KR19980059503U

KR19980059503U - 이.엘 램프의 전원 공급장치.

Info

Publication number: KR19980059503U
Application number: KR2019980013338U
Authority: KR
Inventors: 최규형
Original assignee: 권혁상; 주식회사 화성
Priority date: 1998-07-13
Filing date: 1998-07-13
Publication date: 1998-10-26

Abstract

본 고안은 높은 효율성과 안전성이 보장되는 이ㆍ엘 램프(Electro Luminescent Lamp)용 고휘도 전원 공급장치에 관한 것으로, 종래의 이ㆍ엘 램프용 전원 공급장치는 트랜스 자력 발진방식의 인버터를 사용함으로써 이ㆍ엘 램프의 크기나 밝기에 따라 전원 공급장치의 무게 및 부피를 변경해야되고 주파수 가변범위가 좁아 밝기를 조정할 수 있는 범위 또한 좁은 편이며, 주파수 방식으로 밝기를 제어하므로 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)의 수명이 크게 단축되는 등의 문제점이 있어서 실용성이 없었다.

따라서, 본 고안은 지연시간(휴지시간)을 갖는 인버터 파형의 신호를 이용함으로써 사인파가 출력되는 트랜스 인버터 방식과 같은 높은 효율이 나오도록 하고, 부하의 변동이나 크기에 관계없이 안정적인 전원을 공급할 수 있도록 하고, 특히 이ㆍ엘 램프와 같이 정전 용량성(Electrostatic Capacitance)이 포함된 부하에 사용하면 보다 효율이 높아지도록 함으로써 종래 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)용 전원 공급장치의 무게, 부피, 밝기, 주파수 가변 등에 대한 문제점들을 본 고안으로 한꺼번에 해결할 수 있도록 한 것이다.

이는 부피, 무게에 대한 문제들이 해결되는 동시에 사용자가 원하는 밝기와 주파수로 이ㆍ엘 램프를 가변 할 수 있으며, 이ㆍ엘 램프의 어떠한 크기(단위 평면적)나 용량에도 구애됨이 없이 모두 구동할 수 있도록 해결한 것이 중요하다.

Description

이.엘 램프의 전원 공급장치.

본 고안은 이ㆍ엘 램프(Electro Luminescent Lamp)용 전원 공급장치의 개량에 관한 것으로, 상세하게는 지연시간(휴지시간)을 갖는 인버터 신호를 이용하여 사인파가 출력되는 종래 트랜스 인버터 방식과 같은 높은 효율이 나오도록 하고, 부하의 변동이나 크기에 관계없이 안정적인 전원을 공급할 수 있도록 하며, 특히 이ㆍ엘 램프와 같이 정전 용량성(Electrostatic Capacitance)이 포함된 부하(負荷)에 사용하면 보다 효율이 높아지도록 함으로써 종래 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)용 전원 공급장치의 무게, 부피, 밝기, 주파수 가변 등에 대한 문제점들을 일소에 해소한 것이다.

일반적으로 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)는 도전성 투명판 또는 도전성 반 투명판으로 된 두 개의 전극판 사이에 형광물질과 같은 발광체를 도포하여 두께에 비하여 평면적이 월등히 크면서 균일화 된 휘도를 갖는 정전 용량성 백 라이트 조명장치로 사용 주파수는 약 180㎐~1㎑ 대역이고 사용 수명은 400㎐에서 약 5,000시간이며 1㎑까지 상승시키는 경우 약 2,000~2,500 시간으로 수명이 약 1/2 정도로 떨어지게 된다.

이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)의 밝기를 조정하기 위하여 주파수를 가변하면 수명이 짧아지는 반면, 전압을 가변하면 상기 주파수 가변방식에 비하여 수명이 약 2/3 정도로 길어진다.

또한, 이ㆍ엘 램프의 밝기를 조정하기 위하여 주파수를 가변하면 가변 폭이 좁은 편이므로 이ㆍ엘 램프의 밝기를 조정할 수 있는 범위가 좁아지며 수명이 짧아질 뿐 아니라 변색되는 문제점이 있다. 즉, 주파수를 올리면 파장이 짧아지므로 이ㆍ엘 램프의 발광색이 파란색 계통에 가까워지며, 주파수를 낮추면 파장이 길어지므로 이ㆍ엘 램프의 발광색이 주황색 계통으로 바뀌며 수명도 짧아지는 문제점이 있다.

그 동안 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)용 전원 공급장치는 소형으로만 개발되었으며, 전용 드라이브가 나와 있긴 하나 고휘도 및 고효율에 적합한 드라이브가 마땅히 없었으며, 대용량형 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)를 구동하는데 적합한 드라이브도 없었다.

