KR200264958Y1

KR200264958Y1 - 형광등 점등 안정화회로

Info

Publication number: KR200264958Y1
Application number: KR2020010034676U
Authority: KR
Inventors: 최종진
Original assignee: 주식회사보광전자
Priority date: 2001-11-12
Filing date: 2001-11-12
Publication date: 2002-02-21

Abstract

본 고안의 형광등 점등 안정화회로는, 전차단과 도통을 실행하기 포함시킨 전계효과형 소자의 스위칭을 제어하고 이 형광등의 점등을 활성화시키며 반복적인 점등과 소등시의 역기전류 및 과전류에 의한 비정상적인 동작을 제거하여 형광등을 안정되게 점소등시키는 회로에 관한 것이다.

본 고안은 안정기(201), 형광등(FL)의 양 필라멘트전극(FL1, FL2)에 연결되어 입력되는 교류전원을 정류하는 정류단(203), 전류 도통을 원천적으로 차단하는 전계효과형 소자를 개입시키고 이러한 전계효과형 소자의 기본 전위유지와 음전위 스위칭을 수행하여 형광등(FL)의 예열과 점등을 위한 정류직류의 도통과 차단을 제어하는 예열점등제어단(204), 설정전위의 도달시간에 따라 예열점등제어단(204)의 음전위 스위칭을 제어 및 활성화함으로써 재점등을 제어하며 자체기본전위의 유지 및 과전류 도통을 방지 하여 반복적인 통전과 역기전류에 의한 비정상동작을 제거하는 재점등제어단(205), 및 고주파 전류를 통과(bypass)시키는 고주파통과단(202)을 포함하고 있다.

Description

형광등 점등 안정화회로{A stabile switching circuit for a fluorescent lamp}

본 고안은 형광등에 관한 것으로, 자세하게는 완전차단과 도통을 실행하기 위해 포함시킨 전계효과형 소자의 스위칭을 제어하고 이 형광등의 점등을 활성화시키며 반복적인 점등과 소등시의 역기전류 및 과전류에 의한 비정상적인 동작을 제거하도록 설계함으로써 형광등을 안정되게 점소등시키는, 형광등 점등 안정화회로를 제시한 것이다.

가정이나 사무실에서 많이 사용하는 형광등은 유리형태의 관 내부에 2개의 전극을 넣고 수은(Hg)이나 질소(N₂) 등의 가스를 봉입하여 방전시킴으로써 밝게 비추는 전등이다. 형광등은 일반적으로 유리관의 내벽에 형광물질을 칠하고, 양쪽에 형성된 전극에서 전자가 방출시킴으로써 동작하게 되며 여기에 점등관(glow lamp)을 연결함으로써 전원을 인가하면 자동적으로 점등되도록 한다.

보통 형광등에는 약 2배 이상의 전류를 흘러 코일이 예열되며 이 예열에 의해 열전자가 방출되고, 이때의 방전으로 수은을 기화시켜 수은증기를 형성한 다음 자외선을 발생시킨다. 그리고 발생된 자외선은 관벽의 형광물질과 충돌하여 가시광선 즉 빛을 발하게 된다. 아울러 형광등은 백열전구에 비하여 전력소모가 적으면서도 그 수명이 길어 널리 사용되고 있다.

도 1은 형광등을 점등시키는 종래 일반적인 형광등 점등회로도이다.

도시된 바와 같이, 종래 형광등 점등회로는 입력되는 교류전원을 안정기(101)를 통해 형광등(FL)의 양 전극(FL1, FL2)에 인가시키고 여기에는 글로우브 방전을 수행하는 점등관(102, glow lamp)을 연결하도록 구성된다. 그리고 교류전원이 점등관(102)에서 방전하는 동안 형광등(FL)의 양 전극(FL1, FL2)을 예열시키게 되고 이후 점등관(102)이 방전에 따른 열에 의해 접촉되면 글로우브 방전은중단되며 따라서 점등관(102)은 다시 차단 상태가 된다. 이러한 점등관(102)의 차단에 의해 순간적으로 안정기(101)에는 많은 전류가 흘러 점등된다.

이러한 종래의 구성에 의한 형광등 점등회로는 형광등 점등에 소요되는 시간이 길고 점등시 인가되는 전원이 안정되지 못하게 된다. 아울러 한번에 형광등(FL)이 점등되는 것이 아니라 점등과 소등을 수회 걸쳐 수행하는 것을 볼 수 있는 데, 이러한 현상들이 형광등의 수명을 저하시키는 문제점으로 작용하게 된다.

