KR200195503Y1 - 고장 표시기능을 갖는 저전압 나트륨등용 안정기 회로 - Google Patents

Abstract

고장표시기능을 갖는 저전압 나트륨등용 안정기회로를 개시한다. 안정기회로는 교류전압을 입력받아 노이즈를 제거하고 역률을 개선하여 출력하는 필터부와, 필터부에서 출력되는 교류전압을 직류전압으로 정류하는 정류부와, 직렬 연결된 한 쌍의 캐패시터를 통해 정류부의 출력전압을 충전함과 동시에 한 쌍의 캐패시터의 충전전압을 하프브릿지 인버터 방식으로 결합된 한 쌍의 스위칭회로를 통해 번갈아 방전시키는 하프브릿지 인버터부와, 하프브릿지 인버터부의 스위칭동작을 트리거시키기 위한 트리거부와, 한 쌍의 스위칭회로 사이에 개재되어 각 스위칭회로를 통해 출력되는 방전전류의 주파수성분중 기본 주파수성분만을 통과시키는 대역통과필터부와, 대역통과필터부를 통과한 방전전류에 의해 나타나는 1차측 전압을 나트륨등의 구동에 필요한 레벨로 변압시켜 출력하는 출력변환부와, 출력변환부와 자기적으로 결합되어 출력변환부가 나트륨등의 구동에 필요한 정상적인 전압을 제공하지 못할 때 이를 고장상태로 표시하는 고장표시부를 구비한다. 종래에 비해 회로구성이 간단하며, 고장표시부의 표시상태에 따라 고장부위를 쉽게 파악할 수 있어 고장 해결을 위한 노력과 시간을 절감할 수 있다.

Description

고장 표시기능을 갖는 저전압 나트륨등용 안정기 회로 {ballast circuit with error-displaying function for low voltage natrium lamp}

본 고안은 저압 나트륨등용 안정기회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 고장 표시기능을 갖는 저압 나트륨등용 안정기회로에 관한 것이다.

저압 나트륨등을 점등시키기 위해서는 안정기회로를 채용한다. 저압 나트륨등용 안정기회로의 예는 지금까지 여러 가지 다양하게 알려져 있다. 그러나, 종래의 저압 나트륨등용 안정기회로는 그 자체의 구성이 비교적 복잡하여 필요 부품이 많다는 단점이 있다.

한편, 저압 나트륨등과 관련하여 잠재적인 고장 요소는 방전등 그 자체일 수도 있고, 그 전단의 안정기회로나 전원 등이 될 수도 있다. 그런데, 일반적으로 저압 나트륨등 그 자체에 이상이 생긴 경우는 물론이고 전원이나 안정기 회로에 이상이 있는 경우라 하더라도 별도의 고장 확인 수단을 갖추지 않는 한 외부적으로는 주로 방전등이 정상적으로 켜지지 않는 것으로 나타난다.

그러므로 방전등에 이상 현상이 발견된 경우 고장 점검을 하게 되는데, 이 때 고장 부위가 어느 곳인지 식별할 수 없으므로 적절한 점검장비를 이용하여 고장 유무를 점거하게 된다. 고장 점검의 대상도 방전등에 국한되는 것이 아니라 안정기와 전원 부위를 모두 체크해야 할 뿐만 아니라 특히 안정기를 체크하기 위해서는 안정기를 분해하여 각 요소별로 일일이 체크해야 하는 등의 번거로움과 시간낭비를 초래케 한다.

