KR20020060870A

KR20020060870A - 고압방전 램프용 전자식 안정기

Info

Publication number: KR20020060870A
Application number: KR1020010001945A
Authority: KR
Inventors: 이호; 김영남; 김현국
Original assignee: 두영전자 주식회사; 이호; 조득래
Priority date: 2001-01-12
Filing date: 2001-01-12
Publication date: 2002-07-19
Also published as: KR100372015B1

Abstract

본 발명의 고압방전(HID) 램프용 자려식 전자식 안정기의 램프정합부(400)는 공진용 커패시터(C12A, C12B, C13, C14 )와 인덕터(T4)를 포함하며, 인버터부(500, 500')는, 일측 권선이 공진용 인덕터(T4)와 전기적으로 접속된 드라이브 트랜스(T5)와, 드라이브 트랜스의 다른 일측 권선들의 통전 여부에 의해 온/오프되며 램프정합부의 공진회로를 트리거링하여 고주파 출력을 생성하도록 하는 트리거소자(Q1, Q2)와, 램프의 시동 시에 트리거 소자를 동작시키기 위한 시동회로(C17, R6, DIAC) 및 램프 점등 후에 시동회로의 동작을 정지시키기 위한 회로(R22, D10)를 포함하며, 파워제어부(600, 600')는, 램프로의 출력신호를 검출하는 출력검출부(T3, 710)와, 출력검출부에 의해 검출된 값과 입력전류를 비교하고 비교된 값과 입력전압을 곱하는 승산부(720)와, 승산부에서 산출된 전력값과 기준값의 비교 결과에 따라 램프의 시동 시에 드라이브 트랜스(T5)를 통해 소정의 펄스폭을 갖는 다수개의 펄스가 램프에 인가되도록 하는 펄스폭 조정부(670)를 포함한다. 따라서, 본 발명에 의하면, 램프 시동 시에 충분한 펄스폭을 갖는 고압 펄스를 수회 인가하여 HID램프의 종류에 관계없이 확실한 점등이 이루어질 수 있다.

Description

고압방전 램프용 전자식 안정기{ELECTRONIC BALLAST FOR HIGH INTENSITY DISCHARGE LAMP}

본 발명은 고압방전(High Intensity Discharge: HID) 램프용 전자식 안정기에 관한 것으로, 특히 보호회로 기능이 개선되고 원할한 시동이 가능한 자려식 전자식 안정기에 관한 것이다.

전자식 안정기는 안정기에 시동용 반도체 소자를 포함시킨 것으로, 그 스위칭 작용이나 전극 가열용 권선으로 전극을 예열하고 반도체 스위칭 작용으로 램프를 시동시키며, 점등 중에는 램프 전류 및 전극 가열용 권선에 의해 전극이 가열되는 회로방식에 사용되는 안정기로서, 자체의 LC 공진회로에 의해 발진되는 자려식과, 별도의 발진기를 사용하는 본 발명에 관한 타려식이 있다.

전자식 안정기는 재래식 안정기보다 여러 가지 장점이 있으나, 전압변동 및 서지 전압에 약하다는 문제점이 있어 반드시 보호회로를 내장하게 되어 있으며, 시동시에 대한 특별한 대책이 필요하다.

한편, 고압방전 램프는 수은등, 고압 나트륨등, 금속 할로겐등과 같이 고전압을 갖고 있으며, 튜브의 내부는 점등시 고온 플라즈마 상태로 되어 간다. 이와 같은 고압방전 조건을 조성하기 위해, 최근에는 전자식 안정기가 주로 사용되고 있는 바, 고압방전 램프용 자려식 전자식 안정기로서 PCT공개 제WO99/51066호와 같은 것이 있다.

먼저, 상기 공보의 전자식 안정기를 도1을 들어 설명한다.

도1에 도시된 바와 같은 종래의 HID 전자식 안정기는, 입력전원 공급부(1), 컨버터부(2), 인버터부(3), 출력정합부(4), 완충DC전원부(5), 파워제어부(6) 및 게이트 변압기부(7)로 이루어진다.

입력전원 공급부(1)는, 교류전원의 전압을 안정화시키도록 퓨즈(FUSE), 바리스터(ZNR), 콘덴서(C301-C303) 및 변압기(TR1)로 이루어지며, 전원전압을 안정화시킨다.

입력전원 공급부에서 안정화된 교류전압은 다음 단의 컨버터부(2)로 인가되어, 브리지 다이오드(D301-D304)에 의해 정류되며, 초크코일(TR2) 및 콘덴서(C304)에 의해 평활화되고, 정류된 DC전류가 다음 단인 인버터부(3)로 인가된다.

인버터부(3)는, 정류된 DC전원이 인가되는 제1 및 제2 스위칭 트랜지스터(K1, K2), 정류된 DC 전원에 의해 충전된 전압을 다이악에 인가하여 다이악(D311)을 턴온하기 위한 제2 콘덴서(C313) (다이악이 턴온되면 스위칭 트랜지스터(K2)도 턴온됨), 게이트 변압기(TR5)에 의해 검출된 공진신호가 인가되는 제1 및 제2 게이트 파형정형 집적회로(IC1, IC2)로 이루어진다. 즉, 램프의 시동시에,제2 콘덴서(C313)에 충전된 전압에 의해 다이악(D311)이 턴온되면, 제2 스위칭 트랜지스터(K2)가 스위칭되며, 자유공진신호가 출력정합부(4)로 여기된다. 그리고 게이트 변압기(TR5)가 공진회로의 신호를 검출하여 제1 및 제2 게이트 파형정형 집적회로(IC1, IC2)로 인가한다. 다시 상기 집적회로는, 게이트 보호 제너 다이오드 내의 제어전압을 전압원 및 전류원으로 통과시키기 위해 인가된 신호를 제1 스위칭 트랜지스터(K1)의 게이트로 인가하며, 반사신호 전압이 증가할 때까지 상기 게이트로 포지티브 게이트 전압 신호를 인가하며, 상기 전압이 감소할 경우에는 게이트 상의 전위가 게이트 변압기(TR5) 상의 전위보다 더 높음에 따라 제1 트랜지스터를 턴온하여, 게이트 전위를 네가티브 게이트 전위로 감소시켜 전압원의 전위에 다다르게 하는 바, 제1 및 제2 스위칭 트랜지스터가 반사신호와 동기되어 스위칭되므로, 그 출력이 공진을 일으켜 연속적으로 발진하게 된다. 저항 R302 및 R303은 다이악(D311) 및 콘덴서(C313)와 함께 초기신호 생성장치로 사용되며, 저항 R304 및 다이오드 D312는 초기신호 생성을 제거한다. 콘덴서 C311 및 C312는 스위칭 트랜지스터(K1, K2)의 전압상승율을 억제한다.