이러한 문제점을 개선하기 위해 점등관(102) 대신에 다수의 전자소자들로 구성한 회로들이 연결되어 사용되고 있으나 이러한 대부분의 소자들은 형광등(FL)이 점등된 상태에서도 전류를 소비하는 문제점이 있다. 아울러 형광등의 오랜 사용과 그에 따른 점소등시 발생하는 역기전력의 문제점을 효과적으로 해결하지 못하는 문제점이 있다.

따라서 전술한 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은, 완전차단과 도통을 실행하기 위해 포함시킨 전계효과형 소자의 스위칭을 제어하고 이 형광등의 점등을 활성화시키며 반복적인 점등과 소등시의 역기전류 및 과전류에 의한 비정상적인 동작을 제거하도록 설계함으로써 형광등을 안정되게 점소등시키는, 형광등 점등 안정화회로에 대한 기술을 제공함에 있다.

도 1은 형광등을 점등시키는 종래 일반적인 형광등 점등회로도.

도 2는 본 고안에 따른 형광등 점등 안정화회로의 회로도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

FL : 형광등

101 : 안정기 102 : 점등관

201 : 안정기 202 : 고주파통과단

203 : 정류단 204 : 예열점등제어단

205 : 재점등제어단

이와 같은 목적을 달성하기 위한 형광등 점등 안정화회로는, 형광등(FL)을 점등시키는 회로에 있어서,

형광등(FL)에 입력되는 교류전원의 일측에 연결되며 타측은 상기 형광등(FL)에 인가되는 안정기(201), 형광등(FL)의 양 필라멘트전극(FL1, FL2)에 연결되어 입력되는 교류전원을 정류하여 정류직류를 공급하는 정류단(203), 정류단(203)의 후단에 연결되며 차단상태에서 전류 도통을 원천적으로 차단하는 전계효과형 소자를 개입시키고 이러한 전계효과형 소자의 기본 전위유지와 음전위 스위칭을 수행하도록 연결함으로써 전계효과형 소자의 온오프(on/off)에 의해 형광등(FL)의 예열과 점등을 위한 정류직류의 도통과 차단을 제어하는 예열점등제어단(204), 예열점등제어단(204)의 후단에 연결되어 설정전위의 도달시간에 따라 예열점등제어단(204)의 음전위 스위칭을 제어 및 활성화함으로써 재점등을 제어하며 자체기본전위의 유지 및 과전류 도통을 방지 하여 반복적인 통전과 역기전류에 의한 비정상동작을 제거하는 재점등제어단(205), 및 각 구성단의 동작시 발생하는 고주파 전류를 감소시키도록 통과(bypass)시키는 고주파통과단(202)을 포함하고 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 형광등 점등 안정화회로를 자세히 설명한다.

도 2는 본 고안에 따른 형광등 점등 안정화회로의 회로도이다. 도시한 바와 같이, 본 형광등 점등 안정화회로는 안정기(201), 고주파통과단(202), 정류단(203), 예열점등제어단(204), 그리고 재점등제어단(205)으로 크게 구분할 수있다.

도시한 바와 같이 형광등(FL)은 양쪽에 제1필라멘트전극(FL1)과 제2필라멘트전극(FL2)을 구비하고 있으며, 내부에 형광체가 발라져 형광되는 직관형태의 유리등(lamp)이다.

안정기(201)는 입력교류전원(AC)과 형광등(FL)사이에 위치하여, 형광등(FL)을 안정하게 점등시키는 역할을 한다. 즉 안정기(201)는 입력되는 교류전원의 일측에 연결되며 그 타측은 형광등(FL)에 바로 연결된다.

정류단(203)은 형광등(FL)의 양 필라멘트전극(FL1, FL2)에 연결되어 입력되는 교류전원을 정류직류를 정류하여 공급하게 된다. 입력단자(P1, P2)에 교류전원이 인가되면 D1∼D4(제1다이오드∼제4다이오드) 및 C3(제3콘덴서)에 의해 교류가 정류되어 후단의 예열점등제어단(204) 및 재점등제어단(205)에 각각 공급된다. 여기서 C3(제3콘덴서)는 정류한 후의 맥류분을 통과(bypass)시킨다.

예열점등제어단(204)은 정류단(203)의 후단에 연결되며 차단상태에서 전류 도통을 원천적으로 차단하는 전계효과형 소자를 개입시키고 이러한 전계효과형 소자의 기본 전위유지와 음전위 스위칭을 수행하도록 연결함으로써 전계효과형 소자의 온오프(on/off)에 의해 형광등(FL)의 예열과 점등을 위한 정류직류의 도통과 차단을 제어하게 된다.

