KR200379286Y1 - 고휘도 방전 램프를 위한 다등용 전자식 안정기 - Google Patents

고휘도 방전 램프를 위한 다등용 전자식 안정기 Download PDF

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Abstract

본 고안은 고휘도 방전 램프를 위한 다등용 전자식 안정기에 관한 것으로, 특히, 인버터부와 연결되며 상기 인버터부에서 입력되는 전류로부터 고압의 전압을 유도하여 제1 램프에 인가하는 제1 점화기; 및 일 측단은 상기 인버터부와 연결되며 다른 측단은 제2 램프에 병렬 연결되는 제2 점화기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고휘도 방전 램프를 위한 다등용 전자식 안정기{BALLAST FOR HIGH INTENSITY DISCHARGE LAMPS}
본 고안은 고휘도 방전 램프를 위한 전자식 안정기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 두 개이상의 등을 동시에 점등시킬 수 있는 다등용 전자식 안정기에 관한 것이다.
고휘도 방전(High Intensity Discharge; 이하, 'HID'라 한다) 램프(lamp)라 함은 메탈등, 나트륨등, 수은등과 같은 방전관을 가진 전등을 지칭하며, 방전관의 특성상 점화 전압이 수킬로 볼트에 달한다.
일반적인 할로겐 필라멘트 전구와 달리 상기 HID 램프는 발광관 내부에 제논 가스와 금속 화합물이 정밀하게 주입되어 있으며, 안정기(ballast)에서 공급하는 20,000 볼트 이상의 고전압이 전구의 텅스텐 전극에 부여됨으로써, 텅스텐 전자가 발광관 내부의 제논 가스 및 금속 화합물과 충돌하여 발광시키게 되는 원리이다.
상기 HID 램프는 기존의 할로겐 전구와 비교해 볼 때, 할로겐 전구의 필라멘트 파손에 의한 교환이 필요하지 않으며, 소비 전력이 약 50% 정도 적게 소모 될 뿐만 아니라, 밝기가 할로겐 전구의 2배 이상이며, 전구의 수명이 할로겐 전구보다 5배 정도로 거의 교체가 필요하지 않는 다는 장점이 있어 차세대 자동차용 등의 광원으로 쓰이고 있다.
상기 HID 램프 점등 시스템은 전구(bulb), 점화부(ignitor) 및 전자식 안정기(ballast) 등으로 구성된다. 상기 전구는 발광관 안에 들어 있는 제논 가스(Xenon Gas), 수은, 메탈 할라이드 솔트(Metal Halide Salts)가 양끝의 몰리브덴 전극이 플라즈마 방전을 할 때 에너지화 되어 빛을 방출하게 된다. 상기 점화부는 전자식 안정기로부터 전류를 받아 모든 환경에서 아크 광원(Arc Light Source)을 점등하기 위해 승압시키는 전자기 변압기이며 전극에 고압의 펄스(Pulse)를 전달함으로써 소스(Source)내의 플라즈마 방전을 초기화시키게 된다. 사기 전자식 안정기는 아크(Arc) 초기화와 아크 정상 상태 동안 상기 전구와 점화부에 안정적인 전원공급을 조절하는 전자 제어 유닛이다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 상기 HID 램프에 사용되는 종래의 다등용 전자식 안정기를 설명한다.
도 1은 종래 기술에 따른 다등용 전자식 안정기의 블록도이다. 상기 도 1을 참조하면, 종래의 다등용 전자식 안정기는 전원 공급부(100), 파워 컨트롤부(Power Control Part; 110), 인버터부(Invert Part; 120), 점화부(Ignitor Part)(130)로 구성된다. 한편, 2개의 램프로 전력을 공급하게 될 경우에는 도시된 바와 같이 전원 공급부(100)에서 2개로 분기하여 각 램프로 전원을 공급하게 된다. 따라서, 제1 램프(132a)로 전원을 공급하는 부분으로서 제1 파워 컨트롤부(110a), 제1 인버터부(120a) 및 제1 점화부(130a)가 사용되며, 제2 램프(132b)로 전원을 공급하는 부분으로서 제2 파워 컨트롤부(110b), 제2 인버터부(120b) 및 제2 점화부(130b)가 사용된다.
일반적으로 전력 변환 방식은 AC 전력을 AC 전력으로 직접 변환하는 직접 변환 방식과 AC 전력을 정류기를 통해 DC 전력으로 변환한 후, 인버터(Inverter)를 통해 다시 AC 전력으로 변환시켜 공급하는 간접 변환 방식이 있다. 상기 도 1의 램프에 공급하는 전자식 안정기는 간접 변환 방식이 적용된 회로이다.
한편, 상기 도 1에서 제1 램프(132a)에 대한 전원 공급 회로와 제2 램프(132b)에 대한 전원 공급 회로는 동일하므로 제1 램프(132a)에 대한 구조만을 설명하기로 한다.
