KR200187562Y1 - 형광등용 전자식 스타터 - Google Patents

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Abstract

안정기, 형광등, 입력 무극성 판별부, 점등 판별 검출부, 예열 구동부, 펄스 발생부로 구성되는 형광등 점등장치로서; 상기 무극성 판별부는 입력 전원을 인가받고, 다수개의 다이오드로 구성되며, 상기 예열 구동부 및 상기 펄스 발생부로 분압을 시키며; 스위칭용 전계효과 트랜지스터로 구성되는 상기 예열 구동부는 상기 무극성 판별부로 부터 전압을 인가받아 형광등의 점등에 필요한 예열전류를 제어하며; 상기 펄스 발생부는 SCR을 포함하며, 상기 예열 구동부로부터 전류를 인가받아 제 1 동작에 의해 상기 SCR의 작동에 의해 상기 예열 구동부의 전계효과 트랜지스터의 동작을 제어하여 상기 안정기의 높은 펄스에 의해 상기 형광등을 점등시키며; 상기 제 1 동작에 의해 형광등의 양단 전압을 검지하여 형광등의 점등상태를 확인하며, 형광등이 점등되지 않으면 상기 펄스 발생부의 SCR을 차단하는 트랜지스터를 포함하며, 상기 예열 구동부의 전계효과 트랜지스터를 가동시켜 제 2 동작을 하게끔 하는 점등 판별부를 포함하는 형광등 점등장치에 있어서; 반복적인 제 1 및 제 2 동작에 의해 상기 예열구동부에서 발생하는 열을 검지하는 온도 검출부를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 형광등 점등장치에 관해 개시하고 있다.

Description

형광등용 전자식 스타터{electric starter for fluorescent lamp}
본 고안은 조명장치에 관한것으로 더욱 상세하게는 형광등 점등장치에 쓰이는 형광등용 스타터에 관한 것이다.
종래의 형광등 안정기로는 스타트시과 래피드식의 안정기가 실용화되어 있으나, 도 1의 스타트식 방식의 안정기는 스타트 전구(2)와 코일을 철심 1개에 감아 구성된 초크코일(4)을 사용하고 있으며, 도 2의 래피드식 안정기 방식의 경우는 코일 2개를 철심 1개에 감아 구성된 초크코일(6) 사용하고 있다.
상기 도 1의 스타트식 방식의 안정기는 스타트 전구를 사용함으로 인해서, 형광등 점등시 스타터로 사용되는 글로우 스타트 전구(2)의 동작시간이 2 내지 3초 이상 걸리므로 점등시간이 길어지고, 스타트 전구(2)가 반응하는 2 내지 3초 동안 점등되지 않고 전기를 소비하는등의 소비전력의 과다로인한 문제점이 있다.
또한, 상기 도 2의 래피드식 방식의 안정기는 L1과 L2의 유도작용이 서로 자유롭지 못하여 자기유도작용 효율이 떨어지므로, 성능은 30%선을 넘지 못하며, 점등 시간이 길고, 입력전압이 정격전압보다 부족하면 점등되지 않는 일이 발생하게되며, 항상 필라멘트 트랜스에 의하여 필라멘트를 가열하고 있는 상태에서 형광등 전극 양단에 공급되는 전압도 승압하여 사용함으로 인해 순간 점등은 이루어지나, 과다한 전력을 소모하는 결과를 초래할 뿐만 아니라 항상 필라멘트를 가열함으로서 형광등의 수명을 단축시키는 결함이 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위해 트랜지스터를 이용한 전자식 안정기가 개발되고 있다.
이와 같은 전자식 안정기는 먼저 고속 점등을 위한 고압펄스를 얻기 위해 전원 전압이 안정기 및 방전등의 필라멘트 통하여 회로 단자간에 반도체 스위칭 소자를 다수개 연결하고, 여기에 온도 가변저항과 다이오드를 직렬 연결시키고, 다이오드에 콘덴서를 병렬로 접속시킨 구성으로 이루어진 발명이 대한민국 특허 공고 제 83-986호에 개시되어 있다.
그러나, 상기 전자식 안정기 방식은 고속의 형광등 점등은 가능하게 될지라도 전력의 절감은 상기 래피드식 형광등에 비하여 크게 개선되는 것은 아니고, 또한 형광등의 수명 연장, 온도차에 따른 점등 불균일의 안정화를 통한 시력 보호등의 문제를 극복하기 위한 수단은 개시되어 있지 않다.
