KR200235250Y1 - 형광등용 전자스타터 - Google Patents

Abstract

본 고안은 예열점등식 형광등의 전자식 스타터에 대하여 개시한다.

본 고안에 따른 전자식스타터는, 초크코일, 전자스타터 및 형광램프로 이루어지는 예열 점등식 형광등에 있어서, 형광램프를 소정시간 동안 순간적으로 예열하여 점등시키기 위한 SCR구동부, SCR구동부를 제어하기 위한 SCR제어부 및 상기 SCR제어부에 소정 전압을 검출하여 공급하기 위한 전압검출부를 포함하여 이루어진다.

SCR구동부는, 형광등기구에 인가된 교류전원을 정류하기 위한 제 1 다이오드, 제 1 다이오드와 병렬로 연결되어 전하를 충전 및 방전하기 위한 제 1 콘덴서, 제 1 다이오드에 의해 정류된 직류전류가 애노드로 인가되고, 소정 크기의 전압이 게이트에 인가되면 온(ON)되어 출력전압을 통해 형광램프를 예열하는 제 1 SCR 및 상기 형광등기구에 인가된 교류전원의 극성이 바뀔 경우 온되며 캐소드가 상기 제 1 SCR의 애노드에 병렬로 연결되는 제 2 SCR을 구비하여 이루어진다.

상기 전압검출부는, 형광등기구에 인가된 교류전원을 정류하기 위한 제 2 다이오드, 상기 제 2 다이오드에 의해 공급되는 직류전원을 충전하였다가 교류전원이 극성이 바뀌면 방전하여 상기 SCR제어부에 전원을 공급하며 소정 크기의 저항과 병렬로 연결되어 있는 전해콘덴서 및 상기 제 2 다이오드의 출력전압을 공급받아 상기 전해콘덴서에 소정 크기의 전원을 공급하는 제 2 제너다이오드를 구비하여 이루어진다.

그리고 SCR제어부는 상기 전압검출부에서 공급되는 직류전원이 베이스에 공급되고, 상기 형광등기구에 인가된 교류전원을 소정 크기로 강하시켜 콜렉터측에 공급하면 온되어 상기 제 1 SCR의 예열시간을 제어하는 저전압용 트랜지스터를 구비하여 이루어진다.

본 고안은 종래의 전자식 스타터에 비해, 수명이 길고, 종래보다 점등속도가 빠르다. 그리고 형광램프의 수명이 길어지는 효과가 있고, 생산비가 적게 들며, 램프의 깜박거림이 없어 시력을 보호해준다.

Description

형광등용 전자스타터{An electronic starter for driving a fluorescent lamp}

본 고안은 형광등용 전자식 스타터에 관한 것이다. 특히 본 고안은 예열 점등식 형광등의 수명을 연장시킨 전자스타터에 관한 것이다.

형광등은 가정과 기업에서 가장 보편화된 조명기구이다. 특히 전력소모가 일반 백열등에 비해 적고 밝기도 훨씬 밝기 때문에 선호되고 있다. 형광등은 방전등의 일종이며, 도 1은 종래의 예열 점등식 형광등의 회로의 구성을 나타낸다. 형광등은 크게 초크코일부분, 스타터, 형광램프로 이루어진다.

형광램프의 내부에 수은증기와 알곤가스를 봉입한 다음 양단의 전극에 고압의 전압을 걸어 방전시키면 다량의 자외선이 발산되고, 이것이 형광램프 내부표면에 도포된 형광물질에 흡수되면 형광물질이 발광하여 형광등 고유의 빛을 발하게 된다. 이때 상기 전극을 이루는 필라멘트에는 전자방출물질이 도포되어 있으며, 전자방출물질이 고온에서 자유전자를 방출하는 경우가 예열 점등식 형광등이다.

예열 점등식에서는 전자방출이 원활해질 때까지 예열을 하여야 한다. 즉 스타터(starter; glow start lamp라고도 한다)의 역할은 예열에 의해 점등이 이루어지도록 하는 것이다.

그리고 초크회로는 소위 안정기라고도 하는 것으로 형광램프에서 방전이 이루어지기 위해 필요한 고전압을 발생하키는 장치이다. 즉 형광등이 순간점등이 이루어지고 나면 그 이후로는 형광램프 내부의 방전에 의해 점등이 이루어지며 이를 위해 고전압이 필요하다.

형광램프의 전구내면은 형광도료로 코팅되어 있으며, 전구 내부의 양쪽끝에는 필라멘트로 이루어진 전극이 있다. 필라멘트의 한쪽은 초크회로를 통해 교류전원에 연결되고 다른 한쪽은 스타터를 거쳐 다른 전극의 필라멘트에 연결되고, 이는 다시 교류전원의 다른 한쪽 단자에 연결된다.

