KR200342025Y1 - 전자식 안정기 - Google Patents

전자식 안정기 Download PDF

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KR200342025Y1
KR200342025Y1 KR20-2003-0035630U KR20030035630U KR200342025Y1 KR 200342025 Y1 KR200342025 Y1 KR 200342025Y1 KR 20030035630 U KR20030035630 U KR 20030035630U KR 200342025 Y1 KR200342025 Y1 KR 200342025Y1
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Abstract

본 고안은 전자식 안정기에 관한 것으로서, 외부 전원으로부터 인가된 교류 전압을 안정화시킨 후 직류 전압으로 정류하여 출력하는 전압 안정화 및 정류부(100); 상기 직류 전압의 출력을 일정하게 유지하는 평활 회로부(200); 제 1 MOS FET(Q1) 및 제 2 MOS FET(Q2)의 교번적으로 이루어지는 스위칭 동작 및 코일의 작용을 통해 형광등을 점등시키는데 필요한 고주파를 발진시키는 램프 구동부(300); 및 상기 램프 구동부로부터 고주파 전압을 인가받아 형광등을 점등시키는 램프부(400)를 포함하는 전자식 안정기에 있어서, 상기 램프부(400)의 일측은 상기 램프 구동부(300)에 연결되어 고주파 전압을 인가받고, 타측은 상기 평활 회로부(200)의 제1전해 콘덴서(C8)와 다이오드(D8) 사이에 연결되어 방전하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따른 전자식 안정기는 고전압의 인가에 따른 콘덴서의 파손이 거의 일어나지 않으며, 제조에 필요한 부품을 절약할 수 있어 보다 저렴한 가격의 전자식 안정기를 제공할 수 있는 장점이 있다.