다시 설명하면, 형광등이 주위의 영향, 즉, 온도, 습도, 형광등의 특성 등의 외부인자에 의해 점등되지 않으면 상기 전자식 안정기는 형광등의 양단에 전압을 검지하여 램프의 점등상태를 확인한다. 만약, 형광등 램프가 점등되지 않으면 반복적인 방전펄스를 주기적으로 램프에 인가하여, 램프의 점등을 재차 시도하게 되고, 형광등이 완전히 점등할 수 있도록 한다. 이 때, 전자식 안정기 내부에는 열이 발생하게 되고, 상기 전자식 안정기의 수명을 단축시키는 요인이 된다. 따라서, 고장이 많고, 형광등의 수명을 크게 단축시키는 결점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 본 고안은 형광등에 사용되는 스타터의 수명을 연장하도록 하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 고안의 목적은 안정기와 램프의 안정된 전원구성 및 형광등의 특성을 유지하는 것이다.
그리고, 본 고안은 형광등의 수명을 연장하는 것이다.
도 1은 종래의 형광등에 쓰이는 일반 스타트식 형광등 점등장치의 회로도.
도 2는 종래의 형광등에 쓰이는 래피드 스타트식 형광등 점등장치의 회로도
도 3은 본 고안에 따른 형광등의 점등장치의 블록도
도 4는 본 고안에 따른 반도체 스타트식 형광등 점등장치의 회로도.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 고안은 안정기, 형광등, 점등 판별 검출부, 예열 구동부, 펄스 발생부로 구성되는 형광등 점등장치로서; 스위칭용 전계효과 트랜지스터로 구성되는 상기 예열 구동부는 전압을 인가받아 형광등의 점등에 필요한 예열전류를 제어하며; 상기 펄스 발생부는 SCR을 포함하며, 상기 예열 구동부로부터 전류를 인가받아 제 1 동작에 의해 상기 SCR의 작동에 의해 상기 예열 구동부의 전계효과 트랜지스터의 동작을 제어하여 상기 안정기의 높은 펄스에 의해 상기 형광등을 점등시키며; 상기 제 1 동작에 의해 형광등의 양단 전압을 검지하여 형광등의 점등상태를 확인하며, 형광등이 점등되지 않으면 상기 펄스 발생부의 SCR을 차단하는 트랜지스터를 포함하며, 상기 예열 구동부의 전계효과 트랜지스터를 가동시켜 제 2 동작을 하게끔 하는 점등 판별부를 포함하는 형광등 점등장치에 있어서; 반복적인 제 1 및 제 2 동작에 의해 상기 예열구동부에서 발생하는 열을 검지하는 온도 검출부를 더욱 포함하여, 상기 예열구동부의 온도가 높으면 상기 온도 검출부는 상기 점등판별부의 동작을 정지시켜 상기 예열구동부의 온도를 냉각하게 하고, 상기 예열구동부가 일정온도 이하가 되면 다시 상기 점등판별부를 작동시키는 것을 특징으로 하는 형광등용 반도체 스타터를 개시하고 있다.
이하, 본 고안의 실시예에 따른 구성과 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 고안의 실시예에 따른 형광등의 블록도로서 전원이 인가되는 입력부, 입력 무극성 판별부(102), 점등 판별부(104), 예열 구동부(108), 펄스 발생부(106), 온도 검출부(110) 등으로 구성된다.
상기 입력 부극성 판별부(102)에서는 입력 전압을 극성없이 사용할 수 있도록 하여 생산성을 향상 시킬 수 있다. 즉, 종래의 형광등 점등장치에서 안정기의 설치는 전문가 내지는 그 분야의 기술을 이해하는 사람만이 가능하였으나, 상기 입력 무극성 판별부(102)의 설치로 인해 비전문가 내지는 일반인이 상기 형광등 점등장치의 조립 및 설치가 가능하도록 하였다.