상기 전원 공급부(100)는 AC 전원을 DC 전원으로 정류하는 전원 정류부(101)와 상기 정류된 신호의 전력 팩터(power factor)를 보상해주는 역률 보상부(102)로 구성된다. 이때, 상기 역률 보상부(102)는 APFC(Active Power Factor Correction) 회로로 구성될 수 있다. 즉, 상기 전원 공급부(100)로 입력된 AC 전원은 DC 전원으로 정류되고, 상기 역률 보상부(102)로 입력되어 역률 보상 과정을 거치게 된다.
상기 역률 보상부(102)의 출력 신호는 제1 파워 컨트롤부(110a) 및 제2 파워 컨트롤부(110b)로 공급된다. 상기 제1 파워 컨트롤부(110a)는 상기 역률 보상부(102)에서 승압된 전압을 램프에 공급될 수 있는 적당한 전압으로 다운시키는 역할을 수행한다.
이때, 상기 제1 파워 컨트롤부(110a)는 여러 가지 방식으로 구현 가능하며, 상기 도 1에서는 제1 컨버터(Converter)(111a), 전압 피드백(feedback)(112a) 및 전류 피드백(113a)으로 구성되는 피드백 제어 방식으로 구현하였다.
상기 제1 파워 컨트롤부(110a)에서 전압 조정된 신호는 제1 인버터(121a)로 공급되며, 상기 제1 인버터부(120a)의 제1 인버터(121a)에서는 DC 전압을 AC 전압으로 변환시키는 역할을 수행한다.
상기 제1 인버터부(120a)에 의해 AC 전압으로 변환된 신호는 제1 점화부(130a)의 제1 점화기(131a)로 공급된다. 상기 제1 점화기(131a)에서는 고압의 유도 전압에 의해 제1 램프(132a)를 점등시키게 된다.
도 2는 상기 도 1의 일반적인 다등용 전자식 안정기를 실제 회로로 구성한 예이다. 상기 도 2를 참조하면, 상기 전원 공급부(100)로부터 공급되는 DC 전원은 상술한 바와 같이 제1 파워 컨트롤부 및 제2 파워 컨트롤부로 입력된다. 상기 도 1에서 상술한 파워 컨트롤부(110)는 2개의 램프로 공급되는 각 부분마다 컨트롤러(Controller), 스위치(Switch)(Q7, Q12), 다이오드(Diode)(D5, D7), 인덕터(Inductor)(L5, L7), 변환기(Transformer)(T4, T6), 2개의 저항(Resister)(R6, R7, R8, R9) 및 콘덴서(Capacitor)(C12, C16)를 구비한다. 상기 구성에 의해 일반적인 다운 컨버터와 같은 동작을 수행하게 된다. 이때, 상기 스위치는 반도체 스위치로서 이하 설명에서의 모든 스위치는 제어 신호에 의해 전류의 개폐가 가능하게 하는 어떠한 반도체 소자(예컨대, MOSFET(Metal Oxide Silicon Field Effect), JFET(Junction Field Effect Transistor), IGBT(Insulated Gate Bi-polar Transistor), IPM(Intelligent power modules), 다이리스터(Thyristor), GTO(gate turnoff switch) 등)들로도 대체 가능함은 자명하다.
한편, 인버터부(120)는 2개의 램프로 공급되는 각 부분마다 인버터 컨트롤러(Inverter Controller)와 4개의 스위치(Q8 내지 Q11, Q13 내지 Q16)와 2개의 콘덴서(C13 및 C14, C17 및 C18)를 구비한다. 상기 인버터부(120)는 상기 인버터 컨트롤러가 상기 4개의 스위치를 일정 주기로 개폐시킴으로써 AC 전압을 생성하여 점화기(Ignitor)로 출력시킨다.
상기 점화기(131)는 2개의 램프로 공급되는 각 부분마다 변환기(T3, T5), 사이댁(Sidac)(D6, D8), 콘덴서(C15, C19)를 구비한다. 상기 점화기는 상기 인버터부(120)의 AC 전압에 따라 변환기(T3, T5)의 1차 코일이 2차 코일에 고압의 전압을 유도시킴으로써 각각 제1 램프(132a) 및 제2 램프(132b)를 점등시키게 된다.
상기 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 종래의 방식으로 다등용의 안정기를 구성할 경우 등의 개수가 늘어남에 따라 파워 컨트롤부, 인버터부, 점화부 등의 개수도 늘어나게 된다. 즉, 점화부의 구성이 병렬로 이루어져야 하므로 엄청나게 많은 수의 부품이 필요하게 된다.
또한, 상술한 HID 램프는 방전관의 특성인 부성 저항 특성을 보임으로 인해 일반적인 전자식 안정기의 개발에 어려움을 더하고 있다. 또한, 현재 사용되는 고주파를 가하여 점등이 유지되게 만드는 기술의 경우 음향 공명이 나타나 램프의 수명을 단축시키는 부작용이 있으므로 안정기와 램프사이의 거리를 짧게 하여 이런 현상을 방지하고 있다. 상기 음향 공명은 점등 주파수가 수 KHz에서 수 MHz의 대역까지 광범위하게 나타남으로 기술의 개발을 더욱 어렵게 만들고 있다.