따라서, 위와 같은 문제점을 극복하기 위해, 본 고안은 램프에 제공되는 출력전압의 이상 유무를 외부로 표시해주므로써 램프의 고장인지 혹은 안정기회로나 전원부의 고장인지를 쉽게 구별할 수 있는 고장 표시기능을 갖추면서도 회로의 구성이 간단한 저압 나트륨등용 안정기 회로를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 저전압 나트륨등용 안정기 회로의 구성을 도시한다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 필터부

20: 정류부

30: 하프브릿지 인버터부

35: 대역통과필터부

40: 트리거회로부

50: 출력변환부

60: 이상표시부

상기 목적을 달성하기 위해, 본 고안에 의한 저압 나트륨등용 안정기회로는,

입력단을 통해 교류전압을 입력받아 노이즈를 제거하고 역률을 개선하여 출력하는 필터부;

상기 필터부에서 출력되는 교류전압을 직류전압으로 정류하는 정류부;

직렬 연결된 한 쌍의 캐패시터를 통해 상기 정류부의 출력전압을 충전함과 동시에, 상기 한 쌍의 캐패시터의 충전전압을 하프브릿지 인버터 방식으로 결합된 한 쌍의 스위칭회로를 통해 번갈아 방전시키는 하프브릿지 인버터부;

상기 하프브릿지 인버터부의 스위칭동작을 트리거시키기 위한 트리거부;

병렬 연결된 제1 변압기(T1)와 캐패시터(C5)가 상기 한 쌍의 스위칭회로 사이에 개재되어, 상기 각 스위칭회로를 통해 방전전류를 입력받아 기본 주파수대역의 성분만을 통과시키는 대역통과필터부;

상기 대역통과필터부를 통과한 방전전류에 의해 나타나는 1차측 전압을 저압 나트륨등의 구동에 필요한 레벨로 변압시켜 상기 저압 나트륨등에 접속되는 출력포트로 제공하는 출력변환부; 및

상기 출력변환부와 자기적으로 결합되어 상기 출력변환부가 상기 저압 나트륨등의 구동에 필요한 정상적인 전압을 제공하지 못할 때 이를 고장상태로 표시하는 고장표시부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 고안을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 저전압 나트륨등용 안정기 회로의 구성을 도시한다. 안정기 회로는 크게, 필터부(10), 정류부(20), 하프브릿지 인버터부(30), 대역통과필터부(35), 트리거부(40), 출력변환부(50) 그리고 고장표시부(60)로 구성된다.

필터부(10)는 입력포트(BK, WH)에 1차 및 2차 권선이 각각 연결된 코일(L1)과, 상기 코일(L1)의 양측 권선에 병렬 접속된 캐패시터(C1), 그리고 상기 캐패시터(C1)의 양측 전극에 병렬로 연결되는 두 개의 직렬결합 캐패시터(C2A, C2B)를 포함한다. 그리고, 두 캐패시터(C2A, C2B)의 접속노드는 접지 된다. 바람직하게는 입력포트(BK, WH)와 필터부(10) 사이에 서지전압 또는 과전압에 대한 안정기회로의 보호를 위한 베리스터(V1)나 퓨즈(FUSE)가 더 배치된다.

정류부(20)는 4개의 다이오드(D1-D4)를 이용하여 전파정류 브리지회로를 구성하고 그 입력포트는 필터부(10)의 출력포트에 연결된다.

하프브릿지 인버터부(30)는 정류부(20)의 양 출력단 사이에 직렬 연결된 제1 및 제2 캐패시터(C3A)(C3B)와, 캐소드와 에미터가 상기 제1캐패시터(C3A)와 상기 대역통과필터부에 각각 연결되는 제1 바이폴라트랜지스터(Q1)와, 에미터와 캐소드가 상기 제2캐패시터(C3B)와 상기 대역통과필터부에 각각 연결되는 제2 바이폴라트랜지스터(Q2)와, 상기 제1 및 제2 바이폴라트랜지스터(Q1)(Q2)에 베이스 구동전압을 번갈아 가며 제공하는 베이스구동부, 그리고 상기 제1 및 제2 바이폴라트랜지스터(Q1)(Q2) 각각의 에미터단에서 컬렉터단으로 전류 프리휠링 경로를 제공하는 제1 및 제2 프리휠링다이오드(D7)(D8)를 포함하여 구성된다.