Description

전자식 안정기{An Electronic Ballast}
본 고안은 전자식 안정기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 과전압으로 인한 부품의 파손을 최소화하는 동시에, 보다 저렴하고 간단하게 생산할 수 있는 전자식 안정기에 관한 것이다.
안정기(Ballast)란 부성저항특성을 가지는 램프의 안정된 방전을 유도하는 장치이다. 이러한 안정기로는 쵸크코일, 누설트랜스와 대용량의 콘덴서를 사용하는 자기식 안정기(Magnetic Ballast)와 반도체 소자를 사용하여 AC 60Hz의 상용 전원을 정류하여 DC(직류)로 만들고 25KHz-50KHz의 높은 고주파로 변환하여 형광등을점등시키는 전기식 안정기(Electronic Ballast)가 있다.
자기식 안정기는 비교적 가격이 저렴하기 때문에 많이 쓰이고 있지만, 형광등에서 빛으로 소비되는 전력 이외에 안정기 자체의 철심 및 동선에 의한 열 발생으로 많은 전력 손실이 발생하기 때문에 전력효율이 낮으며, 60Hz의 상용 전원으로 점등시키므로 깜박임이 생기는 문제가 있다. 더욱이, 전력 사정이 나쁠 때와 안정기의 노후시, 주위 온도가 낮거나 습도가 높을 때에는 깜박임이 더욱 심하며 가청잡음이 생기고 심지어는 점등이 안되는 경우도 있다.
반면, 전자식 안정기는 자기식 안정기와 비교하여 고주파 전원으로 점등시기기 때문에 발광 효율이 약 20% 정도 향상되며, 반도체 소자를 사용하므로 초크코일에서의 자체 발열로 인한 손실을 약 25%정도 줄일 수 있으므로 사실상 자기식 안정기에 비해 35%이상 절전 효과를 얻을 수 있다. 또한, 전자식 안정기는 에너지 절약 효과뿐만 아니라 고주파 점등(1초에 5만번-10만번 깜박임)으로 눈으로 감지할 수 없는 양질의 빛을 공급하여 시력을 보호할 뿐만 아니라, 자기식 안정기의 초크 코일과 철심에 의해 생기는 전자력의 진동에 의한 소음을 제거할 수 있다. 더구나, 전자식 안정기는 자기식 안정기에 비해 무게도 적고 안정기자체 발열도 10℃이상 낮으며, 저전압에서도 점등이 되는 등 많은 장점을 가지고 있다. 따라서, 최근에는 전세계적으로 전자식 안정기의 채택이 권장되고 있다.
도 1은 현재 사용되고 있는 이러한 전자식 안정기의 회로도를 도시하고 있다. 도 1의 회로도는 각각의 기능 부분별로 점선의 박스로 구분되어져 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 현재 사용되고 있는 전자식 안정기는 전압 안정화 및 정류부(10), 평활 회로부(20), 램프 구동부(30) 및 램프부(40)로 구성된다. 여기서, 전압 안정화 및 정류부(10)는 일반 가정용 전원과 같은 외부 전원으로부터 인가된 교류 전압을 콘덴서와 바리스터를 통해 안정화시킨 후 4개의 다이오드를 이용한 다이오드 브리지를 통해 직류 전원으로 정류하여 전자식 안정기의 구동에 필요한 직류 전압을 얻는다. 이때, 상기 정류부(10)로부터 출력된 DC (+)전압 및 DC (-)전압은 그 절대값이 일정하지 않기 때문에, 정전용량이 큰 두 개의 전해 콘덴서와 전압의 역류를 방지하는 다이오드로 구성된 평활 회로부(20)가 DC 전압의 출력을 일정하게 만들어준다.
램프 구동부(30)는 제 1 MOS FET(Q1) 및 제 2 MOS FET(Q2)의 교번적으로 이루어지는 스위칭 동작 및 코일의 작용을 통해 형광등을 점등시키는데 필요한 고주파를 발진시킨다. 램프부(40)에는 두 개의 형광등을 점등시킬 수 있도록 회로가 구성되어 있다. 도 1에서 두 개의 LAMP1은 각각 동일한 형광등의 양쪽 단부 부분을 나타내며, 두 개의 LAMP2 역시 각각 또 다른 형광등의 양쪽 단부 부분을 나타낸다. 상기 램프 구동부(30)에서 생성된 고주파 전압의 주파수가 램프부(40)의 일측에 있는 코일 및 콘덴서로 이루어진 공진회로의 공진주파수와 같아지는 순간에 고전압이 발생되어 형광등이 점등된다. 그리고, 램프부(40)의 타측에는 병렬 결합된 콘덴서(C2~C5) 및 다이오드(D9~D12)가 전원 및 접지 단자와 각각 접속되어 있다.
그런데, 이러한 종래의 전자식 안정기 회로에서는 상기 램프부(40)의 타측에 연결된 상기 콘덴서(C2~C5)들에는 매우 큰 전압이 걸리기 때문에 통상 600V 이상의 전압에도 견딜 수 있도록 하고 있다. 그럼에도 불구하고, 전원의 불안정 등으로 상기 콘덴서(C2~C5)에 1000V 이상의 고전압이 걸리는 경우가 종종 발생하며 이는 전자식 안정기의 고장의 원인이 된다.
본 고안은 이러한 종래의 전자식 안정기의 문제점을 해결하고자 하는 것이다. 즉, 종래의 전자식 안정기에서 램프부(40)에 결합된 방전용 콘덴서에 큰 전압이 흐르는 것을 방지함으로써 전자식 안정기의 고장을 예방하고 수명을 연장시키는 것이 본 고안의 목적이다.
도 1은 종래의 전자식 안정기의 구조를 도시하는 회로도이다.
도 2는 본 고안에 따른 전자식 안정기의 구조를 도시하는 회로도이다.
도 3은 종래의 전자식 안정기의 문제점을 설명하기 위한 참고도이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
10,100.....전압 안정화 및 정류부 20,200.....평활 회로부
30,300.....램프 구동부 40,400.....램프부
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 전자식 안정기의 구성을 간략하게 살펴보면, 외부 전원으로부터 인가된 교류 전압을 안정화시킨 후 직류 전압으로 정류하여 출력하는 전압 안정화 및 정류부(100); 상기 직류 전압의 출력을 일정하게 유지하는 평활 회로부(200); 제 1 MOS FET(Q1) 및 제 2 MOS FET(Q2)의 교번적으로 이루어지는 스위칭 동작 및 코일의 작용을 통해 형광등을 점등시키는데 필요한 고주파를 발진시키는 램프 구동부(300); 및 상기 램프 구동부로부터 고주파 전압을 인가받아 형광등을 점등시키는 램프부(400)를 포함하는 전자식 안정기에 있어서, 상기 램프부(400)의 일측은 상기 램프 구동부(300)에 연결되어 고주파 전압을 인가받고, 타측은 상기 평활 회로부(200)의 제1전해 콘덴서(C8)와 다이오드(D8) 사이에 연결되어 방전하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