그리고, 상기 점등 판별부(104)는 형광등의 양단에 인가된 전압을 감지하여 램프의 점등 상태를 확인한다. 또한, 상기 예열 구동부(108)는 형광등의 점등에 필요한 예열 전류를 발생하는 역활을 하며, 상기 펄스 발생부(106)는 상기 예열 구동부(108)에서 발생된 예열 전류가 회로내에 흐르면 안정기의 인덕턴스에 높은 방전 펄스가 발생하게 되고, 이 방전 펄스에 의해 형광등은 점등하게 된다. 이 때, 형광등이 점등하지 않으면 형광등 양단에 전압을 검지하여 예열구동부(108)를 반복하여 방전 펄스를 주기적으로 발생시켜 형광등을 완전히 점등할 수 있도록 해준다.
상기 온도 검출부(110)는 회로 내에 주기적으로 방전펄스가 발생하면 예열 구동부(108) 및 점등 판별부(104)에서 발열되어서 예열 구동부(108)의 스위칭 소자가 파손되므로 이를 보호하기 위하여 일정한 온도로 유지하기 위한 회로이다.
상술한 본 고안에 따른 형광등 전자식 스타터(112)의 동작을 도 4의 본 고안에 따른 전자식 스타터의 회로도를 참조하여 자세히 설명한다.
도 4는 본 고안에 따른 전자식 스타터(112)의 회로 구성을 도시한 회로도이다.
동작을 살펴보면, 입력 전원에서 스위치 SW1이 닫히면 형광등(50)과 반도체 스타터(112)에 전원 전압이 인가된다. 인가된 전원 전압은 입력 무극성 판별부(102)의 다이오드 D1내지 D5을 통해 펄스 발생부(106)의 저항 R4및 예열 구동부(108)의 저항 R7에 분압되고, 상기 예열구동부(108)의 전계효과 트랜지스터(Field Effect Transistor ; 이하 FET라 한다) Q2의 게이트 단자에 문턱전압 이상의 전압이 인가되는 순간 FET의 드레인/소스간은 채널이 형성되어 전기적인 도통이 일어나게 되고, 상기 채널에 의해 형광등(50)의 점등에 필요한 예열전류가 흐르게 된다.
이 때, 예열전류의 경로는 다음과 같다.
전원 -> 안정기(100) -> 형광등(50)의 필라멘트 저항(Rf1) -> 입력 무극성 판별부(102)의 다이오드 D1∼ D4및 펄스 발생부(106)의 다이오드 D5-> 예열 구동부(108) FET의 소스/드레인간 채널 -> 무극성 판별부의 다이오드 D1∼ D4-> 형광등(50)의 필라멘트 저항(Rf2) -> 전원
방전 펄스의 발생은 FET의 게이트에 전압이 인가되면 상기 FET는 온(ON) 상태가 되며, 이 때, 드레인/소스는 통전이 일어나게 되고, 상기 FET의 드레인/소스를 통과한 전압은 R3, C1에 의해 전류가 D6을 통하여 SCR의 게이트 까지 도달되는 순간까지 지연되면 SCR의 에노드와 캐소드간은 도통된다.
상기 SCR이 도통되는 순간 FET의 게이트 전압은 SCR의 에노드/캐소드로 흐르게 되고 FET의 게이트 전압은 문턱전압 이하고 강하하게 되어 FET는 동작을 멈추게 된다. 따라서, FET의 드레인/소스간을 흐르던 예열전류는 순간 멈추게 되고, 안정기(100)의 인덕턴스에 높은 방전펄스가 발생하게 되어 형광등(50)은 점등하게 된다.
만약, 형광등이 주위의 영향, 즉, 온도, 습도, 형광등의 특성에 의해 점등되지 않으면 점등판별 검출부(104)가 작동하게 된다. 즉, 상기 점등판별 검출회로(104)는 형광등 양단의 전압을 감지하여 램프의 점등상태를 확인한다. 이 때, 램프가 점등되지 않으면 ZD1, R2, R5의 분압된 전압이 트랜지스터 Q1의 베이스 전압이 형성되어 Q1의 베이스에 전류가 흐르게 되고, Q1은 도통된다. 그리고, SCR의 게이트에 흐르던 전류는 Q1의 컬렉터, 이미터, R6으로 흐르게 되어 SCR을 차단시킨다. 상기와 같은 동작에 의해 다시 FET의 게이트에 문턱전압 이상의 전압이 인가되어 FET의 드레인/소스간의 채널이 형성되어 예열전류는 흐르게 된다.