특히, 상기 베이스구동부는 바람직하게는 상기 제1 바이폴라트랜지스터(Q1)의 베이스단에 연결된 저항(R3)과, 상기 제1 바이폴라트랜지스터(Q1)의 컬렉터와 베이스단에 양단이 연결된 저항(R1)과, 상기 저항(R3)에 병렬연결된 다이오드(D8)와, 상기 제2 바이폴라트랜지스터(Q2)의 베이스단에 연결된 저항(R4)과, 상기 저항(R4)에 병렬 연결된 다이오드(D9)와, 1차권선(T2-1)의 양단이 상기 저항(R3)과 상기 제1 바이폴라트랜지스터(Q1)의 에미터단에 연결되며 2차권선(T2-2)의 양단이 상기 저항(R4)과 상기 제2 바이폴라트랜지스터(Q2)의 에미터단에 연결되는 제2 변압기를 포함하여 구성된다.

대역통과필터부(35)는 병렬 연결된 변압기(T1)와 캐패시터(C5)가 상기 한 쌍의 스위칭회로, 보다 구체적으로는 제1 및 제2 바이폴라트랜지스터(Q1, Q2) 사이에 개재되며, 상기 변압기(T1)는 그 양측 권선이 공통 접속되어 출력변환부(50)에 연결된다.

트리거부(40)는 상기 제2 캐패시터(C3B)의 양단에 연결된 직렬결합의 저항(R2)과 캐패시터(C4), 상기 저항(R2)과 상기 캐패시터(C4)의 접속노드와 상기 제2 바이폴라트랜지스터(Q2)의 베이스단 사이에 개재되는 다이액(DIAC), 상기 다이액(DIAC)과 상기 제2 바이폴라트랜지스터(Q2)의 컬렉터단 사이에 개재된 다이오드(D5)를 포함하여 구성된다.

출력변환부(50)는 상기 대역통과필터부의 상기 제1 변압기(T1)의 양측 권선의 공통 접속노드와 상기 제1 및 제2 캐패시터(C3A)(C3B)의 접속노드 사이에 캐패시터(C6)와, 상기 출력포트에 연결되는 캐패시터(C6)와, 1차권선(T2-4)이 상기 캐패시터(C6)에 병렬 접속되고, 2차권선(T2-3)이 상기 캐패시터(C6)를 통해 상기 출력포트에 연결되는 제3변압기(T2-4, T2-3)를 포함하여 구성된다.

바람직한 일 실시예에 따르면, 고장표시부(60)는 상기 출력변환부(50)의 변압기(T2-3, T2-4)와 자기적으로 결합된 변압기코일(T2-5)과, 상기 변압기코일(T2-5)의 일측에 애노드가 연결된 다이오드(D12)와, 상기 다이오드(D12)의 캐소드에 연결된 전압분배용 저항쌍(R7, R8)과, 상기 저항(R8)에 각각 병렬로 연결된 충전캐패시터(C8), 제너다이오드(ZD) 및 발광다이오드(LED)를 포함하여 구성된다.

상기 하프브릿지회로(30)의 변압기권선(T2-1, T2-2), 상기 출력변환부(50)의 변압기권선(T2-3, T2-4) 및 고장표시부(60)의 변압기코일(T2-5)은 도시된 것처럼 자기회로를 공유하는 형태로 통합하는 것이 바람직하다.

이하에서는 이상과 같은 구성을 갖는 안정기회로의 동작을 설명하기로 한다.

입력포트(BK, WH)를 통해 교류 전원이 필터부(10)에 입력되면, 상기 교류 전원에 포함된 저역 및 고역 주파수는 코일(L1)과 캐패시터(C1)에 의해 차단되거나 캐패시터(C2A, C2B)를 통해 접지 측으로 방출되어, 정류부(20)로는 노이즈가 제거된 교류전원의 주파수대역의 순수한 교류전압이 인가된다. 그리고 코일(L1)과 캐패시터(C1)는 그 소자값을 적절히 조정하므로써 안정기회로의 역률을 개선하도록 구성할 수 있다.