출력정합부(4)는, 시정수를 결정하는 공진 코일(TR4)과 제1 내지 제3 공진콘덴서(C307-C309), 및 튜브 전압과 매칭되는 권선비를 갖고(전압이 높을 때에 권선비는 높다) 출력이 공진 상태에 있지 않을 때에 생성된 반사파워를 완충DC전원부(5)로 되돌리는 출력변압기(TR3)를 갖는다.

완충DC전원부(5)는, 출력정합부(4)로부터 생성된 반사 파워를 입력하는 제1 및 제2 다이오드(D307, D308), 입력 전력이 충전되어 DC전압의 리플성분을 감소시키는 제3 및 제4 콘덴서(C305, C306), DC전압이 로우 레벨에 있는 상태에서 제1 및 제2 다이오드를 통해 제3 및 제4 콘덴서로 충전전압을 보상하기 위한 제3 및 제4 다이오드(D305, D306)로 이루어진다.

파워제어부(6)는, 제1 연산증폭기(U2), 제1 저항기(R315), 제2 연산증폭기(U1), 제2 저항기(R307) 및 제3 저항기(R306)를 포함한다. 그리고, 제1 연산증폭기(U2)는, 출력제어 집적회로(IC3) 내에서 제1 DC전류 검출저항기(R301)로부터 검출된 값과 제2 및 제3 DC전압 검출저항기(R308, R309)로부터 검출된 값을 곱한 값으로 제2 전류원(A2)을 제어함으로써, 최종적으로 게이트 변압기(TR5)의 전류를 제어한다. 상기 제어된 전류는 제1 저항기(R315)에서 전압으로 바뀌게 되며, 제2 연산증폭기(U1)는 상기 전압을 기준 전압과 연산한다. 상기 연산된 결과는 제2 저항기(R307)로 출력되는 바, 출력된 값은 제3 저항기(R306)에서 파워 설정값으로서 설정되어, 제1 연산증폭기(U2)로 입력된다.

또한, 파워제어부(6)는, 제1 비교기(U3), 제4 저항기(R311), 제2 비교기(U4), 제5 저항기(R314), 제1 스위치(SW1) 및 제3 비교기(U5)를 더 포함한다. 그리고, 제1 비교기(U3)로 온도센서의 검출값이 입력되며, 제4 저항기(R311)에 의해 제1 비교기(U3)의 비교값이 설정된다. 만약, 검출온도가 제1 비교기(U3)에서의 설정값보다 더 높을 경우 제1 연산증폭기(U2)의 출력이 차단된다. 또한, 광센서의 검출값이 제2 비교기(U4)로 입력되며, 제5 저항기(R314)에 의해 제2 비교기(U4)의 비교값이 설정되며, 검출된 외부조도가 제2 비교기(U4)에서의 설정값보다 더 높을 경우 제1 연산증폭기(U2)의 출력이 차단된다. 또한, 제1 스위치(SW1)의 신호가입력되면, 제1 연산증폭기(U2)의 출력 차단이 제거된다. 아울러, 제2 전류원(A2)에서 제어된 전류값이 제1 저항기(R315)에서 전압으로 변경되는 바, 상기 전압값이 제3 비교기(U5)에 의하여 기준전압과 비교되어, 만약 큰 양의 전류가 흐르면 제1 연산증폭기(U2)의 출력이 차단된다.

더구나, 파워제어부(6)는, 램프가 소망의 재점등 시간 내에 점등되지 않을 경우 제1 연산증폭기의 출력을 차단하는 타이머, 상기 시간을 설정하는 시정수를 결정하는 제6 저항기(R316)와 제5 콘덴서(C315), 및 전원전압이 작은 경우 제1 연산증폭기의 출력을 차단하는 과소전압 차단기를 더 포함한다.

게이트 변압기부(7)의 게이트 변압기(TR5)는, 출력정합부(4)에서의 공진신호를 검출하여 제1 및 제2 게이트 파형정형 집적회로(IC1, IC2)로 검출된 신호를 인가한다.

따라서, 이상의 종래기술에 의하면, 초기에 인버터부(3)의 초기시동부(C313, D311, R302, R303)에 의해 스위칭 트랜지스터(K2)가 스위칭되어 출력정합부(4)의 공진회로(C307-C309, TR4)의 자유공진이 개시되고, 시동이 이루어지면 초기신호는 초기신호 제거부(R304, D312)에 의해 제거되며, 출력정합부는 개시된 공진주파수로 계속하여 공진을 하면서 램프를 점등시킨다.

그리고, 출력정합부(4)의 출력이 공진 상태에 있지 않을 때에 생성된 반사파워는 완충DC전원부(5)의 제1 및 제2 다이오드(D307, D308)에 의해 제3 및 제4 콘덴서(C305, C306)로 반사되어지고, 제3 및 제4 다이오드(D305, D306)에 의해 충전전압의 보상이 이루어진다. 또한, 출력전류는 저항(R315)에 의해 검출되어, 바람직한출력전류 설정을 행하게 되며, 입력파워 검출기(R301, R308, R309, 승산기)로부터 검출된 신호와 비교되어 게이트 변압기(TR5)의 제어를 행하게 된다.