그러면, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 고안에 따른 전자식 안정기의 구성 및 작용을 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 고안에 따른 전자식 안정기의 구조를 도시하는 회로도이다. 도 1과 마찬가지로, 도 2의 회로도 역시 각각의 기능 부분별로 점선의 박스로 구분되어져 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 전자식 안정기의 전체적인 구성은, 도 1의 종래의 전자식 안정기와 비슷하게, 전압 안정화 및 정류부(100), 평활 회로부(200), 램프 구동부(300) 및 램프부(400)로 구성된다.
상기 전압 안정화 및 정류부(100)에는 콘덴서와 바리스터(voltage variable resistor; Varistor)가 병렬로 연결되어 일반 가정용 전원과 같은 외부 전원으로부터 인가된 교류 전압을 안정화시킨다. 바라스터는 전압의 크기에 따라 저항이 변하는 소자로서, 순간 전압 억제 능력이 우수하고 고압 전류 방전 능력이 있어 전압 안정화 회로에 통상적으로 사용한다. 이렇게 안정화된 전원은 4개의 다이오드를 이용한 다이오드 브리지에 의해 직류 전원으로 정류되어 전자식 안정기의 구동에 필요한 직류 전압으로서 사용된다.
이때, 상기 전압 안정화 및 정류부(100)로부터 출력된 DC 전압은 그 절대값이 일정하지 않고 주기적으로 변화하는 값을 갖기 때문에, 램프 구동부(300)로 인가되기 전에 평활 회로부(200)를 통해 DC 전압의 출력을 일정하게 만들어야 한다. 이를 위해, 먼저 콘덴서(C2)를 전원 라인과 접지 라인 사이에 병렬로 연결한다. 그리고, 상기 콘덴서(C2) 보다 정전용량이 더 큰 제1전해 콘덴서(C8)의 일측을 전원 라인에, 타측을 역방향으로 배치된 다이오드(D8)를 통해 접지에 연결한다. 또한, 상기 제1전해 콘덴서(C8)와 동일한 제2전해 콘덴서(C9)의 일측을 접지에, 타측을 역방향으로 배치된 다이오드(D10)를 통해 전원 라인에 연결한다. 그런 후, 상기제1전해 콘덴서(C8)와 제2전해 콘덴서(C9) 사이에 순방향으로 다이오드(D9)를 연결한다. 그러면, 정상 동작시에는 전류가 두 전해 콘덴서(C8,C9)를 통해 충,방전되면서 직류 전압이 충분히 일정하게 된다. 그러나, 다이오드의 항복 전압 보다 큰 비정상적인 고전압이 전해 콘덴서에 인가될 경우 다이오드를 통해 역류되어 나가면서 전해 콘덴서의 파손을 예방하게 된다.
평활 회로부(200)를 통해 안정화된 DC 전압은 램프 구동부(300)로 인가된다. 상기 램프 구동부(300)는, 앞서 설명한 바와 같이, 제 1 MOS FET(Q1) 및 제 2 MOS FET(Q2)의 교번적으로 이루어지는 스위칭 동작 및 코일의 작용을 통해 형광등을 점등시키는데 필요한 고주파 전압을 발진시키는데, 본 고안의 전자식 안정기에서 출력되는 전압의 주파수는 바람직하게는 약 40KHz이다.
지금까지 설명한 본 고안에 따른 전자식 안정기의 구성은 종래의 전자식 안정기의 구성과 사실상 동일하다. 본 고안에 따른 전자식 안정기의 특징은 이제부터 설명할 램프부(400)에 있다. 물론, 본 고안에 따른 램프부(400) 역시, 종래의 램프부와 같이, 두 개의 형광등을 점등시킬 수 있도록 회로가 구성되어 있다. 차이점은 램부(400)의 접지와의 연결방식이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 램프부(40)의 일측은 램프 구동부(30)에 연결되어 형광등을 점등시키기 위한 고주파 전압을 얻고, 타측은 병렬 결합된 콘덴서(C2~C5) 및 다이오드(D9~D12)가 전원 및 접지 단자와 각각 접속되어 방전 및 역류 방지 기능을 하였다.
그러나, 종래의 상기 콘덴서와 다이오드의 병렬 회로는 오히려 전압을 배가시킬 수도 있다는 문제점이 있다. 도 3은 이러한 문제를 설명하기 위하여 도시한것이다. C1, D1, C2, D2가 도 3(a)와 같이 구성된 회로에서, 진폭이 Vp인 사인파가 가해지면, 도 3(b)와 같은 파형이 얻어진다. 도 3(b)에 도시된 바와 같이, (+)피크는 0 볼트인데 반하여 (-)피크는 -2Vp가 된다. 따라서, 2Vp인 마이너스 직류 전압이 C2양단에 출력된다. 결국 출력 전압이 입력 피크의 두 배가 되는 것이다. 이러한 이유로 전압이 약간만 불안정해지더라도 전압이 증폭되면서 램프부의 타측에 연결된 방전용 콘덴서의 양단에 정격전압 이상의 고전압이 인가되어 상기 콘덴서가 파손되는 문제가 발생하게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 고안에서는, 도 1에 도시된 종래의 전자식 안정기에서 방전 및 역류 방지용 콘덴서(C2~C5) 및 다이오드(D9~D12)를 제거한다. 그 대신에, 본 고안에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 램프부(400)의 일측을 램프 구동부(300)에 타측을 상기 평활 회로부(200)의 제1전해 콘덴서(C8)와 다이오드(D8) 사이에 연결한다. 이와 같은 구성을 통해 방전 회로를 구성함으로써, 종래와 같은 의도하지 않은 전압 증폭 회로가 본 고안에서는 존재하지 않게 된다. 이와 같은 본 고안의 구성에 따르면, 방전 회로에서 불필요하게 전압이 배가되는 일이 없기 때문에 콘덴서 등과 같은 부품의 파손이 거의 발생하지 않는다. 또한, 평활 회로부(200)의 다이오드(D8~D10)이 제거된 다이오드의 역류 방지 역할을 동시에 수행하게 된다.
지금까지 본 고안의 구성 및 작용에 대해 설명하였다. 이미 설명한 바와 같이, 본 고안에 따르면 램프부의 방전 및 역류 방지 회로 부분에 의도하지 않은 전압 증폭부가 형성되지 않기 때문에 고전압의 인가에 따른 콘덴서의 파손이 거의 일어나지 않는다. 따라서, 전자식 안정기의 수명이 연장될 수 있다. 또한, 평활 회로부가 상기 방전 및 역류 방지 회로 부분의 역할을 함께 하기 때문에, 전자식 안정기의 제조에 필요한 부품을 절약할 수 있어 보다 저렴한 가격의 전자식 안정기를 제공할 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