정류부(20)는 필터부(10)로부터 교류전압을 입력받아 전파 정류하여 출력한다. 전파 정류된 전압은 리플성분이 조금 포함되어 있긴 하지만 거의 일정한 레벨의 직류전압이다. 전파 정류된 직류전압은 하프브릿지 인버터회로(30)의 충방전 캐패시터(C3A, C3B)를 충전시킨다.

출력포트(out1, out2)에 저압 나트륨등을 장착하고 이를 점등시키기 위해서는 우선 하프브릿지 인버터회로(30)가 트리거되어야 한다. 이를 위해, 트리거회로(40)가 먼저 작용을 한다. 구체적으로, 캐패시터(C3B)가 충전되는 것과 병행하여 약간의 시간지연을 가지면서 트리거부(40)의 캐패시터(C4)도 충전이 된다. 캐패시터(C4)의 충전전압이 다이액(DIAC)의 도통전압에 이르면 제2 바이폴라트랜지스터(Q2)에 베이스에 구동전압이 걸리게 되므로 제2 바이폴라트랜지스터(Q2)가 턴온 된다. 제2 바이폴라트랜지스터(Q2)가 턴온 되면, 제2 캐패시터(C3B)의 충전전압이 캐패시터(C6)와 변압기권선(T2-4), 변압기(T1) 및 제2 바이폴라트랜지스터(Q2)가 구성하는 폐루프를 통해 순간적으로 방전된다. 이에 의해 변압기권선(T2-3)에 전압이 유기되고 출력포트(out1, out2)에 연결된 저압 나트륨등이 예열된다.

한편, 다이액(DIAC)이 도통되면 변압기권선(T2-2)에도 캐패시터(C4)의 방전전류가 흘러 변압기권선(T2-1)에 전압을 유기 시킨다. 변압기권선(T2-1)에 유기된 전압은 제1 바이폴라트랜지스터(Q1)의 베이스에 걸려 제1 바이폴라트랜지스터(Q1)를 턴온 시키고, 이에 의해 이번에는 캐패시터(C3A)에 충전된 전압이 제1 바이폴라트랜지스터(Q1), 변압기(T1) 그리고 캐패시터(C5)와 변압기권선(T2-4)으로 구성되는 폐루프를 통해 순간적으로 방전전류를 흐르게 하여 또 한번 더 저압 나트륨등을 예열시킨다.

변압기권선 (T2-1)과 (T2-2)는 자기 결합되어 전압을 소정의 스위칭주파수로 상호 유도하면서 제1 및 제2 바이폴라트랜지스터(Q1, Q2)에 교대로 베이스 구동전압을 걸어주고 이에 따라 제1 및 제2 바이폴라트랜지스터(Q1, Q2)는 교대로 턴온된다. 이에 의해 캐패시터(C3A)와 캐패시터(C3B)는 교대로 방전을 하게 되고, 방전전류가 전달하는 전력은 출력변환부(50)를 통해 저압 나트륨등에 전달된다. 이와 같은 방전에 의해 저압 나트륨등은 점등된다.

이 과정에서 상기 대역통과필터부(35)는 제1 및 제2 바이폴라트랜지스터(Q1, Q2)를 통해 흘러 들어오는 방전전류의 성분 중에서 기본 주파수 대역의 성분만을 선택적으로 통과시키고 그 밖의 고역 혹은 저역 성분은 차단한다. 그 결과 상기 출력변환부(50)에는 기본주파수 성분을 갖는 정형화된 교류전압 파형이 전달된다.

제1 및 제2 바이폴라트랜지스터(Q1, Q2)에 각각 연결된 다이오드(D6, D7)는 각 트랜지스터가 오프될 때 변압기권선(T2-1, T2-2)에 저장된 에너지에 의해 생겨나는 역방향전류를 흘려주는 프리휠링 다이오드 역할을 한다.