그러나, HID 램프 중에서도 시동기를 내장하고 있는 램프의 경우에는 600-800V 정도의 단펄스에 의해서도 점등이 가능하나, 시동기를 내장하고 있지 않는 메탈핼라이드등과 같이, 1.5-2kV 정도의 전압을 갖는 펄스열의 인가가 있어야 램프의 점등이 가능한 것도 있다. 더구나 시동기를 내장하고 있지 않는 메탈핼라이드등의 경우에는 펄스폭이 좁은 경우에는(일례로 5㎲ 미만) 점등이 안 되는 수도 있어, 시동시에 충분한 크기의 펄스폭을 갖는 수회의 고압펄스를 인가하여 주어야 할 경우도 있다. 상기 종래기술의 경우와 같이, 콘덴서(C313)의 충전전압만을 가지고 시동회로부(C313, D311, R302, R303)에 의한 시동을 행하는 경우에는 램프의 종류에 따라서 원할한 점등이 이루어지지 않는 경우도 있었다(도1 참조).

또한, 상기 종래기술의 경우에는, 출력신호의 정전력 기능이나 램프불능시의 회로의 보호 및 서지전압 등의 경우에 회로의 즉각적인 보호에 대한 대책이 없었다. 따라서 안정기의 보호가 충분치 못하다는 문제점이 있었다.

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명의 제1 목적은, 램프 시동시에 충분한 펄스폭을 갖는 고압 펄스를 수회 인가하여 HID램프의 종류에 관계없이 확실한 점등이 이루어질 수 있는 안정기를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 제2 목적은, 출력신호의 정전력 기능을 보다 강화하며, 램프불능시나 서지전압 등의 경우에 즉각적으로 보호기능을 발휘하는 안정기를 제공하는 것이다.

아울러, 본 발명의 제3 목적은, 입력전류의 위상을 보정하여 불필요한 발진을 방지하도록 개선을 가한 안정기를 공급하는 것이다.

아울러, 본 발명의 제4 목적은, 재점등시의 지연시간이나 재점등 시도에 대한 여유시간을 설정하는 것이 가능하도록 보호회로에 개선을 가한 안정기를 공급하는 것이다.

본 발명의 추가의 목적이나 효과는, 첨부한 도면을 참고하여 기술한 이하의 발명의 상세한 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.

도 1은 종래의 고압방전 램프용 전자식 안정기의 회로도.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 관한 고압방전 램프용 전자식 안정기의 회로도.

도 3은 도2의 드라이버 IC의 일예.

도 4는 도2의 파워제어부 IC의 일예.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 관한 고압방전 램프용 전자식 안정기의 회로도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 입력전원 공급부 2 : 컨버터부 3 : 인버터부

4 : 출력정합부 5 : 완충DC전원부 6 : 파워제어부

7 : 게이트 변압기부

100 : 입력전원 공급부 200 : 정류부

300, 300' : 완충DC전원부 400 : 램프정합부

500 : 인버터부 600, 600' : 파워제어부

610 : 레귤레이터 620 : 기준전압 발생부

630 : 입력과전압 검출부 640 : 온도검출부

650 : 재점등시간 설정부 660 : 기준전압 설정부

670 : 펄스폭 조정부 700 : 하이브리드 IC

710 : 출력검출부 720 : 승산부

730 : 이그니션 시간 제어부 740 : 드라이브 트랜스 출력조정부

750 : 가전류 검출부

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면인 전자식 안정기는, 입력 교류신호를 정류하여 직류전압을 공급하는 정류부(200)와, 상기 정류부로부터 인가되는 전압을 공급받아 주어진 공진주파수로 발진하여 램프를 점등시키는 램프정합부(400)와, 상기 정류부로부터의 정류된 전압을 인가받아 상기 램프정합부의 공진을 일으키는 인버터부(500, 500')와, 상기 인버터부를 제어하는 파워제어부(600, 600')를 포함하는 고압방전램프용 전자식 안정기로서, 상기 램프정합부(400)는, 공진용 커패시터(C12A, C12B, C13, C14 )와 인덕터(T4)를 포함하며, 상기 인버터부(500, 500')는, 일측 권선이 상기 공진용 인덕터(T4)와 전기적으로 접속된 드라이브 트랜스(T5)와, 상기 드라이브 트랜스의 다른 일측 권선들의 통전 여부에 의해 온/오프되며 상기 램프정합부의 공진회로를 트리거링하여 고주파 출력을 생성하도록 하는 트리거소자(Q1, Q2)와, 상기 램프의 시동시에 상기 트리거소자의 어느 하나를 동작시키기 위한 시동회로(C17, R6, DIAC) 및 램프 점등 후에 상기 시동회로의 동작을 정지시키기 위한 회로(R22, D10)를 포함하며, 상기 파워제어부(600, 600')는, 상기 램프로의 출력신호를 검출하는 출력검출부(T3, 710)와, 상기 출력검출부에 의해 검출된 값과 입력전류를 비교하고 상기 비교된 값과 입력전압을 곱하는 승산부(720)와, 상기 승산부에서 산출된 전력값과 기준값의 비교 결과에 따라 상기 램프의 시동시에 상기 드라이브 트랜스(T5)를 통해 소정의 펄스폭을 갖는 다수개의 펄스가 상기 램프에 인가되도록 하는 펄스폭 조정부(670)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하기로, 상기 트리거링 회로는, 초기에 직렬로 접속된 저항기(R6)를 통해 상기 정류부의 공급 전압에 의해 충전되고 상기 충전된 전압을 다이악(DIAC)을 통해 상기 트리거소자의 어느 하나(Q1 또는 Q2)의 제어단자로 인가하는 제1 충전용 콘덴서(C17)를 포함하며, 상기 시동회로의 동작을 정지시키기 위한 회로는, 점등 후에 상기 콘덴서(C17)의 충전 전압을 방전시켜 버리는 저항기(R22)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하기로, 상기 펄스폭 조정부(670)는, 상기 드라이브 트랜스(T5)의 또다른 일측 권선의 신호의 실효값에 의해 충전되는 제2 충전용 콘덴서(C26)와 상기 승산회로의 전력값을 기준값의 비교 결과에 의해 상기 제2 충전용 콘덴서의 충/방전을 스위칭하는 제1 스위칭소자(Q4)를 포함하여 이루어지며, 더욱 바람직하기로는, 상기 펄스폭 조정부(670)는, 상기 드라이브 트랜스(T5)의 또다른 일측 권선의 신호가 정전압 다이오드(ZD1)를 통해 상기 제2 충전용 콘덴서(C26)에 인가되며, 상기 승산회로의 전력값과 기준값의 비교 결과에 따라 상기 스위칭소자가 온/오프됨으로써, 상기 드라이브 트랜스(T5)를 흐르는 신호의 전력의 크기를 일정 크기로 유지하도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하기로, 상기 파워제어부(600, 600')는, 입력단(P3)과 정전압 다이오드(TVS)를 통해 전기적 결합된 제3 충전용 콘덴서(C20)를 포함하는 입력과전압 검출부(630)를 더 포함하며, 상기 드라이브 트랜스 출력조정부(740)는 상기 드라이브 트랜스(T5)의 출력측에 접속된 제2 스위칭 소자(SCR)를 더 포함하며, 상기 입력과전압 검출부(630)는, 시동시에, 입력과전압이 상기 정전압 다이오드(TVS)를 통해 상기 제3 충전용 콘덴서에 전달되어 상기 제3 충전용 콘덴서가 충전되도록 하며, 상기 제3 충전용 컨덴서에 충전된 전압이 상기 제2 스위칭 소자를 턴온함으로써, 상기 펄스폭 조정부가 보다 확실하게 동작하도록 하며, 점등 후에는, 비동작 상태로 되는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하기로, 상기 승산회로의 전력값과 기준값의 비교는, 상기 승산회로의 출력이 비반전단 입력측에 접속되며, 기준값을 설정하는 회로(660)가 반전단 입력측에 접속된 비교기(Q103)에 의하여 이루어지며, 상기 비교회로(660)의 출력은 다시 전원입력단자(P1)에 접속된 위상보정회로(R12, C24)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하기로, 상기 파워제어부는, 상기 출력전류 검출부(710)에 접속된 가전류 검출부(750)를 더 포함하되, 상기 가전류 검출부(750)는, 램프불능인 경우 가전류가 검출되는 때에 제3 스위칭 소자(T102)를 턴온하여 IC 동작전원의 공급을 차단하여 상기 파워제어부의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 한다.