다만, 트랜스로 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)를 구동하는 방법이 있었으나, 이 방식은 용량이나 소비전력이 큰 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)에 꼭 필요한 전류 및 용량을 만족하기 위해서만 크기(높이), 주파수, 부피, 무게, 열 발생 등이 상대적으로 커지고 있었고, 또한 스위칭형 인버터의 회로를 사용할 경우 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)와 같은 정전 용량(Electrostatic Capacitance)형 부하(負荷)에는 방전하는 시간이 부족하여 필요한 휘도를 얻을 수 없는 문제점이 있다.

또한, 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)의 크기나 용량을 증가시키는데는 별 어려움이 없으나, 트랜스의 용량을 증가시켜야 하며, 트랜스의 용량을 증가시키면 부피, 면적, 중량 및 열이 상승하는 문제점이 있으며, 전원 공급장치를 노출시키거나 매입시켜야 하는 문제점이 있다.

또한, 종래 사용된 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)용 밝기 제어장치는 L.C 발진기를 이용한 주파수 가변 방식이어서 회로가 간결하기는 하나 이ㆍ엘 램프의 수명단축이 초래되며, 상기 주파수 가변 방식의 경우 주파수 가변 폭이 400㎐~500㎐ 정도여서 이ㆍ엘 램프의 밝기를 조정할 수 있는 폭이 매우 좁은 편이며, 부하를 접속하면 전압이 하강하는 문제점이 있어서 소비전력이 낮은 저용량 이ㆍ엘 램프에 알맞는 전원공급 회로이다.

또한, 이ㆍ엘 램프용 전원 공급장치는 이ㆍ엘 램프를 안정적으로 점등할 수 있으면서 기생파(고조파 또는 저조파)의 발생을 최대한 억제하여 라디오 수신기, 텔레비젼 수상기, 무선기기, 차량이나 산업기기 등에 설치되는 각종 전기ㆍ전자기기의 간섭이나 노이즈 및 오동작을 방지할 수 있도록 요구된다.

따라서, 본 고안은 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)의 크기나 용량에 관계없이 사용자가 필요로하는 휘도와 효율로 안정성을 얻을 수 있는 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)용 전원 공급장치를 제공함에 목적이 있다.

또한, 출력 신호와 신호 사이에 지연시간(휴지시간)을 두어 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)와 같은 용량성 부하가 충분히 충ㆍ방전할 수 있게 함으로써 효율을 크게 향상시키도록 함을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 신호와 신호 사이에 지연시간을 갖는 인버터로 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp) 전등용 신호를 출력하도록 함으로써 사인파가 출력되는 종래 트랜스 인버터 방식과 같은 높은 효율을 얻을 수 있도록 하고, 펄스 폭 변조(PWM)이나 SMPS 방식으로 점등전원을 공급하여 부하의 변동이나 크기에 관계없이 안정적인 전원을 공급할 수 있도록 하며, 특히 이ㆍ엘 램프와 같이 정전 용량성(Electrostatic Capacitance)을 가지는 부하(負荷)에 사용하면 보다 효율이 향상되는 이ㆍ엘 램프(Electro Luminescent Lamp)용 전원 공급장치를 제공하도록 한다.

그리고 기존에 사용되던 이ㆍ엘 램프용 전원 공급장치의 무게, 부피, 밝기, 주파수 가변 등에 대한 문제를 본 고안으로 말끔히 해결할 수 있다. 이는 부피, 무게에 대한 문제들이 해결되는 동시에 사용자가 원하는 밝기와 주파수를 가변 할 수 있으며, 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)의 어떠한 크기에도 모두 구동할 수 있도록 해결한 것이 중요하다.

또한, 종래 전원 공급장치의 주파수 가변 폭은 400㎐~500㎐ 까지 약 50㎐의 낮은 가변이었으나 본 고안에서는 50㎐~1㎑까지 폭 넓게 가변할 수 있도록 함으로써 주파수 가변 폭을 넓히고, 종래 전원부는 발진(공진)방식 또는 LㆍC 발진방식이 사용되었으나 본 고안에서는 펄스 폭 변조(PWM) 방식이나 SMPS 방식을 채택하도록 하여 부하(負荷)인 이ㆍ엘 램프의 소비전력이나 크기가 변경되어도 안정적인 전원이 공급되게 함으로써 동작의 안정성과 효율을 향상시키도록 한다.

본 고안에서 언급되는 정전 용량성 부하(Electrostatic Capacitance Load)란 어떤 부하가 캐패시터 처럼 일정 값의 용량을 가지게 되면 직류를 인가하면 전류가 흐르지 않고 교류를 인가하면 공급되는 전하(電荷)가 충전과 방전을 반복하면서 도통되는 것처럼 보이는 것을 말하며, 대표적인 물품으로 축전기인 캐패시터와 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)를 예로 들 수 있으며, 상기 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)의 경우 충ㆍ방전할 때 주파수에 따라 특정 파장의 빛을 발하게 된다.

본 고안 전원 공급장치는 차량의 경우 차량에 탑재된 축전지(배터리) 전원을 DC-DC 콘버터(Converter)를 이용하여 적당한 주파수의 교류로 변환한 다음 얻고자하는 전위의 직류로 변환하여 공급하면 되며, 110V 또는 220V의 교류전원을 사용하는 경우 강압시킨 다음 적당한 주파수로 변환시켜 사용하면 될 것이다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 - 본 고안의 회로 블럭도.