종래 스타트 전구의 내부에는 전극이 두개 있고 한쪽 전극은 바이메탈의 원리에 의해 다른 쪽 전극과 접속되도록 이루어져 있다. 따라서 주위 온도가 너무 낮거나 입력전압이 정격전압 이하로 저하되면 점등이 잘 안되고 깜박거리는 현상이 발생하였다. 이러한 현상은 형광램프의 흑화현상 및 형광램프의 수명단축으로까지 발전하였다.

그리고 이러한 종래의 스타터는 점등시간이 오래 걸리고 수명도 짧아서 비경제적이었다.

그래서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 등장한 것이 전자스타터이다. 하지만 기존의 전자스타터도 글로우 점등 램프보다는 수명이 길었지만 여전히 수명이 그리 길지 못하였다.

더구나 기존의 전자스타터의 에이징(aging)시 온도 휴즈가 자주 끊어지는 문제점이 있었다. 이것은 전자스타터의 수명에 나쁜 영향을 미치기 때문에 해결하여야 할 과제 가운데 하나였다.

다른 문제점으로는 형광등의 점등시점에 전등이 깜박거리는 현상이 발생하여 눈을 피로하게 만들고 이러한 환경에서 장시간 일을 할 경우 시력저하의 한 원인이 되었다.

그리고 형광등의 점등 수명도 약 3,500회 ~ 3만회로서 그리 길지 못한편이었으며 생산비도 적지 않았다.

본 고안은 상기한 여러가지 문제점들을 해결할 수 있는 예열 점등형 형광등용 전자식 스타터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래의 예열점등식 형광등의 내부 회로 구성도.

도 2a는 본 고안에 의한 전자식 스타터 회로의 블록 구성도.

도 2b는 도 2a의 상세도.

< 도면의 주요부분에 대한 간단한 설명 >

100: SCR 구동부 200: 전압검출부

300: SCR 제어부

본 고안에 따른 형광등용 전자스타터의 회로의 블록도가 도 2a에 도시되어 있고 도 2b에 이의 상세도가 도시되어 있다. 도 1과 같은 형광등기구에 220V 교류전원이 인가되면 안정기(초크회로)와 형광등을 경유하여 a-a' 단자에 순간적으로 220V가 공급되게 된다.

본 고안의 전자스타터는 SCR구동부(100), 전압검출부(200) 및 SCR제어부(300)로 이루어져 있다. 이제 도면을 참조하여 이들의 상세한 동작 설명을 한다.

본 고안의 전자스타터는 교류전원을 정류하기 위한 구성요소로서 D01, C01을 구비하고 있다. 그리고 예열을 제어하기 위해 두개의 SCR Q01 및 Q02를 구비하고 있다. Q01의 애노드에는 다이오드 D01이 연결되어 있다. 그리고 이 다이오드 D01은 콘덴서 C01과 병렬로 연결되어 있다. 그리고 Q01의 게이트단자는 저항 R01과 연결되어 있다. 그리고 상기 Q01의 게이트단자와 R01 사이에 병렬로 제너다이오드 ZD01이 연결되어 있다.

a단자에 양의 전류가 인가되면 다이오드 D01 및 콘덴서 C01에 의해 직류로 정류된 전류가 상기 Q01의 애노드에 공급되고, 저항 R07과 제너다이오드 ZD01에 의해 소정의 전압만큼 전압강하가 이루어진 전압이 Q01의 게이트에 인가되어 Q01이 ON되어 정류된 직류전류가 Q01의 캐소드와 D02를 거쳐 a'단자를 통해 형광램프에공급되어 형광램프를 예열하게 된다. 즉 Q02는 ZD01에 의한 전압제어에 의해 온/오프를 반복하여 형광등의 방전을 극대화시킨다.

그리고 a단자에 양의 전류가 인가되면 Q02의 게이트에 저항 R02를 통해 양의 전압이 인가되어도 Q02의 애노드에 음의 전압이 인가되어 Q02는 오프가 된다.

거꾸로 a'단자에 양의 전류가 인가되면 저항 R06에 의해 Q02의 게이트에 양의 전압이 인가되고 애노드에도 양의 전압이 인가되어 Q02가 온되고 뒤를 Q01은 오프된다. 그리고 Q02는 Q01이 온시에 발생하는 역기전력을 방전시켜 제품보호 및 형광등의 방전을 극대화시켜준다.

한편 a단자에 양의 전류가 인가되면 다이오드 D03이 도통되고 제너다이오드 ZD02 및 다이오드 D05가 차례로 온되어 트랜지스터 Q03가 온된다. D03는 교류를 직류로 정류하여 트랜지스터 Q03에 공급하는 역할을 한다. 즉 교류의 반파기간동안 Q03가 동작하도록 일종의 예열 시간을 결정하는 역할을 수행한다.

다이오드 D03를 통해 정류된 전압은 R05, R09에서 6.8:100의 비율로 분압된다. 즉 R05에 약 14V의 전압이 걸리게 된다. 그리고 R05에서 만들어진 전압은 ZD02를 거쳐 C03에 충전된다.