아울러, 바람직하기로, 상기 파워제어부는, 제4 및 제5 충전용 콘덴서(C21, C28)를 포함하는 재점등시간 설정부(650)를 더 포함하며, 상기 드라이브 트랜스 출력조정부(740)의 출력단에는 상기 제4 충전용 콘덴서(C21)가 접속되며, 램프 '온' 시에는 충전되고 램프 '오프' 시에는 방전되며, 충전 동안에는 상기 드라이브 트랜스(T5)의 출력을 정전압으로 유지시켜 펄스가 공진회로에 인가되지 못하도록 함으로써, 재점등 지연시간을 설정하는 것을 특징으로 하며, 상기 시동회로(C17, R6, DIAC)는 제4 스위칭 소자(T101)를 통해 그라운드 접속되며, 상기 제4 스위칭 소자의 제어단자는 이그니션 시간 제어부(730)를 통해 재점등시 이그니션 시간을 설정하는 상기 제5 충전용 콘덴서(C28)에 접속되어, 소정 시간 내에 점등이 성공적이지 않을 경우 상기 시동회로의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면 도2 내지 도4를 참조하여 본 발명의 제1 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 관한 고압방전 램프용 전자식 안정기의 전체적인 회로도이며, 도 3은 도2의 드라이버 IC(K01)(700)의 일예이고, 도 4는 도2의 전력제어부 IC(K02)의 일예이다.

도2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 관한 전자식 안정기는, 입력전원 공급부(100), 정류부(200), 완충DC전원부(300), 램프정합부(400), 인버터부(500) 및 파워제어부(600)를 포함한다.

입력전원 공급부(100)는, 일반적인 교류전원 형태인 2상 교류 전원을 두 개의 단자(WH, BL, )를 통해 공급받는다. 교류전류는 퓨즈(FUSE)를 통해 필터로서 기능하는 콘덴서(C1) 및 트랜스포머(T2)의 병렬회로를 통해 다시 세 개의 콘덴서들(C1 -C3)로 이루어지는 필터회로에 의해 필터링되어 안정화된다. 필터회로에 의해 안정화된 전원은 입력트랜스(T1)를 통해 다음 단인 정류부(200)로 인가된다. 정류부(200)는, 브리지 다이오드(D1)에 의해 전파정류되는 바, 단자 P1 및 P2에는 전파정류된 전압이 걸리게 된다. 한편, 상기 정류된 전압은 다이오드(D2) 및 평활용 콘덴서(C7)에 의해 평활화된다. 또한, 상기 하위 전위 단자(P2)는 직렬접속되는 전류 검출용 저항(R1) 및 다이오드(D3)의 병렬회로의 일측단이 되는 바, 상기 병렬회로의 타측단(P6) 및 상기 상위전위 단자(P1) 간의 정류된 전압 및 고주파 노이즈는 다시 노이즈 필터(C5, C6)에 의하여 필터링되는 것이 바람직하다. 상기 노이즈 필터 회로에는 다음 단인 완충DC전원부(300), 램프정합부(400) 및 인버터부(500)가 접속된다.

완충DC전원부(300)는, 종래기술과 마찬가지로, 출력정합부(400)로부터 생성된 반사 파워를 접속단자(P9)를 통해 입력받는 다이오드(D6, D7), 입력 전력이 충전되어 DC전압의 리플성분을 감소시키는 콘덴서(C8, C9), DC전압이 로우 레벨에 있는 상태에서 상기 다이오드들을 통해 상기 콘덴서로 충전전압을 보상하기 위한 다른 다이오드(D4, D5)로 이루어진다.