도 2 - 본 고안 펄스 정전압 방식의 DC-DC 콘버터(Converter) 회로도.

도 3 - 본 고안 펄스 폭 변조방식의 DC-DC 콘버터(Converter) 회로도.

도 4 - 본 고안에서 트랜지스터를 이용한 DC-AC 인버터(Inverter) 회로도.

도 5 - 본 고안에서 FET를 이용한 DC-AC 인버터(Inverter) 회로도.

도 6 - 본 고안에서 드라이버 트랜스를 이용한 DC-AC 인버터(Inverter) 회로도.

도 7 - 본 고안에서 포토 카플러를 이용한 DC-AC 인버터(Inverter) 회로도.

도 8 - 본 고안에서 SMPS를 이용한 전원부 회로도.

도 9 - 본 고안에서 소형의 이ㆍ엘 램프에 적용할 수 있는 전원부 회로도.

도 10 - 일반적인 트랜스형 인버터에서 출력되는 신호의 파형도.

도 11 - 일반적인 스위칭형 인버터에서 출력되는 신호의 파형도.

도 12 - 본 고안 도 11에서 신호와 신호 사이에 지연시간을 둔 신호의 파형도.

도 13 - FET형 DC-DC 콘버터에서 FET 부분의 출력 파형도.

도 14 - 다이오드와 캐패시터의 정류 및 평활 파형도.

도 15 - 본 고안 브리지형 드라이버에서 출력되는 신호의 파형도로 부하(負荷)인 이ㆍ엘 램프(EㆍL lamp)로 공급되는 전원의 파형이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(EㆍL Lamp)--이ㆍ엘 램프 (Power Supply)--전원부

(DC-DC Converter)--디씨-디씨 콘버터 (OSC)--발진기

(DC-AC Inverter)--디씨-에이씨 인버터 (Q)--트랜지스터

(R)--저항 (D)(DIODE)--다이오드

(U302)(U401)(U451)(U501)(U551)--인버터 IC

(U301)(U603)(U651)(U652)--정전압 IC (C)--캐패시터

(1 sec OSC)--1초 발진기 (PC)--포토 카플러

(COIL)(L)--코일 (U351)--펄스폭 발진기

(VR)--가변 저항기 (U303)(U602)--기준전압 IC(또는 제너 다이오드)

정전 용량성 부하에서 문제가 되는 고휘도, 고효율을 얻고자 하는 것으로 트랜스형 이ㆍ엘 램프 드라이브(Trans type EㆍL Lamp Driver)의 출력 전압은 사인파로 이루어져 있어서 좋은 효율을 얻을 수는 있으나, 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)의 주파수 조건이 약 180Hz- 1KHz까지 낮은 주파수에서 동작하게 되므로 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)를 구동하는데 트랜스를 사용하게 되는 경우 트랜스의 높이와 크기 그리고 무게가 자연 커지게 되므로 전원 공급장치의 전체 부피와 중량이 커지게 되므로 작은 크기의 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)를 설계하기 어렵다.

따라서, 본 고안은 상기 문제점들을 극복할 수 있는 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)용 드라이버(Driver)를 안출하게 되었는바, 도 1은 본 고안 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)용 전원 공급장치의 회로 블록도로, 110V-220V의 상용 교류전원(AC)을 강압시킨 다음 양파 정류 및 평활하여 직류(DC) 0V-50V의 전압을 출력하여 회로의 각 부분으로 공급하는 전원부(Power Supply)와, 상기 전원부(Power Supply)로 부터 공급되는 DC 0V-50V의 입력전압을 DC 0V-200V까지 승압하는 DC-DC 콘버터(Converter)와, 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)를 구동할 수 있는 발진부로 구성되는 DC-AC 인버터(Inverter)와, DC-DC 콘버터(Converter)와 DC-AC 인버터(Inverter)에 접속되어 부하(負荷)인 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)가 접속되는 브리지 드라이버로 크게 구성된다.

DC-DC 콘버터(Converter) 회로의 작용은 다음과 같다.

DC-DC 콘버터(Converter)는 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)의 구동전압을 얻고자 사용하는데 DC 0V-200V 값이 변화 할 수 있도록 회로를 설계하여야 한다.

먼저, 필요한 전압을 얻고자 하는 발진기(OSC)의 주파수를 20㎑-100KHz의 신호로 발진하여 사용하고, 이 발진 주파수의 듀티비(Duty rate)가 FET의 게이트에 인가되면 FET는 턴 온(turn on) 된다.

