KR200174568Y1

KR200174568Y1 - 고압방전 램프용 안정기의 타이머가 결합된 이그나이터

Info

Publication number: KR200174568Y1
Application number: KR2019990021737U
Authority: KR
Inventors: 전두석
Original assignee: 주식회사삼립전기
Priority date: 1999-10-11
Filing date: 1999-10-11
Publication date: 2000-03-15

Abstract

(고안의 명칭) 고압방전 램프용 안정기의 타이머가 결합된 이그나이터

(목적) 고압방전 램프용 안정기에 있어서, 램프가 점등되면 이그나이터 내의 자체 차단회로에 의하여 고압펄스 발생이 중지되고 램프 점등에 문제가 발생할 때는 내장된 타이머회로에 의하여 지정된 시간 후 이그나이터의 동작을 자동으로 정지시키어 점등회로를 안전하게 보호하는 새로운 이그나이터를 제공하려는데 있다.

(구성) 고압방전 램프용 안정기에 있어서, 고압펄스 발생부(1), 전압안정화부(2), 발진 및 초기화부(3), 주제어부 및 타임 설정부(4) 및 펄스 발생차단부(5)로 구성하여서, 전원이 인가되면 쵸크 트랜스의 탭 전위를 고압 펄스 발생부(1)의 트라이액(Q1)의 고속 스위칭 작동으로 교류 전 싸이클에 펄스전압을 발생시키어 램프가 보다 용이하게 시동(점등)되고 램프가 점등되면 고압 발생부의 동작은 자체차단회로에 의하여 자동으로 정지된다.

한편 전원이 인가된 순간부터 발진 및 초기화부(3)는 주 제어부 및 타임 설정부(4)를 초기화하여 타이머 동작을 개시하며, 램프 점등에 문제가 발생한 때는 제어부 및 타임 설정부(4)의 설정된 프로그램에 따라 지정된 시간 후 펄스 발생 차단부(5)가 고압 펄스 발생부(1)의 동작을 자동으로 정지시키어 안전하게 점등회로를 보호하는 것이다.

Description

고압방전 램프용 안정기의 타이머가 결합된 이그나이터{IGNITOR WITH TIMER FOR HIGH INTENSITY-DISCHARGE LAMP}

본 고안은 고압방전 램프용 안정기의 타이머가 결합된 이그나이터에 관한 것이다.

보다 상세히 말하면, 램프가 정상으로 점등된 경우에는 고압 펄스 발생회로의 자체 차단회로가 동작하고 램프의 점등에 문제가 발생한 때에는 내장된 타이머회로에 의하여 이그나이터의 동작을 자동으로 중지하여 점등회로를 안전하게 보호할 수 있는 이중기능을 가진 이그나이터에 관한 것이다.

고압방전 램프용 안정기는 전원과 램프 사이에 설치되는 램프에 적절히 제어된 전류를 공급하는 것으로서 쵸크 트랜스(Choke Trans), 역률개선 캐패시터(P.F Capacitor),및 이그나이터(Ignitor)의 3 부분으로 구성되어 있고 램프의 시동(Starting) 및 1차 역률을 고역률로 개선하여 안정된 점등을 유지하는 역할을 한다,

특히 이그나이터는 램프의 최초시동 뿐 아니라 재시동 등 안정기의 구성에 있어서 매우 중요한 역할을 하는 점등 보조 장치이다.

고압방전 램프(H.I.D. Lamp)중 고압나트륨, 메탈할라이드램프는 발광관(Arc Tube)내의 높은 증기압력으로 인하여 안정기에서 공급되는 2차 전압(무부하 전압)만으로는 램프를 시동시킬 수 없다, 따라서 1- 5㎲의 매우 짧은 펄스폭의 고전압(800-4kv)을 인가해야 램프를 원활하게 점등시킬 수 있으며 이 펄스를 발생하는 이그나이터가 반드시 필요하다.