출력정합부(4)는, 상기 접속단자 P9에 접속되는 시정수를 결정하는 공진콘덴서(C12A, C12B, C13)와 상기 공진콘덴서(C13)의 타측단(P8)에 접속되는 공진 코일(T4), 및 상기 접속단자 P8에 접속되는 튜브 전압과 매칭되는 권선비를 갖고출력이 공진 상태에 있지 않을 때에 생성된 반사파워를 완충DC전원부(5)로 되돌리는 출력변압기(T3)를 갖는다. 상기 출력변압기(T3)는 공진콘덴서(C14)를 통해 램프의 일측단(P10)에 접속된다. 램프 양단(P9, P10)에는 직렬저항회로(R2, R3) 및 저항(R4)과 다이오드(D8, D9)의 직렬회로가 각각 병렬접속된다. 램프정합부는 접점 P1, P6 및 P7을 통해 다음 단인 인버터부(500)에 접속된다.

인버터부(500)의 접점 P1 및 P8은 각각 인버터부의 트리거소자로서 작용하는 MOSFET(Q1, Q2)의 소스 및 드레인에 접속되는 바, 양 트리거 소자(Q1, Q2)의 다른 입력단자는 접점 P5에서 만나며, 동시에 상기 접점 P5에는 드라이브 트랜스(T5)의 일측권선이 접속된다. 상기 트리거소자에는 각각 전압상승율을 억제하는 콘덴서(C15, C16)가 병렬접속된다. 또한, 상기 트리거소자의 게이트는 게이트 파형정형 집적회로(K02)의 출력단에 접속되며, 다시 상기 게이트 파형정형 집적회로(K02)의 입력측은 상기 드라이브 트랜스(T5)의 다른 권선들이 접속된다. 한편, 상기 정류부(200)의 양 평활용 소자의 접점(P3)은 동시에 인버터부의 시동회로부(C17, R6, DIAC)에 접속된다. 즉, 상기 시동회로부의 콘덴서(C17)가 단자 P6 및 P4에 접속되며, 저항 R6은 단자 P3 및 P4 간에, 그리고 다이악(DIAC)은 단자 P4 및 트리거소자(Q2)의 게이트에 접속된다. 또한, 상기 단자 P4 및 P5 간에는 상기 시동회로의 동작을 정지시키기 위한 회로(R22, D10)가 접속된다. 상기 단자 P4는 다음 단인 파워제어부(하이브리드 IC의 22번 칩단자)에 접속된다.

이상의 입력전원 공급부(100) 내지 인버터부(500)의 동작은 도1의 종래기술의 그것과 크게 다르지 아니하므로, 그 설명을 생략한다.

파워제어부(600)는, 레귤레이터(610), 기준전압 발생부(620), 입력과전압 검출부(630), 온도검출부(640), 재점등시간 설정부(650), 기준전압 설정부(660), 펄스폭 조정부(670), 하이브리드 IC(700)(K01) 및 그 외에 부수적인 회로들을 포함한다.

또한, 도3에서 보는 바와 같이, 상기 하이브리드 IC는 출력검출부(710), 승산부(720), 이그니션 시간 제어부(730), 드라이브 트랜스 출력조정부(740), 가전류 검출부(750) 및 기타 보조적인 회로들을 포함한다.

먼저, 일측 권선이 상기 출력정합부(4)의 출력트랜스(T3)인 출력트랜스의 타측 권선은 IC의 13번 및 14번 칩단자에 접속된다. 상기 칩단자(13, 14)에는 브리지 다이오드(BD101) 및 검출된 전류값을 전압값으로 환산하여 주는 회로(D101, R101-R104, C101-C102, Q101)를 포함하는 출력검출부(710)가 접속되며, 출력검출부는 다이오드(ZD101)를 통해 승산부(720)에 접속된다. 상기 브리지 다이오드(BD101)의 출력측은 동시에 저항(R124)을 통해 전류원(A)에 접속된다. 상기 승산부의 다른 입력은 입력전류를 검출하는 저항(R1)을 통해 5번 칩단자에 접속되며, 또다른 입력은 입력전압을 검출하는 저항(R7, R8)의 접속점을 통해 6번 칩단자에 접속된다. 상기 전류 입력신호(출력전류, 입력전류)는 비교되며, 상기 승산기의 연산증폭기(Q102)의 일측입력으로 입력되고, 결국 상기 연산기에 의해 입력전압값과 승산되어진다. 상기 연산기(Q102)의 타측 인력은 7번 칩단자로부터 오는 바, 상기 7번 칩단자에는 가변저항(VR1) 및 저항(R17-R19)에 의한 조정값이 인가된다. 상기 연산기의 출력은 콘덴서 C105를 통해 피드백된다. R105-R107은 저항이며, C103-C104는 콘덴서이다.

상기 승산기의 출력은 검출된 파워값에 해당하게 되며, 이는 다시 비교기(Q103)의 일측 입력측에 인가된다. 상기 비교기(Q103)의 타측 입력은 11번 칩단자를 통해 인가되는 기준전압(V1)이 된다. 상기 11번 칩단자에는 기준전압 V1이 정전압회로(C19, IC1, R11)를 통해 인가된다. 아울러, 상기 비교기의 타측 입력단에는 9번 칩단자에 접속되는 위상보정회로(R12, C24)가 접속되는 바, 상기 위상보정회로의 타측은 정류부(200)의 상위전위단자(P1)에 접속된다.

상기 비교기(Q103)의 출력은 인버터(IN101)를 통해 20번 칩단자에 접속되는 바, 20번 칩단자는 저항(R20)을 통해 펄스폭 조정부(670)의 이미터 접지 스위칭소자(Q4)의 제어단자에 접속된다.