이때, 전류가 코일을 통하여 FET의 드레인과 소스가 흐르게 되므로 코일에 에너지가 충전된다. 다음 주파수가 변화하여 FET가 OFF 되면 순간적으로 코일에 역기전력이 발생하게 되고, 이 상승된 에너지가 FET는 OFF이므로 FET쪽으로는 전류가 흐르지 않게 되므로 전위가 낮은 다이오드(DIODE)쪽으로 통과하여 캐패시터로 전하(電荷)가 충전된다.

다시 FET을 ON하면 코일(COIL)에 전하가 충전되고, FET를 방전하는데 있어 다시 다이오드(D)를 통하여 캐패시터(C)에 충전되며 이러한 현상들을 반복함으로써, 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)에 필요한 전원을 얻을 수 있도록 캐패시터(C)의 전위가 상승작용을 한다.

이렇게 상승되는 전압을 검출하여 필요한 전압을 계속 유지하도록 다시 발진부(OSC)의 입력으로 피드백하여 이 전압을 일정하게 하도록 하고 있는데 이러한 작용을 하는 것이 바로 DC-DC 콘버터(Converter)이다.

DC-AC 인버터(Inverter) 회로의 작용은 다음과 같다.

정전 용량성(Electrostatic Capacitance) 인버터(Inverter)에서는 부하의 소모 에너지가 충전과 방전이 되는 주기로 되어 있으므로 일반 인버터(Inverter)의 구동방식의 전원 공급장치를 사용하는 경우 도 11과 같이 출력 파형은 스위치를 ON/OFF 하는 것(switching)과 같은 휴지시간이 없는 구형파가 출력되어 캐패시터(C)에 충전되는 전하를 미처 방전시키지 못하여 부하(負荷)인 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)로 전류가 아주 적게 흐르게 된다.

따라서, 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)와 같이 밝게 표시하려는 정전 용량성 부하(Electrostatic Capacitance Load)에서는 발광하지 못하므로 충분한 효율을 얻지 못한다.

이러한 부하에서 구동하는 파형을 도 12와 같이 지연(deley)시켜, 이ㆍ엘 램프(EㆍL lamp)와 같이 정전 용량성 부하(負荷)가 충ㆍ방전할 수 있는 구간을 줌으로써 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)의 효율을 크게 향상시킬 수 있으며 발열량을 줄일 수 있을 것이다.

또한, 일반 인버터도 같이 사용할 수 있도록 구동 주파수를 50Hz-1KHz까지 가변하고, 발진부(OSC)로 발진한 다음, 그 파형을 브리지 드라이브로 구동할 수 있도록 양쪽으로 신호를 분리하여 출력하는 단과 그 분리된 신호를 트랜지스터(TR), FET, SCR 등으로 구성된 여러 가지 방식의 브리지형 드라이브 회로를 구성한다.

이 출력회로에서는 얻고자 하는 출력 전력을 DC-DC 콘버터(Converter)에서 공급을 받은 다음 교차 동작시켜 (도 4의 트랜지스터 Q401(Q402)과 Q407(Q408)를, Q404(Q403)과 Q406(Q405)를 교차하는 동작하는 회로 : 도 5 내지 도 7 역시 같은 경우임.) 구동함으로써 공급되는 전압과 전력을 얻고자 하는 주파수와 같게 할 수 있다.

전원부(Power Supply)의 회로는 다음과 같다.

전체 인버터 드라이브에 필요한 전력을 공급하는 회로로써, 필요에 따라 트랜스 방식과 SMPS 방식으로 나눌 수 있으며 트랜스 방식에 필요한 전원을 트랜스로 강압시켜 리니어 방식으로 정류하여 사용하도록 하고 있으며, SMPS 방식에서는 스위칭 방식으로 1차 전압을 직류로 정류하여 트랜스와 FET를 통하여 펄스폭 변조(PWM)방식으로 OSC의 주파수로 스위칭하게 된다. 그러면 1차 권선에 축적된 전하가 2차 권선으로 유기되면 다이오드(DIODE)로 정류하고 캐패시터로 평활하여 필요한 전압을 얻을 수 있도록 되어 있다.

도 2는 본 고안 다른 실시 예의 회로도로, 발진방식과 정전압(Regulator) 방식의 DC-DC 콘버터(Converter)회로도이며, DC 37V의 입력 전압으로 DC 0V~200V의 전압을 얻을 수 있도록 한 것이다.

즉, 입력에 DC 37V의 고정 전압을 정전압 IC(U301)에 인가하여 정전압을 얻은 다음 저항(R303)과 가변저항(VR301)과 다른 저항(R301)에 의해 분압된 전압을 기준 전압으로 하여 가변저항(VR301)을 조정하면 출력전압이 가변 된다. 이때 정전압 IC(U301)로부터 출력되는 전압은 역류 방지용 다이오드(D301)을 통하여 코일(L301)로 공급된다.

그리하여 인버터 IC(302)로 발진신호를 얻은 다음 저항(R306)을 통하여 다알링턴 접속된 트랜지스터(Q302)로 발진신호를 공급하게 되며, 상기 발진신호에 의해 트랜지스터(Q302)가 턴 온(turn on)되면 코일(L301)로 막대한 양의 전하가 충전된다.