종래의 대부분의 고압방전 램프용 안정기의 이그나이터 회로는 도 1에 표시된 바와 같이 쵸크 트랜스(C/T)의 탭 전위를 이용하여 고압펄스를 발생시키는 세미 파라렐(Semi-Parallel)방식이 널리 채택되어 사용되고 있다.

즉, 도 1에서 고압방전 램프(H.I.D Lamp)가 연결된 안정기의 전원 단자(Ph,N)에 교류전압을 인가하면 도 2의 a에 표시된 파형으로 전압이 공급되며 이 전압으로는 램프가 시동(점등)되지 않는다. 이때, 쵸크 트랜스의 2차측에 연결된 이그나이터의 저항(R)에 검출된 전압으로 다이오드(D)를 통하여, 안정기의 쵸크 트랜스(C/T) 권선상의 탭에 컨덴서(C)와 연결된 단일 방향 스위칭 소자(SCR)를 점호한다. 따라서 컨덴서(c)에 의하여 적절히 제어된 탭 전위를 단일방향 스위칭 소자(SCR)가 고속 스위칭 시키어 쵸크 코일의 역기전력을 유기시키므로서 쵸크 트랜스의 2차측에 도2의 b와 같이 한쪽 파형에 800v-4kv의 펄스전압을 발생시킨다.

이로 인하여, 램프는 시동되고 시간(약 10분이하)이 지남에 따라 램프의 양단 전압은 0v에서 램프고유의 관전압까지 상승되어 안정되게 점등된다. 램프가 점등되면 저항(R)으로 검출된 2차 전압(관전압)은 SCR의 게이트 도통 전위 이하로 낮아지게 되므로 이그나이터의 동작은 정지된다.

상기와 같이 램프의 점등동작이 정상적으로 작동될 경우에는 이그나이터의 자체 차단회로에 의하여 동작이 정지됨으로 아무런 문제가 발생되지 않는다.

그러나 램프의 수명의 종료, 또는 램프 소켓의 접촉불량 등과 같은 어떤 원인으로 램프가 점등되지 않는 경우가 있다. 이러한 경우 쵸크 트랜스를 통한 코일의 2차전압은 SCR의 게이트를 점호시킬 수 있는 전위로 높아지기 때문에 이그나이터는 즉시 작동을 개시하여 램프의 어떤 문제의 발생에도 불구하고 전원이 차단될 때까지 고압펄스가 계속 발생되어 점등회로에 고전압이 상존하게 된다.

이것은 쵸크 트랜스 및 이그나이터의 수명 단축은 물론, 고압펄스 발생으로 인한 전자파 장해, 램프소켓과 단자간에 스파크 발생 등, 점등회로 전반에 걸쳐 매우 심각한 불량요인 및 위험이 야기될 우려가 있는 문제점이 있다.

본 고안의 목적은 고압방전 램프가 정상으로 점등된 경우에는 고압펄스 발생회로의 자체 차단회로가 동작하고 램프에 문제가 발생한 때에는 내장된 타이머 회로에 의하여 고압펄스 발생이 중지되는 이중기능을 가진 새로운 안정기의 이그나이터를 제공하려는데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 이그나이터의 스위칭 회로소자를 쌍방향 교류 스위칭 소자인 트라이액을 사용하여 교류의 전 싸이클에 걸쳐 펄스전압이 발생되게 하므로서 보다 용이하게 램프가 점등되게 하는 동시, 주문형 집적회로에 이그나이터의 제어 프로그램과 타이머 설정회로를 실장시키어 각 램프 특성에 맞는 동작시간을 임의로 설정하여 보다 안전하게 사용할 수 있는 안정기의 타이머가 결합된 이그나이터를 제공하려는데 있다.