한편, 드라이브 트랜스(T5)의 또다른 권선은 상기 K01 IC(700)의 1번 및 2번 칩단자에 접속되는 바, 상기 칩단자에는 드라이브 트랜스 출력조정부(740)가 접속된다. 상기 출력조정부(740)는 상기 칩단자를 통해 입력되는 드라이브 트랜스(T5)의 출력을 먼저 브리지 다이오드(BD102)를 통해 정류하며, 정류된 신호는 3번 칩단자 및 제2 스위칭소자(SCR)의 애노드에 접속된다. 상기 3번 칩단자의 IC 외부에는 펄스폭 조정부(670)의 충전용 콘덴서(C26) 및 스위칭소자로서의 트랜지스터(Q4)의 콜렉터의 접속단이 제너다이오드(ZD1)를 통해 접속된다.

한편, 상기 드라이브 트랜스 출력조정부(740)의 또다른 출력단인 사이리스터의 애노드측은 동시에 저항기(R122) 및 다이오드(D115)를 통해 비교기(Q104)의 입력단자에 접속된다. 상기 입력단자에는 IC 구동전압(+)이 저항(R123)을 통해 인가된다. 상기 비교기의 다른 입력은 기준전압(V1)이며, 출력은 저항(R121) 및 다이오드(D116)를 통해 10번 칩단자를 통해 재점등시간 설정부(650)에 접속되어지는 바, 상기 재점등시간 설정부(650)의 재점등 지연시간을 설정하는 콘덴서(C21)에 접속된다 상기 콘덴서(C21)에는 제어다이오드(ZD3)가 접속된다.

상기 비교기(104)의 타측 입력측은 동시에 가전류 검출부(750)의 이미터 접지 스위칭 트랜지스터(T102)의 콜렉터 측에 접속됨과 동시에, 콘덴서(C108)를 통해 전류원(A)에 접속된다. 상기 트랜지스터의 베이스측은 상기 전류원(A)에 접속되며, 동시에 저항(R120) 및 콘덴서(C107)를 통해 접지된다.

상기 IC의 23번 칩단자에는 입력단(P3)이 제너다이오드(TVS) 및 저항(R14)을 통해 접속되는 바, 이 칩단자는 동시에 충전용 콘덴서(C20)를 통해 접지된다. 또한 상기 23번 칩단자의 IC 내부는 상기 드라이브 트랜스 출력조정부(740)의 사이리스터(SCR)의 게이트에 접속된다. 아울러, 상기 23번 칩단자는 저항(R114, R115)을 통해 셧다운 트랜지스터(T101)의 베이스에 접속되는 바, 상기 이미터 접지 셧다운 트랜지스터의 콜렉터는 전술한 바와 같이 상기 인버터(500)의 시동회로(C17)에 접속된다.

상기 셧다운 트랜지스터의 베이스측은 동시에, 이그니션 시간 제어부(720)에 접속되며, 상기 이그니션 시간 제어부의 일측인 18번 칩단자는 다시 이그니션 허용 시간을 설정하는 콘덴서(C28)를 통해 접지된다. 이그니션 시간 제어부(720)는 전원(+), 다수개의 다이오드(D108-D112), 저항(R111-R113) 및 인버터(IN104-IN106)를 포함한다.

상기 IC의 8번 및 12번 칩단자에는 레귤레이터(610)를 통해 IC의구동전압(Vcc)이 인가되며, 이는 동시에 3번 칩단자로부터 저항(R23) 및 다이오드(D15)를 통해 신호를 입력받는다. 상기 8번 칩단자의 IC 내부는 저항(R109) 및 다이오드(D105)의 병렬회로 및 다이오드(D106)를 통해 서미스터(TH)에 접속된다.

이제 본 발명의 제1 실시예의 전자식 안정기의 동작을 설명한다.

먼저, 램프를 시동하기 위해서 입력전원이 인가되면, 단자 P4에 걸린 직류전압이 저항(R6)을 통해 제1 충전용 콘덴서(C17)가 충전되며, 일정 전압 이상 충전될 경우 다이악(DIAC)을 통해 통전되어 트리거 소자인 MOSFET(Q2)를 턴온시킨다. 따라서 출력정합부(400)의 공진회로가 작동하기 시작하며, 이는 다시 드라이브 트랜스(T5)에서 신호를 감지한다. 드라이브 트랜스가 신호를 감지하여, IC(700)의 드라이브 트랜스 출력조정부(740)를 통하고 펄스폭 조정부(670)의 제2 충전용 콘덴서(C26)를 충전시킨다. 상기 충전된 전압은 제1 스위칭 소자(Q4)의 온/오프에 의해 충/방전을 하게되며, 이로써 상기 온/오프 시간에 해당하는 만큼의 펄스폭을 갖는 펄스열이 드라이브 트랜스(T5)에 인가되어, 결국 트리거 회로(Q1, Q2)를 트리거하게 되므로, 램프출력회로에는 충분한 크기의 펄스폭 및 진폭을 갖는 다수개의 펄스열이 인가되어, 램프를 성공적으로 점등시키게 된다. 상기 펄스 주기는 시동회로의 저항(R6) 및 콘덴서(C17)의 파라미터값에 의존하며, 펄스폭의 제1 스위칭 소자(Q4)의 스위칭 시간에 의해 그리고 진폭은 제2 충전용 콘덴서(C26)에 의해 결정된다. 한편, 상기 제1 스위칭 소자(Q4)의 제어신호는, 한편으로는 출력트랜스(T3)의 출력전류 및 입력전류 감지(710, R1)에 의하고 또한편으로는 입력전압의 감지(R7, R8)에 의하며, 이들 전류값을 상호 비교하고 전압값과 승산하여(720) 파워를 검출한 후 기준값(V1)과 비교기(Q103)에 의해 비교한 신호가 된다. 아울러, 상기 비교기는 양 신호가 180。이상의 위상차를 가질 때에 발진하여 불안정하게 되므로, 일측 입력단에 위상 보정회로(R12, C24)를 갖도록 한다. 더구나, 상기 드라이브 트랜스(T5)의 출력단은 제너다이오드(ZD1)에 의해 정전력 유지된다. 시동시에는 초기전류가 크므로 상기 제어신호는 '하이' 레벨이며, 따라서, 상기 3번 칩단자의 전압은 일례로 약 90V 내외이고, 그리고 제2 충전용 콘덴서의 전압은 약 80V 정도로 높은 전압으로 유지된다. 램프가 점등된 후에는, 상기 제어신호는 '중간' 레벨이며, 상기 3번 칩단자의 전압은 일례로 39-40V 내외이고 상기 제2 충전용 콘덴서(C26)의 단자는 15-20V 정도로 유지된다.