이 때, 트랜지스터(Q302)가 턴 오프(turn off)되면 코일(L301)의 역기전력이 상승하면서 다이오드(D304)를 통하여 출력되므로 캐패시터(C306)에 전하가 충전되기 시작하며, 다시 트랜지스터(Q302)가 턴 온 되면 역기전력은 하강하며, 다이오드(D304)의 전위가 낮아지면서 캐패시터(C306)에 충전된 전하가 방전되는데 이러한 작용으로 역기전력에 의해 상승한 전압이 도 14와 같이 평활 된다.

이렇게 상승된 전압을 가변저항(VR302)으로 조정하여 얻고자 하는 전압을 얻고, 제너 다이오드의 일종인 기준전압 IC(U303)를 이용하여 상기 전압 변동치를 검출한 다음 트랜지스터(Q301)를 경유하여 정전압 IC(U301)로 기준 전압을 궤환(Feedback)한다.

도 3은 본 고안 다른 실시 예의 회로도로, DC 12V의 입력전압으로 DC 0V~200V의 출력전압을 얻을 수 있는 펄스(Pulse) 폭 변조(PWM) 방식의 DC-DC 콘버터(Converter) 회로를 도시한 것이다.

즉, 입력에 DC 12V의 고정전압을 인가하고 역류 방지용 다이오드(D351)와 저항(R351)을 통과하여 흐르는 전류를 펄스폭 변조기(U351)에서 검출량에 따라 펄스(Pulse) 폭으로 변조되며, 펄스폭 변조기(U351)에서 출력된 전압은 트랜지스터(Q351)을 통하여 코일(L351)로 공급된다.

변조된 신호(Pulse)가 트랜지스터(Q351)을 구동하게 되어 코일(L351)에 공급된 전류를 흐르게 한다. 이때 코일에 전하가 충전되는데 트랜지스터(Q351)가 턴 오프 되면 충전된 전하가 역기전력으로 변환된 다음 다이오드(D354)를 통하여 캐패시터(C352)에 충전되고 트랜지스터(Q351)의 턴 온에 의해 전위가 낮아지면서 캐패시터(C352)에 충전된 전하가 방전되는 작용을 연속적으로 반복함으로써 고전압이 유지되며, 이러한 전압을 가변저항(VR351)에 의하여 검출 및 조정하여 원하는 전압을 얻고 또한 그 전압을 유지하게 된다.

도 4는 본 고안 또 다른 실시 예의 회로도로, R-C 발진기(OSC: Oscillator)의 펄스(Pulse) 지연시간(휴지시간)을 이용하여 트랜지스터 브리지 드라이브 방식으로 AC 0V~200V의 출력전압을 얻을 수 있는 트랜지스터를 이용한 DC-AC인버터 회로를 도시한 것이다.

즉, 인버터 IC(U401)에 공급된 전원을 저항(R402)(R403)(R404)을 이용하여 딜레이 된 발진 파형을 저항(R405)(R406)으로 출력하며, 전원 공급장치의 효율을 극대화하기 위하여 신호의 듀티비(Duty rate)는 약 80% 전후로 하여 신호 지연시간을 갖도록 한다.

한편, 상기의 신호는 인버터 IC의 신호출력단자(Va)로 출력되어 트랜지스터(Q401)(Q402)(Q407)(Q408)가 동작하게 되므로 전류는 트랜지스터(Q402)와 저항(R409)을 통해 부하(負荷)인 이ㆍ엘 램프(EㆍL lamp)로 공급되고 트랜지스터(Q407)와 저항(R416)으로 흐르게 된다.

또한, 인버터 IC(U401)의 신호출력단자(Vb)로 출력되는 신호는 트랜지스터(Q403)(Q404)(Q405)(Q406)를 구동하게 되므로 전류는 트랜지스터(Q404)와 저항(R411)을 통해 부하(負荷)인 이ㆍ엘 램프(EㆍL lamp)로 공급되어 트랜지스터(Q406)와 저항(R414)으로 흐르게 된다. 그리하여 최대의 출력전압을 얻을 수 있는 회로이며, 옵션에 따라 인버터 IC(U401)의 신호입력단자(신호출력단자(Rel-OSC) 단자에 1초 발진기(1 sec osc)를 접속하여 이ㆍ엘 램프(EㆍL lamp)를 약 1초 주기로 ON/OFF하여 시각적인 효과(또는 광고효과)를 높일 수 있으며, 상기에서 1초 발진기(1 sec osc)의 발진 주기는 약 1초로 하였으나, 1초를 전후하여 적절한 시간으로 가변할 수 있을 것이다.

도 5는 본 고안 또 다른 실시 예의 회로도로, R-C 오실레이터(OSC: Oscillator)의 펄스(Pulse) 지연 시간을 이용하여 FET 브리지 드라이브 방식으로 AC 0~200V의 출력전압을 얻을 수 있도록 한 FET를 이용한 DC-AC 인버터 회로를 도시한 것이다.