아울러, 상기 HID 램프에서의 점화 전압이 수 KV에 달하는 것은 안정적인 점등을 방해하여 전자식 안정기의 경우 고성능의 점화기를 필요로 하게 한다.
한편, 현재까지 하나의 전자식 안정기에서 2등을 동시에 점등시키는 형태는 제안된바 없다. 따라서, 음향 공명이 없고 안정적인 점등이 가능하며, 하나의 안정기로 다수의 HID 램프를 안정적으로 점등, 유지시키는 방법을 요구되고 있는 실정이다.
본 고안의 목적은 전자식 안정기의 점화부를 다수의 램프에 공유하여 사용할 수 있도록 구성함으로써, 하나의 전자식 안정기로 다수의 램프를 점등할 수 있는 고휘도 방전 램프를 위한 다등용 전자식 안정기를 제공함에 있다.
또한, 본 고안의 목적은 하나의 전자식 안정기에서 다수의 램프를 직결시켜 구성함으로써, 하나의 전자식 안정기로 다수의 램프를 점등할 수 있는 고휘도 방전 램프를 위한 다등용 전자식 안정기를 제공함에 있다.
또한, 본 고안의 목적은 다등용 전자식 안정기에서 파워 컨트롤러부의 제어 방식을 전류 제어형으로 구성함으로써 1등용과 2등용의 겸용이 가능한 고휘도 방전 램프를 위한 다등용 전자식 안정기를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 고휘도 방전 램프를 위한 다등용 전자식 안정기는, 인버터부와 연결되며 상기 인버터부에서 입력되는 전류로부터 고압의 전압을 유도하여 제1 램프에 인가하는 제1 점화기; 및 일 측단은 상기 인버터부와 연결되며 다른 측단은 제2 램프에 병렬 연결되는 제2 점화기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 제2 램프는 상기 제1 램프에 직렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 제2 점화기는 콘덴서를 포함하는 것을 특징으로 하며, 기타 콘덴서 외에 콘덴서의 기능을 수행할 수 있는 다양한 회로가 채택될 수 있음은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항일 것이다.
상기 제1 점화기는 상기 인버터부로부터 입력되는 전류를 1차 코일에서 입력받아 2차 코일에서 고압의 전압을 유도하는 변환기; 및 일 측단은 상기 변환기의 1차 코일과 연결되며 다른 측단은 상기 인버터부와 연결되는 콘덴서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 점화기는 상기 변환기의 1차 코일과 상기 콘덴서 사이에 연결되어 상기 변환기의 1차 코일로부터 수신된 전류를 통과시키는 인덕터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1 점화기는 상기 변환기의 1차 코일과 상기 콘덴서 사이 또는 상기 인덕터와 상기 콘덴서 사이에 연결되어 일정 전압 이상일 경우 순간적으로 도통이 되는 반도체 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때 상기 반도체 소자는 사이댁(Sidac) 소자인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 전자식 안정기는 상기 제2 램프와 직렬 연결되는 하나 이상의 램프를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 전자식 안정기는, AC 전원을 DC 전원으로 변환시켜 공급하는 전원 공급부; 상기 전원 공급부 승압된 전압을 램프에 공급될 수 있는 전압으로 강압시키는 파워 컨트롤부; 및 상기 파워 컨트롤부로부터 DC 전압을 입력받아 AC 전압으로 변환시키고, 상기 변환된 AC 전압을 점화부 내의 상기 변환기로 제공하는 인버터부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 전원 공급부는, 상기 AC 전원을 DC 전원으로 정류하는 전원 정류부; 및 상기 정류된 신호의 전력 팩터를 보상해주는 역률 보상부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 파워 컨트롤부는 피드백 제어 방식으로 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 파워 컨트롤부는 전류 제어형인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 전자식 안정기는, 상기 제2 램프를 제거할 때, 상기 제1 램프의 일측단은 변환기의 2차 코일과 연결하며, 다른측단은 상기 인버터부와 연결함으로써 상기 제1 램프의 점등이 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 인버터부에 의해 상기 변환기의 1차 코일로부터 상기 인덕터로 순방향 전압이 걸리게 될 경우, 상기 변환기의 1차 코일을 따라 전류가 흐르고, 상기 전류에 따라 상기 변환기의 2차 코일에 고압의 전압이 유도되며, 상기 고압의 전압은 상기 제1 램프에 인가되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고압의 