본 고안은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 고압방전 램프용 안정기에 있어서, 쵸크 트랜스의 탭에 컨덴서와 교류 스위칭 소자인 트라이액이 연결된 고압 펄스 발생부와, 쵸크 트랜스 탭 전위의 교류전압을 직류로 변환하여 타이머의 제어부에 필요한 전압을 공급하는 전압 안정화부와, 고주파 발진소자에 의하여 발생된 고주파(4MHz)를 주 제어부 및 타이머 설정부에 보내어 타이머 동작을 개시토록하는 발진 및 초기화부와, 반도체 직접회로에 실장된 프로그램 및 주기능을 수행하여 설정된 동작시간이 종료되면 출력하여 펄스발생 차단부를 동작시키는 주 제어부 및 타임 설정부와, 고압펄스 발생부의 동작을 차단시키는 펄스발생 차단부로 구성되어 있고 이 구성은 주문형 집적회로로 하나의 물품으로 구성되어 안정기의 쵸크 트랜스와 결합하여 안정기에 설치, 사용하게 되어 있다.

본 고안의 이그나이터는, 쵸크 트랜스의 2차에 연결된 저항을 통하여 트라이액 점호용 컨덴서에 급속히 충전되고 충전된 컨덴서의 전압이 다이액을 도통하여 쌍방향 스위칭 소자인 트라이액을 점호하고 따라서 쵸크 트랜스의 탭에 연결된 컨덴서에 의하여 적절히 제어된 탭 전위를 트라이액의 고속 스위칭 동작으로 쵸크 트랜스의 코일에 역기전력을 유기시킴으로서 2차 코일측에 800v-4kv의 펄스전압이 발생되어 램프가 점등 되며, 램프가 점등되면 쵸크 트랜스의 2차코일의 전압은 트라이액의 점호전압 이하로 낮아지기 때문에 이그나이터의 작동은 중지된다.

한편 전원공급과 동시에 쵸크 트랜스의 탭 전위는 전압 안전화부로 유입되어 교류를 직류로 변환된 다음 발진 및 초기화부와, 주제어부 및 타임 설정부의 동작 전원으로 각각 공급된다. 발진 및 초기화부에서는 다이오드, 저항, 컨덴서, 고주파 발진소자에 의하여 고주파(4MHz)를 발진하여 반도체 집적회로에 실장된 프로그램 및 주 기능을 수행하도록 구성된 제어부 및 타임설정부를 초기화하여, 타이머 동작을 개시토록 한다. 타임설정부에는 10분을 기준하여, 12.5분, 15분, 17.5분, 20분 등으로 동작시간을 설정할 수 있는 설정 점퍼를 형성하여 램프의 특성에 맞도록 각각 동작시간을 적절히 설정할 수 있다.

따라서 타임 설정된 동작시간이 종료되면 주제어부 및 타임 설정부의 출력에 의하여 펄스 발생차단부의 브릿지 다이오드에 의하여 교류적으로 단락시키어 상기한 고압펄스 발생용 트라이액의 점호용 컨덴서의 전위를 바이패스 시킴으로서 고압 펄스 발생이 차단되는 것이다.

이와 같이 본 고안의 이그나이터는 쌍방향 스위칭 소자인 트라이액을 사용하였기 때문에 교류의 전 싸이클에 소정의 고압펄스를 발생되어, 종래 SCR을 사용하여 교류의 반파에만 고압펄스를 발생시키던 것에 비하여 보다 원활하게 고압방전 램프가 점등된다.

또 전원 공급과 동시에 타이머회로가 작동하여 설정된 동작시간이 종료되면 자동으로 이그나이터의 작동이 정지되므로 때문에 가령, 램프의 수명종료나 램프의 소켓 접촉불량 등 기타 어떤 문제가 발생하여 램프가 정상으로 점등되지 않는 때에도 아그나이터의 작동이 중지되어 종래 지속적인 고압펄스의 발생으로 전자파 장해, 팸프 소켓간에 스파크 발생등 전등회로의 전반에 걸친 불량요인을 제거하고보다 안전하게 점등회로를 보호할 수 있다.