즉 본 실시예에서 형광등(FL)의 예열과 점등의 중요 동작은 예열점등제어단(204)의 FET(F1, Field Emission TR)와 SCR(Q1, Silicon Control Rectifier)의 동작에 의해 좌우된다. 도시한 바와 같이 FET(F1)에는 R1(제1저항)이연결되어 정류 직류의 양극에 연결되며, FET(F1)의 드레인(drain)은 정류직류의 음극에 연결된다. 그리고 FET(F1)의 게이트와 SCR(Q1)의 애노드는 직접 연결되어 통하고 있으며, 여기에는 DS5(제5다이오드) 및 R2(제2저항)을 통하여 바로 정류직류의 양극으로 통하고 있다. SCR(Q1)의 게이트에는 DS6(제6다이오드)를 통하여 후단의 TR(T1)과 연결됨으로써, 재점등제어단(205)의 동작이 관여되도록 구성되어 있다.

또한 직접 연결된 FET(F1)의 게이트와 SCR(Q1)의 애노드에는 C4(제4콘덴서)와 DZ7(제너다이오드)이 각각 병렬 연결되고 그 타단은 정류직류의 음극에 각각 연결되어 있다. 이 C4(제4콘덴서)와 DZ7(제너다이오드)은 최초 FET(F1)의 게이트와 SCR(Q1)의 애노드에 일정 전압을 인가하도록 작동하게 된다. 따라서 동작 초기에 R2(제2저항) 및 DS5(제5다이오드), 병렬연결의 C4(제4콘덴서)와 DZ7(제너다이오드)에 의해 FET(F1)가 온(on)된다.

따라서 R2(제2저항)와 DS5(제5다이오드), 여기에 병렬연결된 C4(제4콘덴서) 및 DZ7(제너다이오드) 간의 상호동작과, 제너다이오드(DZ7)의 역방향으로 연결된 동작특성에 의해 FET(F1)의 게이트에 일정 전압이 인가된 상태이므로 FET(F1)가 온(on)되며, 결국 정류직류는 하나의 폐회로를 이루고 흐르게 됨으로써 형광등(FL)을 예열시키게 된다.

D1∼D4에 의한 정류단(203)도 정류된 직류전류를 흐르게 할 수 있는 통로가 필요하며 만약 통로가 없으면 동작을 하지 않게 된다. C4(제4콘덴서)와 DZ7(제너다이오드)에 의해 유지되는 일정 전압에 의해 FET(F1)가 온(on)되고, 따라서R1(제1저항)과 FET(F1)가 정류직류의 한 통로가 됨으로써, 정류단(203)이 동작하게 된다. 정류단(203)이 동작하게 되면 전술한 바와 같이 결국 형광등(FL) 두 필라멘트(FL11, FL12)는 예열을 수행하게 된다.

그리고 여기서 C4(제4콘덴서)는 SCR(Q1)의 온오프(on/off) 상태에 영향을 받으면서 충전과 방전을 반복하게 되며, 이러한 반복동작이 FET(F1)와 SCR(Q1)은 온오프(on/off)동작에 상호 영향을 주면서 형광등(FL)의 방전을 극대화 시킨다.

재점등제어단(205)은 예열점등제어단(204)의 후단에 연결되어 설정전위의 도달시간에 따라 예열점등제어단(204)의 음전위 스위칭을 제어 및 활성화함으로써 재점등을 제어한다. 그리고 자체기본전위의 유지 및 과전류도통 수행을 통하여 반복적인 통전과 역기전류에 의한 비정상동작을 제거하는 역할을 수행한다.

정류단(203)에서 정류된 직류전원은 R3(제3저항), R4(제4저항) 그리고 C5(제5콘덴사)에도 흐르게 되고, 이때의 시정수에 의해 C5(제5콘덴사)에도 시간이 흐를수록 충전이 진행되어 전위가 높아지게 된다. 그리고 이러한 과정에서 R3(제3저항) 및 R4(제4저항)의 중간에서 병렬로 연결된 R6(제6저항) 및 C7(제7콘덴서)가 상호 영향을 주게 된다.

설정전압에 도달된 C5(제5콘덴사)의 높아진 전위는 DS6(제6다이오드)을 도통(on)상태로 만들고 따라서 SCR(Q1)의 게이트에 인가되어 SCR(Q1)이 작동할 수 있는 근거가 된다.