C03에 충전된 전압은 Q03를 동작시키고 이는 R04를 통해 공급되는 전압을 차단시킨다.

Q01의 캐소드단자에는 다이오드 D02가 연결되어 있다. D02의 역할은 Q01으로의 역전압 침투를 방지하는 것이다.

a'단자에 양의 전류가 인가되면 ZD02, D01, D02, D03, D04, Q01, Q03가 오프된다. 그리고 Q03의 에미터단자에는 다이오드 D04가 연결되어 있는데 이의 역할을 갑작스런 서지전압 등으로부터 Q03를 보호하는 것이다. Q03는 저전압용이기 때문에 순간적인 이상과전압에 의해 파괴될 수 있기 때문이다.

예열이 ON된 상태에서 전류가 제너다이오드 ZD02를 통하여 Q03로 전달되면 Q03가 온되어 a'단자를 통해 형광램프로 전류가 공급되어 형광램프가 예열되어 순간점등이 되고, 교류전원의 반사이클 동안 Q03가 오프되면 전해콘덴서 C03에 충전되어 있는 전하가 방전되어 예열이 끝나게 된다.

이후로는 고전압에 의해 형광램프가 방전하여 이에 의해 전류가 도통하게 되어 발광하게 되므로 스타터는 더 이상 동작을 하지 않게 된다.

상기한 본 고안의 스타터를 사용하여 본 결과 종래의 전자식스타터보다 훨씬 좋은 성능을 나타내는 것을 확인하였다. 즉 형광등의 수명이 약 5만회정도로 좋아졌고 생산단가도 2001년 3월 1일 국내기준으로 보았을 때 기존의 업체들이 부가가치세를 제외한 개당 순 생산원가가 약 1,200원 정도인데 비해 본 고안에 의한 생산원가는 1,000원에 불과해 훨씬 저렴함을 알 수 있다. 그리고 형광등의 점등시 깜박거리는 현상이 없어서 시력보호에도 일조를 할 수 있다는 이점이 있다.

상기한 본고안의 효과는 다음과 같다.

첫째, 종래보다 수명이 길다.

둘째, 종래보다 점등속도가 빠르다.

셋째, 생산비가 적다.

넷째, 형광램프의 수명이 길어진다.

다섯째, 시력을 보호할 수 있다.

Claims (2)

1. 초크코일, 전자스타터 및 형광램프로 이루어지는 예열 점등식 형광등에 있어서,

   상기 형광램프를 소정시간 동안 순간적으로 예열하여 점등시키기 위한 SCR구동부;

   상기 SCR구동부를 제어하기 위한 SCR제어부; 및

   상기 SCR제어부에 소정 전압을 검출하여 공급하기 위한 전압검출부를 포함하여 이루어지며,

   상기 SCR구동부는,

   형광등기구에 인가된 교류전원을 정류하기 위한 제 1 다이오드;

   상기 제 1 다이오드와 병렬로 연결되어 전하를 충전 및 방전하기 위한 제 1 콘덴서;

   상기 제 1 다이오드에 의해 정류된 직류전류가 애노드로 인가되고, 소정 크기의 전압이 게이트에 인가되면 온(ON)되어 출력전압을 통해 형광램프를 예열하는 제 1 SCR; 및

   상기 형광등기구에 인가된 교류전원의 극성이 바뀔 경우 온되며 캐소드가 상기 제 1 SCR의 애노드에 병렬로 연결되는 제 2 SCR을 구비하여 이루어지며,

   상기 전압검출부는,

   형광등기구에 인가된 교류전원을 정류하기 위한 제 2 다이오드;

   상기 제 2 다이오드에 의해 공급되는 직류전원을 충전하였다가 교류전원이 극성이 바뀌면 방전하여 상기 SCR제어부에 전원을 공급하며 소정 크기의 저항과 병렬로 연결되어 있는 전해콘덴서; 및

   상기 제 2 다이오드의 출력전압을 공급받아 상기 전해콘덴서에 소정 크기의 전원을 공급하는 제 2 제너다이오드를 구비하여 이루어지며,

   상기 SCR제어부는,

   상기 전압검출부에서 공급되는 직류전원이 베이스에 공급되고, 상기 형광등기구에 인가된 교류전원을 소정 크기로 강하시켜 콜렉터측에 공급하면 온되어 상기 제 1 SCR의 예열시간을 제어하는 저전압용 트랜지스터를 구비하여 이루어지는 것이 특징인, 예열 점등식 형광등의 전자스타터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 SCR의 게이트측에 상기 교류전원을 소정크기 만큼 강하시켜 공급하는 제 1 제너다이오드가 연결되고, 상기 저전압용 트랜지스터의 에미터측에 인가되는 이상전압으로부터 상기 트랜지스터를 보호하기 위한 다이오드를 더 구비하는 것이 특징인, 예열 점등식 형광등의 전자스타터.