도 1은 종래의 안정기의 회로도

도 2은 종래 안정기의 전형적인 펄스 파형도로서

a는 전원 전압의 파형도

b는 2차 펄스 전압의 파형도

도 3은 본 고안의 안정기 회로도

도 4는 본 고안의 고압펄스 파형도로서

a는 전원 전압파형도

b는 펄스 전압파형도

c는 타이머 작동시 펄스 전압 파형도

[도면중 중요한 부분에 대한 부호 설명]

1 : 고압펄스 발생부, 2 : 전압 안정화부, 3 : 발진및 초기화부,

4 : 주제어부 및 타임 설정부, 5 : 펄스발생 차단부 R : 저항,

C : 컨덴서, D : 다이오드, Q1 : 트라이액,

Q2 : 트랜지스터, IC :집적회로이다.

도 3은 본 고안의 타이머가 내장된 이그나이터의 회로도이다.

고압방전 램프용 안정기에 있어서 이그나이터는 고압펄스 발생부(1)와, 전압안정화부(2)와, 발진 및 초기화부(3)와, 주제어부 및 타임설정부(4) 와, 펄스발생 차단부(5)로 구성된다.

고압펄스 발생부(1)는, 쵸크트랜스(CHOKE TRANS)의 중간 탭(Tap)과 동 쵸크 트랜스의 1차 단자(Com)의 도선간에 컨덴서(C1)와 트라이액(Q1)이 직결되고 저항(R3)과 다이오드(D2)가 트라이액(Q1)과 병열로 연결되며, 쌍방향 스위칭 소자인 트라이액 (Q1)의 게이트측에 다이액(D1)과 저항(R1)(R2)(R5)및 컨덴서(C2)가 병열로 연결되어 있다. 따라서 탭전위가 컨덴서(C2)에 급속히 충전되어 다이액(D1)을 도통하여 트라이액(Q1)을 점호하면, 컨덴서(C1)에 의하여 적절히 제어된 탭 전위가 트라 이액(Q1)의 고속스위칭 작동에 의하여 쵸크 트랜스의 2차측 코일에 역기전력을 유기시키어 교류 전 싸이클에 고압펄스를 발생하여 고압방전 램프를 점등하게 되어 있다.

전압 안정화부(2)는, 정류 다이오드(D3)와 저항(R3)(R7)이 연결된 탭(Tap)도선에 제너다이오드(D4), 컨덴서(C3)(C4)가 병열로 연결되어 쵸크 트랜스의 탭 전위의 교류전압을 직류로 변환하여 발진 및 초기화부(3)와, 주제어부 및 타임 설정부(4)에 필요한 동작전압을 공급할 수 있게 되어 있다.

발진 및 초기화부(3)는, 저항(R8)(R9) 및 다이오드(D5)와 컨덴서(C5) 및 고주파 발진소자(X1)로 구성되어 고주파(4KHz)로 발진하여 주제어부 및 타임설정부(4)에 타이머 동작을 개시하도록 되어 있다.

주제어부 및 타임설정부(4)는 반도체 집적회로(IC31,IC32,IC33, IC34,IC41 ,IC42)로 구성되어 있고 타임 설정점퍼(JP1) (JP2),(JP3),(JP4)가 집적회로(IC41)의 핀(6,7,8,9)에 저항(R13)(R14)(R15)(R16)과 함께 연결되어 설정 점퍼를 사용하지 않을때를 10분으로 하고 순차적으로 JP1은 12.5분, JP2는 15분, JP3은 17.5분,JP4는 20분의 동작시간을 설정할 수 있도록 설계되어 있다.

발진 및 초기화(3)의 출력에 의하여 초기화된 주 제어부 및 타임 설정부(4)는 지정시간동안 동작이 종료되면 핀(17)을 통하여 펄스발생 차단부(5)에 출력하게 된다.