한편, 시동시에는 상기 입력단자 P3의 전압이 과전압 상태이므로, 입력 과전압 검출부(630)의 제3 충전용 콘덴서(C20)도 충전되어 진다. 그리고 이 충전된 전압은 출력조정부(740)의 제2 스위칭 소자 사이리스터(SCR)의 게이트를 트리거하게 되므로, 상기 출력조정부(740)의 드라이브 트랜스의 펄스열이 보다 완전하게 형성되어 진다. 그후 상기 제3 충전용 콘덴서(C20)의 충전전압은 저항(R114, R115)에 의해 방전되며, 램프점등 후에는 과전압 입력이 아니므로, 상기 콘덴서(C20)는 충전되지 않아 상기 입력 과전압 검출부(630)는 동작을 중지한다.

또한, 시동 후에는 드라이브 트랜스(T5)의 출력전압은 비교기(Q104)의 입력으로 되어 제4 충전용 콘덴서(C21)를 충전하게 되며, 이렇게 상기 제4 콘덴서(C21)가 충전되어 있는 동안에는 상기 드라이브 트랜스의 출력이 갖혀있어 상기 제4 콘덴서(C21)가 방전될 때까지 재점등이 되지 않는다. 따라서 재점등 시에 불필요하거나 램프에 해를 끼칠 수 있는 시동동작을 방지할 수 있다. 상기 제4 콘덴서의 파라미터 값은 램프의 재점등 지연시간을 설정하게 된다. 또한, 시동시에, 소정 시간 동안 시동을 시도하였으나 점등이 되지 않을 경우에는, 상기 소정 시간 후에 이그니션 시간 제어부(730)의 출력이 상기 제4 스위칭 소자(T101)를 턴온함으로써, 상기 시동회로부(C17)의 동작을 정지시키게 된다. 상기 이그니션 시간 제어부에 접속된 제5 충전용 콘덴서(C28)의 파리미터값은 상기 소정시간을 설정하는데 사용된다.

한편, 상기 IC 칩의 구동전압(+)은 가전류 검출부(750)에 인가되는 바, 만약 출력검출부(710)에서 램프 불능일 때에 시동 전압이 흐르는 등의 가전류가 흐르면, 이를 감지하여 상기 가전류 검출부(750)의 제3 스위칭 소자(T102)를 턴온시켜 상기 IC 동작전압을 그라운드시키게 되기 때문에, 램프나 회로에 유해한 가전류의 흐름을 차단할 수 있다.

마지막으로, 상기 IC 전원공급단자(8번 칩단자)에는 서미스터(TH)가 접속되어 있는 바, 만약 온도가 상승하여 서미스터의 저항이 작아지면, 상기 전원공급단자는 접지되는 것과 같이 되어, IC 전체의 전원공급이 차단되므로, 역시 회로를 보호하게 된다. 경우에 따라서는, 15번 및 16번 칩단자에 조도 측정부를 추가하여 외부 밝기에 따라 자동으로 안정기의 동작을 개시하도록 하는 것도 가능하다.

다음, 본 발명의 제2 실시예에 관한 전자식 안정기를 도 5를 참조하여 설명한다. 설명의 간략화를 위해 제1 실시예와 동일한 소자는 동일한 참조부호를 붙이고 자세한 설명을 생략하며, 유사한 기능을 갖는 부분은 유사한 참조부호를 붙였다.

도5에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 관한 전자식 안정기 역시, 상기 제1 실시예에서의 구성요소를 거의 그대로 채용하고 있으나, 차이점은 인버터부(500')에서 트리거 소자(Q1, Q2)의 접점(P5)과 드라이브 트랜스(T5)의 사이에서 승압형 트랜스(T6)를 더 채용하고 있다는 점이다. 이로써, 시동시 램프의 출력 전압을 더욱 크게 하여 더욱 완벽한 램프 점등을 행할 수 있게 된다.

또한, 파워제어부(600')에서 약간의 회로 수정이 가해졌으며, 특히 펄스폭 조정부(670')의 경우, 3번 칩단자에 저항(R24)을 통해 제너다이오드(ZD1)가 접속되며, 다시 다이오드(D14)를 통해 충전용 콘덴서(C26) 및 스위칭소자(Q4)에 접속된다. 아울러, 상기 제너다이오드(ZD1) 및 다이오드(D14)의 접속점은 또다른 제너다이오드(ZD4)를 통해 접지되어 보다 확실하게 정전압 유지된다.

이상 본 발명을 첨부도면에 도시된 일 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 당업자가 용이하게 생각해 낼 수 있는 범위 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 한계는 다음의 특허청구범위에 의해서만 한정되어야 한다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 관한 안정기에 의하면, 램프 시동시에 충분한 펄스폭을 갖는 고압 펄스를 수회 인가하여 HID램프의 종류에 관계없이 확실한 점등이 이루어질 수 있으며, 출력신호의 정전력 기능을 보다 강화하며, 램프불능시나 서지전압 등의 경우에 즉각적으로 보호기능을 발휘하게 되며, 입력전류의 위상을 보정하여 불필요한 발진을 방지하게 되며, 재점등시의 지연시간이나 재점등 시도에 대한 여유시간을 설정하는 것이 가능하게 되는 것이다.