전압 인가 이후, 상기 제1 램프가 통전 상태가 되어 상기 제1 램프에 걸리는 전압은 급격하게 줄어들게 되면, 상기 변환기의 2차 코일에 유도된 전압의 대부분이 상기 제2 점화기를 통해 상기 제2 램프에 병렬로 인가되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 제2 램프에 전압이 인가된 후, 상기 제2 램프가 통전 상태가 되어 상기 제2 램프에 인가되는 전압이 급격하게 줄어들게 되면, 상기 제1 점화기의 인덕터 및 콘덴서로 전류가 흐르지 않게 되고, 상기 인버터부에서 발생되는 전압이 전부 상기 제1 램프 및 제2 램프를 따라 인가되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 인버터부에 의해 상기 인덕터로부터 상기 변환기의 1차 코일로 전압이 걸리게 될 경우, 상기 인버터부로부터 공급되는 전류가 상기 제2 램프와 병렬 연결되어 있는 제2 점화기에 인가되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 점화기에 전류가 인가된 이후, 상기 제1 점화기의 콘덴서를 통전시킨 전압이 상기 변환기의 1차 코일을 따라 인가되며, 상기 변환기의 2차 코일에는 고압의 전압이 유도되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 변환기의 2차 코일에 유도된 전압은, 상기 제1 램프 및 상기 제2 점화기에 인가되며, 상기 제2 점화기의 충전에 따라 상기 제1 램프에 고압이 가해지는 것을 특징으로 하며, 상기 제1 램프가 약한 통전 상태로 변할 경우, 상기 제1 램프에 걸리는 전압이 급격히 줄어들게 되며, 상기 제2 점화기에 점차적으로 충전이 되어, 상기 변환기의 2차 코일에 유도된 전압 대부분이 상기 제2 점화기를 통해 상기 제2 램프에 병렬로 인가되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 점화기에 충전된 전압이 상기 제2 램프를 점화시킬 수 있는 전압이 되면 상기 제2 램프는 통전 상태로 되며 상기 제2 램프에 인가되는 전압이 급격하게 줄어들게 되어 상기 제1 램프와 제2 램프가 전부 통전이 된 상태가 되는 것을 특징으로 한다.
본 고안은 고휘도 방전 램프(즉, HID 램프)와 같은 수킬로 볼트의 점화 전압을 가지는 램프에 안정적인 전압을 제공해주기 위한 전자식 안정기를 제안한다. 특히, 하나의 전자식 안정기 회로로써 2개 이상의 램프를 점등시킬 수 있는 다등용 전자식 안정기를 제안한다.
이를 위하여, 본 고안에서는 2개 이상의 램프를 직렬 연결(direct connect)시켜 제1 점화기와 연결하고, 상기 점화부로부터 직접 전력을 공급받는 제1 램프와 연결되는 제2 램프에 제2 점화기를 병렬 연결하게 된다.
또한, 상기 제1 점화기에서 램프에 고압의 유도 전압을 제공하는 변환기(transformer)의 1차 코일에는 콘덴서가 연결되어 제1 점화기를 구성하게 되나, 바람직하게는 상기 1차 코일과 콘덴서 사이에 인덕터 또는 사이댁(Sidac)(또는, 다이액(diac))을 더 포함하거나, 상기 인덕터와 콘덴서 사이에 사이댁(Sidac)을 더 포함하여 구성할 수 있다. 또한 상기 변환기의 1차 코일을 적절히 조절함으로써 상기 인덕터의 기능을 대체할 수 있다.
한편, 상기 본 고안에서 제안하는 전자식 안정기의 파워 컨트롤러를 전류 제어식으로 구성할 경우, 별도의 회로 변환 없이 1등과 2등을 필요에 따라 선택적으로 연결하여 점등시킬 수가 있게 된다.
즉, 기존의 방식으로 다등용의 안정기를 구성할 경우 위에서 상술한 바와 같이 제1 파워 컨트롤부, 제2 파워 컨트롤부, 제1 인버터, 제2 인버터, 제1 점화부 및 제2 점화부의 구성이 병렬로 이루어져야 하므로 엄청나게 많은 수의 부품이 필요하게 된다. 이것을 본 고안에 따른 다등용 안정기로 구성하면 절반 정도의 부품으로 구성이 가능하게 되어 많은 비용 절감, 크기의 감소, 무게의 감소, 효율의 증대를 이루게 된다. 또한, 두개의 전자식 안정기를 사용하는 것에 비해 설치 장소가 줄어들게 되며, 설치시 무게 감소 및 설비 감소 등의 많은 장점을 가지게 된다.
또한, 점화부에서 설명하는 또 다른 방식의 점화기를 사용할 경우 효율이 상승하게 되고 이것은 결국 국가적인 자원의 소비 감소 및 에너지 자원의 사용 절감을 가져오는 효과가 있게 된다. 아울러, 본 고안에 따른 다등용 전자식 안정기의 경우 파워 컨트롤부의 컨트롤러를 전류 제어식으로 구성할 경우 1등과 2등을 필요에 따라 구성하여 점등시키고 사용할 수 있어 일반 산업에 적용할 때 효율성을 더할 수 있게 된다. 한편, 상기 전류 제한 방식의 컨트롤러는 변환기(T2)에 흐르는 피드백 전류를 이용하여 스위치(Q5)를 개폐(ON/OFF) 시키는 방식으로 펄스 진폭 변조(Pulse Width Modulation; PWM) 이나 펄스 주파수 변주(Pulse Frequency Modulation; PFM) 방식의 제어 방식을 사용하여 달성할 수 있다.