또한 재점등제어단(205)은 예열점등제어단(204)의 후단에 연결되며, 형광등(FL)이 점등되지 않을 경우에 예열점등제어단(204)의 SCR(Q1)을 차단시켜FET(F1)를 온(on)시킴으로써 정류단(203)을 활성화하고, 결국 형광등(FL)의 예열은 지속되게 된다. 그리고 이후 일정시간의 경과에 따라 재점등제어단(205)에 충전되는 DS6(제6다이오드)의 도통전압에 의해 SCR(Q1)을 도통(on)시키고 다시 FET(F1)를 차단시켜 결국 형광등(FL)이 점등되도록 한다.

이러한 재점등제어단(205)은 TR(T1)과 DZ8(제너 제8다이오드)에 의해 일정전압으로 유지되며 형광등(FL)의 오랜 사용으로 인한 도통차단의 반복에 의해 회로고장의 원인을 방지하는 역할을 한다. 아울러 본 재점등제어단(205)에 인가되는 전위를 일정상태로 유지시킴으로써 동작의 안정성을 증대시키는 데도 기여하게 된다.

고주파통과단(201)은 본 실시예의 형광등 점등 안정화회로의 각 구성부 즉, 정류단(203), 예열점등제어단(204) 그리고 재점등제어단(205)에서 발생하는 일반교류 성분이외의 고주파성분을 통과(bypass)시키므로써 본 형광등 점등 안정화회로의 안정적으로 동작시키는 기능을 한다.

이후 형광등(FL)이 계속 점등상태로 유지되면 형광등에 인가되는 전압이 감소하므로, 정류단(203) 이후의 구성부들은 최초 점등시와 같은 동작을 수행하지 않음으로써 형광등(FL)의 점등상태가 유지되고, 만약 중간에 형광등(FL)이 소등되면 다시 본 형광등 점등 안정화회로가 동작함으로써 자동적을 점등된다.

본 실시예에서는 형광등(FL)의 온오프(on/off)에 FET(F1)가 관여됨으로써 보다 정확하고 빠른 동작을 수행하게 된다. 종래에는 형광등(FL)의 온오프(on/off)에 TR 등의 전력소자를 관여시킴으로써 형광등(FL)이 점등되는 동안에도 일정한 전력을 소모시키는 문제가 있었으나, 본 형광등 점등 안정화회로에서는 FET(F1)가오프(off)되는 경우 이 FET(F1)에 전류가 흐를 수 있는 여지를 제거함으로써 일반적인 형광등(FL) 점등회로가 갖는 전류손실을 방지함으로써, 형광등(FL)(201)에 소요되는 전체적인 전력소비를 감소시키게 된다.

즉 종래의 32W(와트)형 안정기는 입력전력이 약 38∼39W인데 비해 그 출력은 31W정도이므로 약 7∼8W의 손실이 발생하였지만 본 형광등 점등 안정화회로를 이용하는 경우는 입력이 33W이고 출력이 32W 정도를 유지함으로써 종래 발생하였던 손실을 크게 감소시킨다.

본 고안은 전술한 바와 같이, 종래 형광등 점등회로에서 발생되는 전류손실을 줄여 소비전력을 최소화시키면서도 형광등 점등시의 부담을 줄이고 점등은 빠르게 하여 안정하게 동작되도록 함으로써 형광등의 수명을 향상시키는 효과를 제공한다.

Claims

형광등(FL)을 점등시키는 회로에 있어서

상기 형광등(FL)에 입력되는 교류전원의 일측에 연결되며 타측은 상기 형광등(FL)에 인가되는 안정기(201);

상기 형광등(FL)의 양 필라멘트전극(FL11, FL12)에 연결되어 입력되는 상기 교류전원을 정류하여 정류직류를 공급하는 정류단(203);

상기 정류단(203)의 후단에 연결되며 차단상태에서 전류 도통을 원천적으로 차단하는 전계효과형 소자를 개입시키고 이러한 상기 전계효과형 소자의 기본 전위유지와 음전위 스위칭을 수행하도록 연결함으로써 상기 전계효과형 소자의 온오프(on/off)에 의해 상기 형광등(FL)의 예열과 점등을 위한 상기 정류직류의 도통과 차단을 제어하는 예열점등제어단(204);

상기 예열점등제어단(204)의 후단에 연결되어 설정전위의 도달시간에 따라 상기 예열점등제어단(204)의 음전위 스위칭을 제어 및 활성화함으로써 재점등을 제어하며 자체기본전위의 유지 및 과전류 도통을 방지하여 반복적인 통전과 역기전류에 의한 비정상동작을 제거하는 재점등제어단(205); 및

상기 각 구성단의 동작시 발생하는 고주파 전류를 감소시키도록 통과(bypass)시키는 고주파통과단(202)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 형광등 점등 안정화회로.