  1. 외부 전원으로부터 인가된 교류 전압을 안정화시킨 후 직류 전압으로 정류하여 출력하는 전압 안정화 및 정류부(100);
    상기 직류 전압의 출력을 일정하게 유지하는 평활 회로부(200);
    제 1 MOS FET(Q1) 및 제 2 MOS FET(Q2)의 교번적으로 이루어지는 스위칭 동작 및 코일의 작용을 통해 형광등을 점등시키는데 필요한 고주파를 발진시키는 램프 구동부(300); 및
    상기 램프 구동부로부터 고주파 전압을 인가받아 형광등을 점등시키는 램프부(400)를 포함하는 전자식 안정기에 있어서,
    상기 램프부(400)의 일측은 상기 램프 구동부(300)에 연결되어 고주파 전압을 인가받고, 타측은 상기 평활 회로부(200)의 제1전해 콘덴서(C8)와 다이오드(D8) 사이에 연결되어 방전하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 안정화 및 정류부(100)는 전원 단자에 병렬로 연결된 콘덴서 및 바리스터와, 4개의 다이오드를 이용한 다이오드 브리지로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 평활 회로부(200)는, 전원 라인과 접지 라인 사이에 병렬로 연결된 콘덴서(C2)와; 일측은 전원 라인에 직접 연결되고 타측은 역방향으로 배치된 다이오드(D8)를 통해 접지에 연결된 제1전해 콘덴서(C8)와; 일측은 역방향으로 배치된 다이오드(D10)를 통해 전원 라인에 연결되고 타측은 접지에 직접 연결된 제2전해 콘덴서(C9)와; 상기 제1전해 콘덴서(C8)와 제2전해 콘덴서(C9) 사이에 순방향으로 연결된 다이오드(D9)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1전해 콘덴서(C8)와 제2전해 콘덴서(C9)는 상기 콘덴서(C2) 보다 정전용량이 더 큰 것을 특징으로 하는 전자식 안정기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100877586B1 (ko) * 2008-07-17 2009-01-07 태영테크(주) 조도제어형 안정기회로

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