한편, 고장표시부(60)의 변압기권선(T2-5)은 상기 출력변환부(50)의 변압기(T2)와 자기적으로 결합되어 있다. 따라서, 출력변환부(50)가 저압 나트륨등에 구동전압을 정상적으로 공급하고 있는 동안에는 변압기권선(T2-5)에 전압이 유기된다. 이에 의해 저항(R8)에 걸리는 전압이 캐패시터(C8)를 충전시키고 충전전압이 제너다이오드(ZD1)의 동작전압에 이르면서 발광다이오드(LED)가 온이 된다. 즉, 발광다이오드(LED)는 출력변환부(50)가 저압 나트륨등의 구동에 필요한 정상적인 전압을 제공하고 있는 때에만 발광한다.

발광다이오드(LED)는 빛을 발광하지만, 저압 나트륨등이 켜지지 않는 경우가 있을 수 있다. 발광다이오드(LED)가 켜지려면 안정기회로나 입력전원계통이 정상적인 상태이어야 하므로 이 경우는 안정기회로나 입력전원에는 이상이 없고 저압 나트륨등에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 따라서 작업자는 안정기회로나 입력전원계통을 점검할 필요 없이 저압 나트륨등만을 교체하면 되므로 고장 처리에 들어가는 노력과 시간이 크게 절감될 수 있다.

만약, 발광다이오드(LED)에 빛이 켜지지 않으면, 이는 고장표시부(60)를 비롯한 안정기회로나 입력전원계통에 고장의 원인이 있는 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 이 경우 작업자는 불가피하게 안정기회로나 입력전원계통에 고장 발생여부를 점검하여야 할 것이다. 이 때, 저압 나트륨등이 정상적으로 켜지는 경우라면 고장표시부(60) 자체의 이상을 의심해볼 수 있다.

이와 같이 고장표시부(60)는 출력변환부(50)가 저압 나트륨등의 구동에 필요한 정상적인 전압을 제공하지 못할 때 발광다이오드(LED)가 꺼지는 구성을 하므로써 고장발생 지점이 저압 나트륨등인지 아니면 입력전원계통이나 안정기회로인지를 구분해주는 역할을 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 의한 안정기회로는 종래에 알려진 저압 나트륨등용 안정기회로의 구성에 비하여 상당히 간단한 회로구성을 갖는다. 따라서, 안정기회로의 제조단가를 낮출 수 있다. 또한, 저압 나트륨등의 구동전압을 공급하는 출력포트에서 구동전압을 체크하여 이의 정상여부를 발광다이오드를 통해 시각적으로 확인할 수 있는 구성을 가지므로써, 고장부위를 나트륨등에 있는지 아니면 그 전단의 안정기회로나 입력전원계통에 있는지를 구분할 수 있도록 해준다. 이러한 고장표시기능에 의해 고장 제거에 소요되는 시간과 노력을 절감할 수 있다.

상기에서는 본 고안의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 고안의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 고안을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

1. 입력단을 통해 교류전압을 입력받아 노이즈를 제거하고 역률을 개선하여 출력하는 필터부;

   상기 필터부에서 출력되는 교류전압을 직류전압으로 정류하는 정류부;

   직렬 연결된 한 쌍의 캐패시터를 통해 상기 정류부의 출력전압을 충전함과 동시에, 상기 한 쌍의 캐패시터의 충전전압을 하프브릿지 인버터 방식으로 결합된 한 쌍의 스위칭회로를 통해 번갈아 방전시키는 하프브릿지 인버터부;

   상기 하프브릿지 인버터부의 스위칭동작을 트리거시키기 위한 트리거부;

   병렬 연결된 제1 변압기(T1)와 캐패시터(C5)가 상기 한 쌍의 스위칭회로 사이에 개재되어, 상기 각 스위칭회로를 통해 방전전류를 입력받아 기본 주파수대역의 성분만을 통과시키는 대역통과필터부;

   상기 대역통과필터부를 통과한 방전전류에 의해 나타나는 1차측 전압을 저압 나트륨등의 구동에 필요한 레벨로 변압시켜 상기 저압 나트륨등에 접속되는 출력포트로 제공하는 출력변환부; 및