인버터 IC(U451)에 공급된 전원을 이용하여 저항(R452)(R453)(R454)을 이용하여 신호 지연된 발진파형을 저항(R455)(R456)으로 출력하며, 이ㆍ엘 램프(EㆍL lamp)의 효율을 극대화하기 위하여 신호의 듀티비(Duty rate)는 약 80% 전후로 하도록 한다.

또한, 출력된 신호는 인버터 IC(U451)의 신호 출력단자(Va)를 통하여 트랜지스터(Q451)(Q452)(Q457)(Q458)을 구동하게 되므로 전류는 트랜지스터(Q452)와 저항(R459)을 통해 부하(負荷)인 이ㆍ엘 램프(EㆍL lamp)로 공급되어서 트랜지스터(Q457)와 저항(R466)으로 흐르게 된다.

또한, 인버터 IC(U451)의 신호 출력단자(Va)와는 반대로 다른 신호 출력단자(Vb)로 출력되는 신호는 트랜지스터(Q453)(Q454)(Q455)(Q456)를 구동하게 되고 전류는 트랜지스터(Q454)와 저항(R461)을 통해 부하(負荷)인 이ㆍ엘 램프(EㆍL lamp)로 공급되어 트랜지스터(Q456)와 저항(R464)으로 흐르게 된다. 그리하여 최대의 출력전압을 얻을 수 있는 회로이며, 이 역시 옵션에 따라 인버터 IC(U451)의 신호입력단자(신호출력단자(Rel-OSC) 단자에 1초 발진기(1 sec osc)를 접속하여 이ㆍ엘 램프(EㆍL lamp)를 약 1초 주기로 ON/OFF하여 시각적인 효과(또는 광고효과)를 높일 수 있으며, 1초 발진기(1 sec osc)의 발진 주기는 약 1초로 하였으나 물론 1초를 전후하여 적절한 시간으로 가변할 수 있을 것이다.

도 6은 본 고안 또 다른 실시 예의 회로도로, R-C 발진부(OSC: Oscillator)의 펄스(Pulse) 지연 시간을 드라이브 트랜스로 이용하여 브리지 트랜지스터 드라이브 방식으로 AC 0~200V의 출력전압을 얻을 수 있는 드라이브 트랜스를 이용한 DC-AC 인버터 회로를 도시한 것이다.

즉, 인버터 IC(U501)에 공급된 전원을 이용하여 저한(R502)(R503)(R504)을 이용하여 신호 지연된 발진 파형을 저항(R505)(R506)으로 출력하도록 하고 효율을 극대화하기 위하여 신호의 듀티비(Duty rate)는 약 80% 전후로 하여 사용하도록 한다.

출력되는 상기 신호는 인버터 IC(U501)의 신호 출력단자(Va)를 통하여 트랜지스터(Q501)와 드라이브 트랜스(T501)로 유기되고, 드라이브 트랜스(T501)의 2차 코일에 각각 접속된 트랜지스터(Q503)(Q506)가 구동되므로 전류는 트랜지스터(Q503)와 저항(R509)을 통해 부하(負荷)인 이ㆍ엘 램프(EㆍL lamp)로 공급되므로 트랜지스터(Q506)와 저항(R514)으로 흐르게 된다.

또한, 인버터 IC(U501)의 신호 출력단자(Va)와는 반대로 인버터 IC(U501)의 다른 신호 출력단자(Vb)로 출력되는 신호는 트랜지스터(Q502)와 드라이브 트랜스(T502)와 트랜지스터(Q504)(Q505)를 구동하게 되므로 전류는 트랜지스터(Q504)와 저항(R510)을 통해 이ㆍ엘 램프(EㆍL lamp)로 공급되므로 트랜지스터(Q505)와 저항(R513)으로 흐르게 된다. 그리하여 최대의 출력전압을 얻을 수 있는 회로이며, 옵션에 따라 인버터 IC(U501)의 신호입력단자(신호출력단자(Rel-OSC) 단자에 1초 발진기(1 sec osc)를 접속하여 이ㆍ엘 램프(EㆍL lamp)를 약 1초 주기로 ON/OFF하여 시각적인 효과(또는 광고효과)를 높일 수 있으며, 1초 발진기(1 sec osc)의 발진 주기는 약 1초로 하였으나 물론 1초를 전후하여 적절한 시간으로 가변할 수 있을 것이다.

도 7 또한 본 고안 다른 실시 예의 회로도로, R-C 오실레이터(OSC: Oscillator)의 펄스(Pulse) 지연 시간을 포토 카플러를 이용하여 브리지 트랜지스터 드라이브 방식으로 AC 0V~200V의 출력 전압을 얻을 수 있는 포토 카플러를 이용한 DC-AC 인버터 회로를 도시한 것이다.