펄스발생 차단부(5)는 트랜지스터(Q2)의 베이스측에 저항(R10)(R11)이 연결되고 에미터와 코렉터 측에 저항(R12)과 함께 브릿지 다이오드(D6)가 연결되어 있고 이 브릿지 다이오드의 출력단자는 상기 고압펄스 발생부의 트라이액(Q1)의 점호용 컨덴서(C2)의 양단에 연결되어 있다.

따라서 설정된 시간의 동작이 완료되면 펄스발생 차단부(5)의 트랜지 스터(Q2)의 동작에 의하여 부릿지 다이오드(D6)가 교류적으로 단락되어 고압펄스 발생부(1)의 컨덴서(C2)의 전류가 바이패스하게 되므로 트라이액(Q1)의 스위칭 동작을 차단하여 고압펄스의 발생을 중지하게 된 것이다.

이러한 구성으로 된 본 고안의 작용설명은 다음과 같다.

고압방전 램프(H.I.D Lamp)를 점등하기 위하여 쵸크 트랜스(CHOKE TRANS)의 전원 단자(PH,N)에 교류전원을 공급하면 쵸크 트랜스의 2차측 전압은 도4의 a에 표시된 바와 같다. 이 전압은 전원 전압과 동일하여 램프의 방전이 아직 일어나지 않는다.

한편 쵸크 트랜스의 2차 단자(Lp)에 연결된 저항(R1)(R2)을 통하여 컨덴서(C2)에 다이액(D1)의 충분한 도통전압에 이르기까지 급속히 충전된다. 충전된 컨덴서(C2)의 전압은 다이액(D1)을 도통하여 트라이액(Q1)을 점호한다. 또한 컨덴서(C1)를 통하여 적절히 제어된 쵸크 트랜스의 탭(Tap)전위는 트라이액(Q1)의 스위칭 작동에 의하여 쵸크 코일에 역기전력이 유기되어 2차측에 고압의 펄스를 발생시킨다 도 4의 b에 표시된 바와 같이 교류의 전 싸이클에 고압펄스가 발생되기 때문에 램프가 용이하게 시동하여 점등된다.

램프가 점등된 직후의 쵸크 트랜스의 2차측의 전압은 0v로 시간이 경과함에 따라 램프의 관전압까지 점차 상승된다. 그러나 쵸크 트랜스의 2차측의 전압은 트라이액(Q1)을 점호할 수 없는 낮은 상태로 되기 때문에 트라이액(Q1)은 소호되며 결국 고압펄스의 발생이 중지된다. 따라서 정상으로 램프가 점등되는 경우에는 아무런 문제가 없다.

한편 전원이 공급됨과 동시에 전압 안정화부(2)는 정류 다이오드 (D3),저항(R6)(R7), 제너 다이오드(D4), 컨덴서(C3)(C4)에 의하여 쵸크 트랜스의 탭(Tap)전위의 교류를 직류로 변환하여 타이머 제어부에 필요한 전압으로 공급된다. 동시에 발진 초기화부(3)에서는 다이오드(D5),저항(R8)(R9), 컨덴서(C5), 고주파 발진 소자(X1)에 의하여 고주파(4MHz)를 발생하여 주제어부및 타임설정부(4)를 초기화하여 타이머 동작을 개시토록 한다.

주 제어부 및 타임설정부(4)에서는 집적회로에 실장된 프로그램과 타임설정부의 설정점퍼(JP1-4)의 설정에 따라 기본적으로 10분에서 12.5분, 15분, 17.5분, 20분 등으로 구분하여 설정할 수 있으며, 설정시간의 동작이 완료되면 핀(17)을 통하여 펄스발생 차단부(5)로 출력된다.

펄스발생 차단부(5)에서는 주제어 부 및 타임 설정부(4)의 출력으로 트랜지스터(Q2)가 동작되어 브릿지 다이오드(D6)에 의하여 교류적으로 단락되어 고압발생부(1)의 컨덴서(C2)의 전압을 바이패스 시킴으로서 도 4의 c에 표시된 바와 같이 고압펄스의 발생을 중지시킨다.