이하 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 상세한 설명을 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 하기에는 본 고안을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
먼저, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 고안의 실시예에 따른 다등용 전자식 안정기의 전체 구조 및 회로를 설명하고, 도 5 내지 도 10을 참조하여 상기 다등용 전자식 안정기의 각 부분별 세부 회로 구성예를 설명하기로 한다.
도 3은 본 고안의 실시예에 따른 다등용 전자식 안정기의 블록도이다.
상기 도 3을 참조하면, 본 고안의 실시예에 따른 다등용 전자식 안정기는 전원 공급부(300), 파워 컨트롤부(Power Control Part; 310), 인버터부(Invert Part; 320), 점화부(Ignitor Part)(330)로 구성된다.
즉, 종래에는 상기 파워 컨트롤부(310), 인버터부(320) 및 점화부(330)가 램프의 수만큼 필요하였으나, 본 고안에 따르면 각 램프들(340)이 직렬 연결되고, 하나의 점화기를 통해 전원 공급이 가능함으로 인해 점등할 램프의 수가 증가하여도 간단한 구조의 전자식 안정기를 구성할 수가 있게 된다. 상기 도 3에 도시된 전자식 안정기는 인버터(Inverter)를 통해 다시 AC 전력으로 변환시켜 공급하는 간접 변환 방식의 안정기이다.
상기 전원 공급부(300)는 AC 전원을 DC 전원으로 정류하는 전원 정류부(301)와 상기 정류된 신호의 전력 팩터(power factor)를 보상해주는 역률 보상부(302)로 구성될 수 있다. 이때, 상기 역률 보상부(302)는 APFC(Active Power Factor Correction) 회로로 구성될 수 있다. 즉, 상기 전원 공급부(300)로 입력된 AC 전원은 전원 정류부(301)에서 DC 전원으로 정류되고, 상기 역률 보상부(302)로 입력되어 역률 보상 과정을 거치게 된다.
상기 역률 보상부(302)의 출력 신호는 상기 파워 컨트롤부(310)로 공급된다. 상기 파워 컨트롤부(310)는 상기 역률 보상부(302)에서 승압된 전압을 램프에 공급될 수 있는 적당한 전압으로 강압시키는 역할을 수행한다.
이때, 상기 파워 컨트롤부(310)는 여러 가지 방식으로 구현 가능하다. 예컨대, 전압을 제어하는 전압 제어 방식과, 전류를 제어하는 전류 제어 방식, 그리고 전압과 전류를 동시에 제어하는 파워 제어 방식 등이 있다. 또한, 더욱 정밀한 결과를 얻기 위해서는 피드백 제어 방식이 사용될 수 있다.
즉, 상기 도 3의 파워 컨트롤부(310)는 피드백 제어 방식으로서 컨버터(Converter)(311), 전압 피드백(feedback)(312) 및 전류 피드백(313)으로 구성될 수 있다.
한편, 상기 파워 컨트롤부(310)에서 전압 조정된 신호는 상기 인버터부(320)의 인버터로 공급되며, 상기 인버터에서는 DC 전압을 AC 전압으로 변환시키는 역할을 수행한다.
상기 인버터부(320)에 의해 AC 전압으로 변환된 신호는 점화부(330)의 점화기로 공급된다. 상기 점화기에서는 본 고안에 따라 고압의 유도 전압에 의해 제1 램프(340a) 및 제2 램프(340b)를 점등시키게 된다.
즉, 본 고안에 따라 상기 점화기에서 상기 제1 램프(340a)로 전력을 공급하고, 상기 제1 램프(340a)와 직결되어 있는 상기 제2 램프(340b)에도 전력을 공급해 줌으로써, 종래의 전자식 안정기보다 훨씬 간단한 구조에 의해 다등용 전자식 안정기를 구현할 수 있다.
도 4는 본 고안의 실시예에 따른 다등용 전자식 안정기의 세부 회로도이다.
상기 도 4를 참조하면, 상기 전원 공급부(300)로부터 공급되는 DC 전원은 상술한 바와 같이 파워 컨트롤부(310)로 입력된다. 상기 도 3에서 상술한 파워 컨트롤부(310)는 컨트롤러(Controller), 스위치(Switch)(Q5), 다이오드(Diode)(D2), 인덕터(Inductor)(L2), 변환기(Transformer)(T2), 2개의 저항(Resister)(R1, R2) 및 콘덴서(Capacitor)(C5)로 구성될 수 있다. 상기 구성에 의해 상기 파워 컨트롤부(310)는 일반적인 다운 컨버터와 같은 동작을 수행하게 된다. 상기 파워 컨트롤부(310)의 세부 구성 및 동작은 도 6의 설명에서 후술하기로 한다.