   상기 출력변환부와 자기적으로 결합되어 상기 출력변환부가 상기 저압 나트륨등의 구동에 필요한 정상적인 전압을 제공하지 못할 때 이를 고장상태로 표시하는 고장표시부를 구비하는 것을 특징으로 하는 저압 나트륨등용 안정기회로.
2. 제 1항에 있어서, 상기 고장표시부는 상기 출력변환부와 자기적으로 결합된 변압기코일(T2-5)과, 상기 변압기코일(T2-5)의 일측에 애노드가 연결된 다이오드(D12)와, 상기 다이오드(D12)의 캐소드에 연결된 전압분배용 저항쌍(R7, R8)과, 상기 저항(R8)에 각각 병렬로 연결된 충전캐패시터(C8), 제너다이오드(ZD) 및 발광다이오드(LED)를 포함하여 구성되며, 상기 발광다이오드(LED)는 상기 출력변환부가 상기 저압 나트륨등의 구동에 필요한 정상적인 전압을 제공하는 때에만 발광하는 것을 특징으로 하는 저압 나트륨등용 안정기회로.
3. 제 1항에 있어서, 상기 하프브릿지 인버터부는

   상기 정류부의 양 출력단 사이에 직렬 연결된 제1 및 제2 캐패시터(C3A)(C3B);

   캐소드와 에미터가 상기 제1캐패시터(C3A)와 상기 대역통과필터부에 각각 연결되는 제1 바이폴라트랜지스터(Q1);

   에미터와 캐소드가 상기 제2캐패시터(C3B)와 상기 대역통과필터부에 각각 연결되는 제2 바이폴라트랜지스터(Q2);

   상기 제1 바이폴라트랜지스터(Q1)의 컬렉터와 베이스에 양단에 접속되는 저항(R1)과, 상기 제1 바이폴라트랜지스터(Q1)의 베이스단에 연결된 저항(R3)과, 상기 저항(R3)에 병렬 연결된 다이오드(D8)와, 상기 제2 바이폴라트랜지스터(Q2)의 베이스단에 연결된 저항(R4)과, 상기 저항(R4)에 병렬 연결된 다이오드(D9)와, 1차권선(T2-1)의 양단이 상기 저항(R3)과 상기 제1 바이폴라트랜지스터(Q1)의 에미터단에 연결되며 2차권선(T2-2)의 양단이 상기 저항(R4)과 상기 제2 바이폴라트랜지스터(Q2)의 에미터단에 연결되는 제2 변압기를 포함하여 상기 제1 및 제2 바이폴라트랜지스터(Q1)(Q2)에 베이스 구동전압을 번갈아 가며 제공하는 베이스구동부; 및

   상기 제1 및 제2 바이폴라트랜지스터(Q1)(Q2) 각각의 에미터단에서 컬렉터단으로 전류 프리휠링 경로를 제공하는 제1 및 제2 프리휠링다이오드(D7)(D8)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 저압 나트륨등용 안정기회로.
4. 제 3항에 있어서, 상기 트리거부는

   상기 제2 캐패시터(C3B)의 양단에 연결된 직렬결합의 저항(R2)과 캐패시터(C4), 상기 저항(R2)과 상기 캐패시터(C4)의 접속노드와 상기 제2 바이폴라트랜지스터(Q2)의 베이스단 사이에 개재되는 다이액(DIAC), 상기 다이액(DIAC)과 상기 제2 바이폴라트랜지스터(Q2)의 컬렉터단 사이에 개재된 다이오드(D5)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 저압 나트륨등용 안정기회로.
5. 제 3항에 있어서, 상기 출력변환부는 상기 대역통과필터부의 상기 제1 변압기(T1)의 양측 권선의 공통 접속노드와 상기 제1 및 제2 캐패시터(C3A)(C3B)의 접속노드 사이에 캐패시터(C6);

   상기 츨력포트에 연결되는 캐패시터(C6); 및

   1차권선(T2-4)이 상기 캐패시터(C6)에 병렬 접속되고, 2차권선(T2-3)이 상기 캐패시터(C6)를 통해 상기 출력포트에 연결되는 제3변압기(T2-4, T2-3)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 저압 나트륨등용 안정기회로.