쌍방향 스위칭 소자인 트라이액을 사용하여 교류의 전 싸이클에 고압펄스가 발생되게 하였기 때문에 종래 SCR를 사용하여 교류의 반파에 고압펄스를 발생케 하던 것에 비하여 보다 용이하게 고압방전 램프를 점등할 수 있다.

또 램프가 어떤 문제가 발생하여 점등되지 않는 경우, 설정된 시간후에는 자동으로 고압펄스 발생을 차단할 수 있기 때문에 전자파 장해, 램프 소켓간의 스파크 발생등의 점등회로의 전반에 걸친 불량요인을 제거하여 램프 점등회로를 보호할 수 있다.

또 램프의 정상 점등시에는 자체 차단회로에 의하여 고압펄스의 발생이 차단되고, 램프에 어떤 문제가 발생하여 점등되지 않을 때는 타이머가 내장된 차단회로에 의하여 고압발생이 차단되는 이중적 기능에 의하여 고압방전 램프의 안정기의 이그나이터의 기능이 보다 향상되어 종래의 것에 비하여 보다 안전하고 편리하게 오래 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims

고압방전 램프의 안정기에 있어서, 쵸크 트랜스(CHOKE TRANS)의 탭(Tap)전위에 연결된 컨덴서(C1)와, 쌍방향 스위칭소자인 트라이액(Q1)과, 트라이액(Q1)의 게이트 에 연결된 다이액(D1),저항(R1)(R2) 및 컨덴서(C2)로 구성되어, 트라이액의 스위칭 작동으로 쵸크 트랜스의 역기전력을 유기하여 2차 코일측에 고압펄스를 발생하게 된 고압펄스 발생부(1)와,

탭(Tap)도선에 연결된 정류 다이오드(D3),저항(R5)(R7), 제너 다이오드 (D4), 컨덴서(C3)(C4)로 구성되어, 탭(Tap)전위의 교류를 직류로 변환하여 타이머 제어부에 필요한 전압을 공급하는 전압안정화부(2)와,

저항(R8)(R9)과 다이오드(D5), 컨덴서(C5)와 고주파 발진소자(X1)으로 구성되어 4MHz의 고주파를 발진하여 주제어부및 타임설정부를 초기화하여 타임 동작을 개시토록하는 발진및 초기화부(3)와,

주기능을 수행하는 프로그램이 실장된 반도체 집적회로(IC31)(IC32) (IC33)(IC34)(IC41)(IC42)로 구성되고 집적회로(IC41)의 핀(6,7,8,9)에 타임설정 점퍼(JP1,2,3,4)가 저항(R13)(R14)(R15)(R16)과 함께 연결되어 램프의 종류에 적합한 동작시간을 설정하여 펄스발생 차단부의 동작을 제어하게 된 주제어부 및 타임 설정부(4)와,

트랜지스터(Q2)와 브릿지 다오드(D6)로 구성되어 베이스 저항(R10)(R11)측에 상기 주제어부 및 타임설정부(4)과 핀(17)으로 연결되고 브릿지 다이오드(D6)는 상기 고압펄스 발생부(1)의 점호용 컨덴서(C2)의 양단에 연결된 펄스발생 차단부(5)로 구성하여서,

고압방전 램프의 점등전압을 공급한 다음 설정된 시간후에 주제어부 및 타임 설정부(4)의 출력에 따라 펄스차단부(5)의 브릿지 다이오드(D6)가 교류적으로 단락되어 트라이액(Q1)의 점호용 컨덴서(C2)의 전압을 브릿지 다이오드(D6)로 바이패스하여 트라이액(Q1)의 고압펄스발생 동작을 정시시키는 것을 특징으로 하는 고압방전 램프용 안정기의 타이머가 내장된 이그나이터.