한편, 인버터부(320)는 인버터 컨트롤러(Inverter Controller)와 4개의 스위치(Q1 내지 Q4)와 2개의 콘덴서(C1, C2)로 구성될 수 있다. 상기 인버터부(320)는 상기 인버터 컨트롤러가 상기 4개의 스위치(Q1 내지 Q4)를 일정 주기로 개폐시킴으로써 AC 전압을 생성하여 점화기(Ignitor)로 출력시킨다. 상기 인버터부(320)의 세부 구성 및 동작은 도 7a 및 도 7b의 설명에서 후술하기로 한다.
상기 점화기는 제1 점화기(330a) 및 제2 점화기(330b)로 구성될 수 있다. 상기 제1 점화기(330a)는 변환기(T1) 및 콘덴서(C3)로 구성되며, 상기 변환기(T1)의 1차 코일과 상기 콘덴서(C3) 사이에 인덕터(L1) 및 사이댁(Sidac)(D1)이 선택적으로 또는 동시에 더 포함될 수 있다. 상기 제2점화기는 콘덴서(C4)를 포함하여 구성된다. 상기 점화기(330a, 330b)는 상기 인버터부(320)의 AC 전압에 따라 상기 변환기(T1)의 1차 코일이 2차 코일에 고압의 전압을 유도시킴으로써 제1 램프 및 제2 램프를 점등시키게 된다. 상기 점화기의 세부 구성 및 동작은 도 8 내지 도 10의 설명에서 후술하기로 한다.
이하, 도 5 내지 도 10을 참조하여 상기 도 3 및 도 4에서 상술한 본 고안의 실시예에 따른 전자식 안정기의 각 부분에 대한 구성 및 동작을 상세히 설명하기로 한다.
도 5는 본 고안의 실시예에 따른 다등용 전자식 안정기의 전원 공급부 회로도이다.
상기 도 5를 참조하면, 상기 본 고안의 실시예에 따른 전자식 안정기의 전원 공급부(300)는 상술한 바와 같이 전원 정류부(301)와 역률 보상부(302)로 구성될 수 있다.
상기 전원 정류부(301)는 퓨즈(fuse)(F1), 저항(resister)(R1), 변환기(transformer)(L4), 콘덴서(capacitor)(C6 내지 C10) 및 다이오드(diode)(D4) 등으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 역률 보상부(302)는 APFC 컨트롤러, 스위치(switch)(Q6), 인덕터(Inductor)(L3), 저항(R3, R4, R5), 콘덴서(C11) 등으로 구성될 수 있다.
상기 전원 공급부(300)의 전원 정류부(301)는 입력된 AC 전원을 DC 전원으로 변환시키는 정류 장치와 상기 변환된 DC 전원을 적절한 전압으로 승압시키는 부스트 컨버터(boost converter)로 구성된다. 이때, 상기 승압을 시키는 과정에서 역률(즉, 파워 팩터)을 보상시키는 동작을 수행하게 된다. 한편, 상기 전원 정류부(301)의 정류 회로로는 브리지 다이오드(D4)를 사용하였다.
상기 역률 보상부(302)의 기본적인 구성은 부스트 컨버터와 같은 동작을 하고 노드1에서 D4를 통하여 정류되어진 전압을 감시하여 역률이 1에 가까워지도록 동작하게 된다.
보다 구체적으로 설명하면, APFC 컨트롤러가 Q6을 턴온(turn on) 시킬 경우 L3을 따라 많은 양의 전류가 흐르게 된다. 이때, 노드2에서 일정량 이상의 전압이 감지되면 상기 APFC 컨트롤러는 Q6을 턴오프(turn off) 시키게 된다. 한편, 상기 L3은 흐르던 전류를 유지시키려고 하는 코일의 특성에 따라 계속적인 전류를 흐르게 하고 Q6이 턴오프 되어 있으므로 D3을 따라 C11에 전류가 충전된다.
이때 충전되는 전압은 R3, R4의 저항 분배에 의해 노드3에 피드백 되어지고, 상기 피드백된 전압이 기준치 이상이면 상기 APFC 컨트롤러는 위의 동작을 중단한다. 반면, 상기 피드백된 전압이 기준치 이하로 내려갈 경우에는 상기 APFC 컨트롤러가 상술한 충전 동작을 계속하게 된다.
도 6은 본 고안의 실시예에 따른 다등용 전자식 안정기의 파워 컨트롤부 회로도이다.
상기 도 6을 참조하면, 상기 파워 컨트롤부(310)의 주요 구성은 DC-DC 컨버터(converter)로 구성이 되며 상기 전원 공급부(300)의 역률 보상부(302)에서 승압된 전압을 램프에 공급하기 위한 적당한 전압으로 강압시키는 동작을 한다.
