. 램프 및 램프 동작을 제어하는 제어부의 이상을 진단하는 진단 장치에 있어 서,
    상기 진단 장치는,
    상기 램프에 인가되는 전압 파형의 위상을 감지하고, 상기 전압 파형을 전파 정류하며, 상기 전파 정류된 전압 파형을 제1 위상 신호 및 제2 위상 신호로 분리하고,
    상기 제1 위상 신호의 최대값 및 제2 위상 신호의 최대값을 이용하여 상기 램프의 수명 말기를 판단하는 수명 말기 판단부;
    상기 제1 위상 신호 및 제2 위상 신호를 제1 기준 전압과 비교하여 상기 램프의 과전압 여부를 판단하는 과전압 판단부;
    상기 램프의 필라멘트 전압에 대응하는 제1 전압을 제2 기준 전압과 비교하여, 상기 필라멘트 연결 상태를 판단하는 필라멘트 상태 판단부; 및
    상기 제어부에 공급되는 전원의 전압에 대응하는 제2 전압을 제3 기준 전압과 비교하여, 상기 제어부에 공급되는 전원의 전압이 과전압인지 판단하는 입력 전압 감지부
    를 포함하는 진단 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 진단 장치는,
    상기 램프에 인가되는 전압 파형의 위상을 감지하여 위상 정보를 생성하는 위상 감지부;
    상기 램프에 인가되는 전압 파형을 전파 정류하는 정류뷰;
    상기 위상 정보를 이용하여 상기 전파 정류된 전압 파형을 위상에 따라 분리하여 제1 위상 신호 및 제2 위상 신호를 생성하는 위상 분리부; 및
    상기 제1 위상 신호 및 제2 위상 신호의 최대값을 각각 검출하여, 상기 제1 위상 신호의 최대값에 대응하는 제1 신호 및 상기 제2 위상 신호의 최대값에 대응하는 제2 신호를 생성하는 레벨 유지부
    를 더 포함하고,
    상기 수명 말기 판단부는,
    상기 제1 신호 및 상기 제2 신호의 차가 소정의 임계치 보다 크면 상기 램프를 수명 말기로 판단하는 진단 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 램프가 수명 말기로 판단되거나, 상기 램프가 과전압으로 판단되면, 상기 램프의 발광을 멈추게 하는 보호 회로부
    를 더 포함하는 진단 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 보호 회로부는,
    상기 수명 말기 판단부의 출력 신호 및 상기 과전압 판단부의 출력 신호가 인가되는 제1 논리 연산부;
    상기 수명 말기 판단부의 출력 신호 및 상기 과전압 판단부의 출력 신호가 인가되는 제2 논리 연산부;
    상기 제1 논리 연산부의 출력단에 제1 단이 연결되어 있고, 상기 제2 논리 연산부의 출력단에 제2 단이 연결되어 있으며, 상기 제1 단에 입력되는 신호가 제1 레벨이면, 제2 레벨의 신호를 출력하고, 상기 제2 단에 입력되는 시호가 제3 레벨이면, 제4 레벨의 신호를 출력하는 플립플롭; 및
    상기 플립플롭의 출력 신호에 따라 스위칭 동작하는 스위칭 소자를 포함하고,
    상기 수명 말기 판단부는 상기 램프가 수명 말기로 판단되면, 상기 수명 말기 판단부의 출력 신호를 제5 레벨로 출력하고, 상기 과전압 판단부는 상기 램프가 과전압으로 판단되면, 상기 과전압 판단부의 출력 신호를 제6 레벨로 출력하며, 상기 스위칭 소자가 턴 온 되면, 상기 보호 회로부의 출력단으로 접지 전압이 출력되는 진단 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제1 논리 연산부는 OR 연산을 수행하고, 상기 제2 논리 연산부는 NOR 연산을 수행하며, 상기 제1 레벨, 제2 레벨, 제3 레벨, 제5 레벨 및 제6 레벨은 하이 레벨이고, 상기 제4 레벨은 로우 레벨이며, 상기 스위칭 소자는 n-채널 타입의 트랜지스터인 진단 장치.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 필라멘트 연결 상태에 이상이 있거나, 상기 제어부에 공급되는 전원의 전압이 과전압이면, 상기 램프에 인가되는 전원을 차단하는 보호 회로부
    를 더 포함하는 진단 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 보호 회로부는,
    상기 입력 전압 감지부의 출력 신호 및 상기 필라멘트 상태 판단부의 출력 신호가 입력되는 논리 연산부; 및
    상기 논리 연산부의 출력 신호에 따라 스위칭 동작하는 스위칭 소자를 포함하고,
    상기 필라멘트 상태 판단부는, 상기 제1 전압이 상기 제2 기준 전압보다 크면, 제1 레벨의 출력 신호를 출력하고, 상기 입력 전압 감지부는 상기 제2 전압이 상기 제3 기준 전압보다 크면, 제2 레벨의 출력 신호를 출력하며, 상기 논리 연산부는 상기 제1 레벨 또는 제2 레벨에 따라 상기 스위칭 소자를 턴 온 시키며, 상기 스위칭 소자가 턴온되면, 상기 제어부로 접지 전압이 인가되는 진단 장치.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 논리 연산부는 OR 연산을 수행하고, 상기 제1 레벨 및 제2 레벨은 하이 레벨이고, 상기 스위칭 소자는 n-채널 타입의 트랜지스터인 진단 장치.
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