즉, 인버터 IC(U551)에 공급된 전원을 이용하여 저항(R552)(R553)(R554)을 이용하여 신호 지연된 발진 파형을 저항(R555)(R556으로 출력하며, 효율의 극대화를 위하여 신호의 듀티비(Duty rate)는 약 80% 전후로 하여 사용한다.

한편, 인버터 IC(U551)의 신호 출력단자(Va)로 출력되는 신호는 트랜지스터(Q551)와 포토 카플러(PC551)와 트랜지스터(Q553), 포토 카플러(PC552)와 트랜지스터(Q556)를 구동하게 되고 전류는 트랜지스터(Q553)와 저항(R562)을 통해 이ㆍ엘 램프(EㆍL lamp)로 공급되므로 트랜지스터(Q556)와 저항(R570)으로 흐르게 된다.

인버터 IC(U551)의 신호 출력단자(Va)와 반대로 다른 신호 출력단자(Vb)로 출력되는 신호는 트랜지스터(Q552)와 다른 포토 카플러(PC553)와 트랜지스터(Q554), 또 다른 포토 카플러(PC554)와 트랜지스터(Q556)를 구동하게 되고 전류는 트랜지스터(Q554)와 저항(R510)을 통해 이ㆍ엘 램프(EㆍL lamp)러 공급되므로 트랜지스터(Q555)와 저항(R568)으로 흐르게 되어 최대의 출력전압을 얻을 수 있는 회로이며, 옵션에 따라 인버터 IC(U551)의 신호입력단자(신호출력단자(Rel-OSC) 단자에 1초 발진기(1 sec osc)를 접속하여 이ㆍ엘 램프(EㆍL lamp)를 약 1초 주기로 ON/OFF하여 시각적인 효과(또는 광고효과)를 높일 수 있으며, 1초 발진기(1 sec osc)의 발진 주기는 약 1초로 하였으나 물론 1초를 전후하여 적절한 시간으로 가변할 수 있을 것이다.

도 8은 본 고안 또 다른 실시 예의 회로도로, SMPS 파워 스플라이형 전원 공급장치를 도시한 것으로, 입력전압은 만능전압(Universal Voltage) 으로 AC 86~264V를 공급할 수 있으며, 주파수는 44~440Hz, 소비전력은 최대 300W까지 설계할 수 있는 사향으로 인가된 교류 사용전원을 전원필터(T601)(C601)를 통하여 유해전자파(EMI)를 차단하고, 브리지 다이오드로 직류전원으로 변환한 다음 FET(U601)의 스위칭에 의해 드라이브 트랜스(T602)의 2차 측에서 직류전원을 얻도록 한 것이며, 이는 대형 이ㆍ엘 램프(EㆍL lamp)에 적용할 수 있는 회로이다.

또한, 도 8은 이ㆍ엘 램프의 구동전원과 DC-DC 드라이브 부분을 제외하고 브리지 이ㆍ엘 드라이브 회로에 구동할 수 있는 전원 장치이다. 이ㆍ엘 램프를 드라이브하기 위한 전원장치로서 2.5V-200V까지 제어 할 수 있어 정밀하게 제어할 때와 간단하게 제어 할 수 있게 하여 여러 가지로 응용할 수 있도록 구성되어 있다.

먼저, 콘넥터(CN1)로 상용 교류전원(85V-265V/44-440Hz)이 입력되어 전원필터(C601)(C602)(T601)를 통과하게 되는데 상용 교류전원으로부터 유입되는 각종 기생파(고조파 및 고주파)를 차단하고 회로 내부에서 발생되는 여러 가지 간섭성 노이즈 파형이 유출되지 않도록 억제하여 준다

브리지 다이오드(D1)를 통하여 교류전압이 직류전압으로 변환되며, 캐패시터(C603)(C604)(C605)(C606)는 역률 개선용으로 위상을 보정하게 된다.

TH 601은 전원 드라이브의 뒷 단에서 발생하는 링깅(RINGING)성 맥동류에서 발생하는 전류로 인하여 과전류가 흐르지 않도록 전류제어 기능을 하고 있다. 그래서 정류된 전압이 TH 601을 통과하여 캐패시터(C607)에 의하여 평할되며, 평할된 직류 전압은 트랜스(T602)의 1차 권선을 통과하여 FET(U601)의 드레인과 소오스로 흐르게 된다.

이러한 전압은 FET(U601)의 내부적으로 SMPS 전원용으로 되어 있어 100KHz의 주파수로 발진하게끔 되어 있다.

이렇게 전류가 흐르는 동안 T601에 전하가 충전되어 있다가 기준전압 IC(U601)에 전류가 흐르지 않으면 코일에 축척된 전하가 트랜스(T602)의 2차 권선으로 유기된 다음 다이오드(D604)를 통하여 평할용 캐패시터(C615)의 양 단자에 연속적으로 유지하도록 작용하고 있다.