한편, 상기 파워 컨트롤부(310)의 동작 방식은 크게 세 가지로 나눌 수 있는데 전압을 제어하는 전압 제어 방식과 전류를 제어하는 전류 제어 방식 그리고 전압과 전류를 동시에 제어하는 파워 제어 방식 등이 있다. 상기 세 가지의 방법 모두 좋은 결과를 얻을 수 있으며 특히 정밀한 결과를 얻기 위하여 본 고안에서는 피드백 제어 방식을 사용한다.
상기 파워 컨트롤부(310)는 컨트롤러, 스위치(Q5), 변환기(T2), 인덕터(L2), 저항(R1, R2), 다이오드(D2) 및 콘덴서(C5) 등으로 구성될 수 있다.
상기 도 6에 도시된 파워 컨트롤부(310)는 비절연 방식의 다운 컨버터로 구성이 되어 있으며, 일반적인 다운 컨버터와 같은 동작을 수행한다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 R1, R2에 의해 분배된 전압을 상기 컨트롤러로 피드백하게 되며, 상기 T2에 의해 전류를 피드백 한다. 이때, 상기 T2는 파워 저항(power resister)으로 대체하여 사용하여도 동일한 결과를 얻을 수가 있다. 또한, 상기 D2는 프리휠링 다이오드를 사용할 수 있다.
한편, 상기 파워 컨트롤부(310)의 또 다른 동작은 점화 동작시 역률 보상부(302)에서 승압된 전압을 그대로 부하(즉, 램프) 및 점화기로 인가함으로써 안정적인 점등이 이루어질 수 있도록 한다. 상기 점화 동작 절차는 점화부의 설명에서 후술하기로 한다.
도 7a 및 도 7b는 본 고안의 실시예에 따른 다등용 전자식 안정기에 사용되는 인버터부 회로도이다. 인버터부(320)의 구성 방법은 풀 브리지(full bridge)(또는, H bridge) 방식과 반 브리지(half bridge) 방식이 있다. 즉, 상기 도 7a는 풀 브리지 방식의 인버터이며, 상기 도 7b는 반 브리지 방식의 인버터이다.
상기 인버터부(320)는 DC 전압을 AC 전압으로 변환하는 역할을 한다. 상기 도 4에서 사용된 인버터는 풀 브리지 방식의 인버터이며, 일반적인 반 브리지 방식을 사용하여도 램프의 점등 및 구동에는 이상이 없이 동작하게 된다.
한편, 상기 인버터부(320)의 동작에 의하여 램프에 인가되는 전원의 주파수(frequency)가 결정이 되는데 음향 공명이 일어나는 것을 방지하기 위하여 인버터의 동작 주파수를 수 Hz 내지 수 KHz의 영역에서 동작을 시키게 된다.
실험 결과 1KHz 이상의 영역에서는 간헐적인 음향 공명 현상이 관측됨으로 수백 Hz의 영역에서 동작을 시키는 것이 바람직하다. 상기 인버터의 동작 주파수가 높아지게 되면 램프에 인가되는 전력량은 상대적으로 줄어들고 동작 주파수가 내려갈 경우 램프에 인가되는 전력량은 높아지게 된다. 한편, 상기 인버터부(320)의 동작 주파수는 다른 부분과 독립적으로 고정을 시켜 동작시키는 것이 바람직하다.
도 7a를 참조하면, 풀 브리지 형식의 인버터는 인버터 컨트롤러, 4개의 스위치(Q1, Q2, Q3, Q4) 및 2개의 콘덴서(C1, C2) 등으로 구성될 수 있다. 이때, 상기 인버터 컨트롤러는 일정한 주기로 각 스위치(Q)를 턴온 또는 턴오프 시키는 역할을 수행한다.
상기 도 7a의 풀 브리지 방식에서는 Q1 및 Q4가 동시에 턴온 되고, 상기 Q1 및 Q4가 ON일 경우 Q2 및 Q3은 오프(OFF) 된다. 그리고 다음 주기에 상기 Q1 및 Q4는 오프 되고, 상기 Q2 및 Q3은 온 된다. 상기 스위치의 개폐 동작은 일정한 주기를 가지고 반복된다.
도 7b를 참조하면, 반 브리지 형식의 인버터는 인버터 컨트롤러, 2개의 스위치(Q1, Q3) 및 3개의 콘덴서(C1, C2, C3) 등으로 구성될 수 있다. 이때, 상기 인버터 컨트롤러는 상술한 바와 같이 일정한 주기로 각 스위치(Q)를 턴온 또는 턴오프 시키는 역할을 수행한다.
상기 도 7b의 반 브리지 방식에서는 Q1이 온(ON)이 되면 Q3은 오프(OFF)가 되고, Q3이 온이 되면 Q1은 오프가 된다. 상기 스위치의 개폐 동작 일정한 주기를 가지고 반복된다.
도 8은 본 고안의 제1 실시예에 따른 다등용 전자식 안정기의 점화부 회로도이다.