Claims

입력 교류신호를 정류하여 직류전압을 공급하는 정류부(200)와, 상기 정류부로부터 인가되는 전압을 공급받아 주어진 공진주파수로 발진하여 램프를 점등시키는 램프정합부(400)와, 상기 정류부로부터의 정류된 전압을 인가받아 상기 램프정합부의 공진을 일으키는 인버터부(500, 500')와, 상기 인버터부를 제어하는 파워제어부(600, 600')를 포함하는 고압방전램프용 전자식 안정기에 있어서,

상기 램프정합부(400)는, 공진용 커패시터(C12A, C12B, C13, C14)와 인덕터(T4)를 포함하며,

상기 인버터부(500, 500')는, 일측 권선이 상기 공진용 인덕터(T4)와 전기적으로 접속된 드라이브 트랜스(T5)와, 상기 드라이브 트랜스의 다른 일측 권선들의 통전 여부에 의해 온/오프되며 상기 램프정합부의 공진회로를 트리거링하여 고주파 출력을 생성하도록 하는 트리거소자(Q1, Q2)와, 상기 램프의 시동시에 상기 트리거 소자의 어느 하나를 동작시키기 위한 시동회로(C17, R6, DIAC) 및 램프 점등 후에 상기 시동회로의 동작을 정지시키기 위한 회로(R22, D10)를 포함하며,

상기 파워제어부(600, 600')는, 상기 램프로의 출력신호를 검출하는 출력검출부(T3, 710)와, 상기 출력검출부에 의해 검출된 값과 입력전류를 비교하고 상기 비교된 값과 입력전압을 곱하는 승산부(720)와, 상기 승산부에서 산출된 전력값과기준값의 비교 결과에 따라 상기 램프의 시동시에 상기 드라이브 트랜스(T5)를 통해 소정의 펄스폭을 갖는 다수개의 펄스가 상기 램프에 인가되도록 하는 펄스폭 조정부(670)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.
제 1 항에 있어서,

상기 트리거링 회로는, 초기에 직렬로 접속된 저항기(R6)를 통해 상기 정류부의 공급 전압에 의해 충전되고 상기 충전된 전압을 다이악(DIAC)을 통해 상기 트리거소자의 어느 하나(Q1 또는 Q2)의 제어단자로 인가하는 제1 충전용 콘덴서(C17)를 포함하며,

상기 시동회로의 동작을 정지시키기 위한 회로는, 점등 후에 상기 콘덴서(C17)의 충전 전압을 방전시켜 버리는 저항기(R22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.
제 1 항에 있어서,

상기 펄스폭 조정부(670)는, 상기 드라이브 트랜스(T5)의 또다른 일측 권선의 신호의 실효값에 의해 충전되는 제2 충전용 콘덴서(C26)와 상기 승산회로의 전력값을 기준값의 비교 결과에 의해 상기 제2 충전용 콘덴서의 충/방전을 스위칭하는 제1 스위칭소자(Q4)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.
제 3 항에 있어서,

상기 펄스폭 조정부(670)는, 상기 드라이브 트랜스(T5)의 또다른 일측 권선의 신호가 정전압 다이오드(ZD1)를 통해 상기 제2 충전용 콘덴서(C26)에 인가되며, 상기 승산회로의 전력값과 기준값의 비교 결과에 따라 상기 스위칭소자가 온/오프됨으로써, 상기 드라이브 트랜스(T5)를 흐르는 신호의 전력의 크기를 일정 크기로 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.
제 1 항에 있어서,

상기 파워제어부(600, 600')는, 입력단(P3)과 정전압 다이오드(TVS)를 통해 전기적 결합된 제3 충전용 콘덴서(C20)를 포함하는 입력과전압 검출부(630)를 더 포함하며, 상기 드라이브 트랜스 출력조정부(740)는 상기 드라이브 트랜스(T5)의 출력측에 접속된 제2 스위칭 소자(SCR)를 더 포함하며,

상기 입력과전압 검출부(630)는,

시동시에, 입력과전압이 상기 정전압 다이오드(TVS)를 통해 상기 제3 충전용 콘덴서에 전달되어 상기 제3 충전용 콘덴서가 충전되도록 하며, 상기 제3 충전용 컨덴서에 충전된 전압이 상기 제2 스위칭 소자를 턴온함으로써, 상기 펄스폭 조정부가 보다 확실하게 동작하도록 하며,

점등 후에는, 비동작 상태로 되는 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.
제 1 항에 있어서,

상기 승산회로의 전력값과 기준값의 비교는, 상기 승산회로의 출력이 비반전단 입력측에 접속되며, 기준값을 설정하는 회로(660)가 반전단 입력측에 접속된 비교기(Q103)에 의하여 이루어지며, 상기 비교회로(660)의 출력은 다시 전원입력단자(P1)에 접속된 위상보정회로(R12, C24)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.
제 1 항에 있어서,

상기 파워제어부는, 상기 출력전류 검출부(710)에 접속된 가전류 검출부(750)를 더 포함하되,

상기 가전류 검출부(750)는, 램프불능인 경우 가전류가 검출되는 때에 제3 스위칭 소자(T102)를 턴온하여 IC 동작전원의 공급을 차단하여 상기 파워제어부의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.
제 1 항에 있어서,

상기 파워제어부는, 제4 및 제5 충전용 콘덴서(C21, C28)를 포함하는 재점등시간 설정부(650)를 더 포함하며,

상기 드라이브 트랜스 출력조정부(740)의 출력단에는 상기 제4 충전용 콘덴서(C21)가 접속되며, 램프 '온' 시에는 충전되고 램프 '오프' 시에는 방전되며, 충전 동안에는 상기 드라이브 트랜스(T5)의 출력을 정전압으로 유지시켜 펄스가 공진회로에 인가되지 못하도록 함으로써, 재점등 지연시간을 설정하는 것을 특징으로 하며,

상기 시동회로(C17, R6, DIAC)는 제4 스위칭 소자(T101)를 통해 그라운드 접속되며, 상기 제4 스위칭 소자의 제어단자는 이그니션 시간 제어부(730)를 통해 재점등시 이그니션 시간을 설정하는 상기 제5 충전용 콘덴서(C28)에 접속되어, 소정 시간 내에 점등이 성공적이지 않을 경우 상기 시동회로의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.