그리고 유기 전압으로부터 발생되는 기생파(리플, 노이즈, 고조파)와 같은 고주파들은 필터(L601)를 통과하지 못하고 저주파만 통과하여 다시 캐패시터(C617)에 직류 성분을 띤 충전 전압이 유지된다. 이때 이러한 얻고자하는 전위을 가변저항(VR601)과 기준전압 IC(U602)에 의하여 기준전압을 검출하게 된다.

그리하여 검출된 전위가 변동하는 양에 따라 포토 카플러(PC601)를 이용하여 피드백함으로써 얻고자하는 정전압(0-200V)을 유지하게 된다.

그리고 다이오드(D602)와 캐패시터(C608)는 FET(U601)의 콘트롤 베이스로 전압을 공급하게 된다. 이 콘트롤 베이스 단자는 이 주파수의 듀티를 이용한 구동회로로써 출력에 필요하는 전력을 감지하여 전류가 많이 흐르면 듀티 값이 많아지고, 전류가 적게 흐르면 듀티 값이 적어지는 기능으로 한가지 방식으로 필요한 전력을 300W까지 얻을 수 있으며, 나머지 회로부품은 마이콤 및 그 주변회로의 동작을 지원하기 위한 전원회로이다.

도 9는 SMPS 파워 스플라이의 다른 실시 예 회로도로, 입력전압이 AC 110V/200V, 선택 주파수: 50-60Hz, 출력은 최대 300W까지 출력할 수 있으며, 전원 트랜스(T651)로 강하된 교류 전압을 브리지 다이오드(D651)(D652)로 정류하고 캐패시터(C651)(C65)로 평활시킨 다음 정전압 IC(U651)(U652)와 캐패시터(C653)(C657)로 안정화시켜 이ㆍ엘 램프(EㆍL lamp)의 구동 전원으로 사용할 수 있게 한 것이다.

이상에서와 같이 본 고안은 지연시간을 갖는 인버터 파형의 신호를 이용함으로써 사인파가 출력되는 트랜스 인버터 방식과 같이 효율이 크게 상승되며, 또한 부하의 변동이나 크기에 관계없이 안정적인 전원을 공급할 수 있으며, 공급 전원 사이에 충분한 휴지시간(지연시간)을 둠으로써 정전 용량성(Electrostatic Capacitance)을 띄는 이ㆍ엘 램프(EㆍL lamp)가 충ㆍ방전을 할 수 있어서 효율과 수명이 상승되는 효과가 있으며, 종래 이ㆍ엘 램프(EㆍL Lamp)용 전원 공급장치의 무게, 부피, 밝기, 주파수 가변 등에 대한 문제점들을 본 고안으로 한꺼번에 해결되는 효과가 있는 매우 유용한 고안이다.

즉, 종래 이ㆍ엘 램프용 전원 공급장치 처럼 트랜스 자려 발진방식의 인버터가 아니라 펄스폭 변조 또는 SMPS방식으로 전원 공급장치를 구성함으로써 이ㆍ엘 램프의 크기나 용량에 크게 구애됨이 없이 안정적이면서 범용적으로 사용할 수 있으며, 따라서 종래처럼 전원 공급장치의 무게 및 부피를 변경해야할 필요성이 없으며, 주파수 가변범위가 50㎐~1㎑로 비교적 넓고 전압을 가변시켜 휘도를 조정하므로 이ㆍ엘 램프(EㆍL lamp)의 수명이 크게 연장되는 효과가 있다.

Claims

이ㆍ엘 램프용 전원 공급장치에 있어서, 교류전원을 강압시킨 다음 정류 및 평활하여 회로의 각 부분으로 공급하는 전원부와, 전원부로 부터 공급되는 입력전압을 DC 0V-200V까지 승압하는 DC-DC 콘버터와, 이ㆍ엘램프 구동용 발진부로 구성되는 DC-AC 인버터와, DC-DC 콘버터와 DC-AC 인버터에 접속되어 이ㆍ엘 램프를 구동하는 브리지 드라이버로 구성하여서 된 이ㆍ엘(EㆍL)램프의 전원 공급장치.
제 1 항에 있어서, 이ㆍ엘 램프로 공급하는 신호는 80% 전후의 듀티비를 갖도록하여 이ㆍ엘 램프가 충ㆍ방전할 수 있는 지연시간(휴지시간)을 둠으로써 효율이 크게 향상되도록 함을 특징으로 하는 이ㆍ엘(EㆍL)램프의 전원 공급장치.
제 1 항에 있어서, 펄스폭 변조(PWM)방식으로 발진하여 희망하는 전력을 얻도록 함을 특징으로 하는 이ㆍ엘(EㆍL)램프의 전원 공급장치.
제 1 항에 있어서, SMPS 방식으로 발진하여 희망하는 전력을 얻도록 함을 특징으로 하는 이ㆍ엘(EㆍL)램프의 전원 공급장치.
제 1 항에 있어서, SMPS 방식 트랜스 방식으로 DC-DC 콘버터로 발진하도록 함을 특징으로 하는 이ㆍ엘(EㆍL)램프의 전원 공급장치.