상술한 동작을 반복하여 방전 펄스를 주기적으로 발생시켜 형광등이 완전하게 점등할 수 있도록 해준다. 최종적으로 형광등이 점듬되면 판별회로(104)는 동작을 멈추게 되고, 반도체 스타터(112)는 개방상태로 전환된다.
그리고, 형광등이 주위의 온도, 습도, 램프의 수명 말기에 점등되지 않는 경우에는 지속적인 펄스 전압 발생으로 인해, 스타터의 R1및 스위칭 소자인 FET에 의해 많은 양의 열이 발생된다. 이 때, 스위치 소자인 FET의 파손이 우려되므로, 이를 보호하고 스타터의 수명 및 내구성을 향상 시키고, 스타터(112) 내부를 일정한 온도로 유지시키면서 지속적인 펄스 발생으로 형광등 점등을 향상시키기 위해 온도검출부(110)을 설치한다.
즉 온도 검출부(110)는 열이 많이 발생하는 예열 구동부(108)의 C 지점의 온도를 검출하여, 만약 C 지점의 온도가 상승하면 Q1의 베이스 전압을 떨어뜨려 전류가 흐르지 못하도록 하여 스타터(112)를 개방상태로 유도한다. 이로 인해 C 지점의 온도는 감소하고, 다시 예열전류를 발생하여 형광등을 점등시키게 된다.
본 고안에 따른 상기 온도 검출부는 온도 감지 센서인 서미스터(thermister ; TH)와 캐패시터(C2)로 구성된다. 상기 온도 검출부(110)의 동작은 다음과 같다.
C 지점의 온도가 증가하면 서미스터(TH)의 저항은 감소하고 바이어스 전압의 변동에 의해 상기 트랜지스터 Q1의 동작을 정지시키므로서 온도를 낮추는 역할을 하게 된다. 이후, C 지점의 온도가 냉각되면 상기 온도 검출부(110)의 서미스터(TH)는 저항이 증가하고, 다시 작동하고 바이어스 전압을 변동시켜 상기 트랜지스터 Q1을 활성화 시킴으로서 형광등의 점등을 다시 시도하게 된다.
상기 온도 검출부(110)는 서미스터(TH) 이외의 온도 검출소자를 이용해도 무방하다.
상술한바와 같은 본 고안에 따른 실시예로 형광등 스타터 회로를 구성하면 반도체 스타터에서 발열이 우려되는 소자의 온도를 검출하여 스타터를 제어함으로서 항상 일정한 온도를 유지할 수 있으며, 스타터의 수명을 연장할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 고안에 따른 반도체 스타터는 입력 무극성 판별회로를 형성함으로서, 안정기와 램프의 연결시 항상 안정된 전원구성 및 특성을 유지할 수 있고, 조립을 쉽게할 수 있는 장점이 있다.

Claims (1)

  1. 안정기, 형광등, 점등 판별 검출부, 예열 구동부, 펄스 발생부로 구성되는 형광등 점등장치로서;
    스위칭용 전계효과 트랜지스터로 구성되는 상기 예열 구동부는 전압을 인가받아 형광등의 점등에 필요한 예열전류를 제어하며;
    상기 펄스 발생부는 SCR을 포함하며, 상기 예열 구동부로부터 전류를 인가받아 제 1 동작에 의해 상기 SCR의 작동에 의해 상기 예열 구동부의 전계효과 트랜지스터의 동작을 제어하여 상기 안정기의 높은 펄스에 의해 상기 형광등을 점등시키며;
    상기 제 1 동작에 의해 형광등의 양단 전압을 검지하여 형광등의 점등상태를 확인하며, 형광등이 점등되지 않으면 상기 펄스 발생부의 SCR을 차단하는 트랜지스터를 포함하며, 상기 예열 구동부의 전계효과 트랜지스터를 가동시켜 제 2 동작을 하게끔 하는 점등 판별부를 포함하는 형광등 점등장치에 있어서;
    반복적인 제 1 및 제 2 동작에 의해 상기 예열구동부에서 발생하는 열을 검지하는 온도 검출부를 더욱 포함하여, 상기 예열구동부의 온도가 높으면 상기 온도 검출부는 상기 점등판별부의 동작을 정지시켜 상기 예열구동부의 온도를 냉각하게 하고, 상기 예열구동부가 일정온도 이하가 되면 다시 상기 점등판별부를 작동시키는 것을 특징으로 하는 형광등용 반도체 스타터.
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