상기 도 8을 참조하면, 본 고안의 제1 실시예에 따른 점화부(330)는 도시된 바와 같이 두 개의 램프를 직렬 연결시켜 사용한다. 이와 같이 램프 두개를 직렬 연결시킬 경우 점등 전압이 두배로 상승하여 점등에 어려움이 따르게 되나, 본 고안에 따라 점화기(Ignitor)의 구조를 변경함으로써 다등용 램프로의 전압 공급이 가능하게 된다. 한편, 이하 설명에서는 하나의 점화기에 2개의 램프를 연결한 구성을 설명하였으나, 3개 이상의 램프를 동일한 방법으로 직결시켜 구성함으로써 하나의 전자식 안정기에 의해 복수의 램프를 점등시키는 것이 가능해진다.
상기 본 고안의 제1 실시예에 따른 점화부(330)는 제1 점화기(330a), 제2 점화기(330b)로 구성될 수 있다. 상기 제1 점화기(330a)는 상기 제1 램프와 연결되는 변환기(T1) 및 콘덴서(C3)로 구성되고, 여기에 인덕터(L1) 및 사이댁(Sidac)(D1)이 선택적으로 또는 동시에 더 포함될 수 있으며, 상기 제2 점화기(330b)는 상기 제2 램프와 병렬 연결되는 콘덴서(C4)로 구성될 수 있다.
즉, 본 고안의 제1 실시예에 따른 점화부(330)는 본 고안에서는 2개 이상의 램프를 직결(direct connect)시켜 점화기와 연결하고, 상기 점화기로부터 직접 전력을 공급받는 제1 램프와 직결되는 제2 램프에 콘덴서(C4)를 병렬 연결하게 된다.
또한, 상기 점화부에서 램프에 고압의 유도 전압을 제공하는 변환기(T1)의 1차 코일에 종래에는 사이댁(Sidac)(또는, 다이액(diac))(D1) 및 콘덴서(C3)가 연결되었으나, 본 고안의 제1 실시예에 따라 상기 변환기(T1)의 1차 코일과 사이댁(D1) 사이에 인덕터(L1)를 추가함으로써 2개의 램프에 원활한 전압 공급이 가능해지게 된다.
이하, 상기 점화기의 동작을 상세히 설명하기로 한다. 상기 점화기는 다음과 같은 인버터부의 스위칭 동작에 따라 두개의 램프를 점등시키게 된다.
1) 인버터부(320)의 Q1, Q4 가 턴온이 될 경우
전류는 T1의 핀 번호 1번에 인가되고 상기 T1의 1차 코일을 따라 전류가 흐르게 된다. 이때, 상기 전류는 T1의 1차 코일에서 L1을 거쳐 D1에 흐름으로써, 상기 D1에 전압이 인가된다. 상기 D1은 사이댁(Sidac) 이라는 소자로서 일정한 전압 이상일 경우 순간적으로 도통이 되어 저항이 제로에 가까워지는 양방향 다이리스터 다이오드(Bidirectional Thyristor Diodes) 소자이다. 이때, 상기 D1은 다른 양방향 다이오드 소자(예컨대, 다이액, 트라이액 등)로 대체하여 사용하는 것도 가능하다.
한편, 상기 인버터부(320)로부터 공급되는 전압이 D1의 통과 전압 이상이면 상기 D1은 순간적으로 전류를 흘리고 C3에 전류를 충전하게 된다. 이때, 상기 T1의 2차 코일에는 고압(수 KV)의 전압이 유도되고, 상기 고압의 전압은 상기 제1 램프와 제2 점화기에 인가된다. 그런 다음, 상기 제2 점화기가 충전되면서 흐르는 전류로 인하여 상기 제1 램프는 약한 통전 상태로 전환하게 된다.
이와 같이 상기 제1 램프가 약한 통전 상태로 변할 경우 HID 램프의 특성에 의하여 램프의 저항은 제로에 가까워지고 상기 제1 램프에 걸리는 전압은 급격하게 줄어들게 된다. 이때, 상기 T1의 2차 코일에 유도된 전압의 대부분은 제2 점화기인 C4에 인가되며, 또한 제2 램프에 병렬로 인가되게 된다.
이렇게 함으로써, 제2 점화기에 충전된 전압이 상기 제2 램프를 점화시킬 수 있는 전압이 되면 상기 제2 램프는 통전 상태로 변하게 되고, 상기 제2 램프에 인가되는 전압은 급격하게 줄어든다. 이때, 램프의 상태는 상기 제1 램프와 제2 램프가 전부 통전이 된 상태이고 두 램프의 내부 저항은 제로에 가까운 상태로 된다. 이에 따라 인버터부(320)의 출력 양단에 걸리는 전압은 급격히 작아지고 T1의 1차 코일 -> L1 -> D1 -> C3을 따라 인가되어있던 전압도 급격히 감소하게 된다. 상기 전압 감소에 따라 D1은 오프 상태로 변하게 되고 더 이상의 전류는 흐르지 않게 된다.
이후, 상기 인버터부(320)에서 발생되는 전압은 전부 램프(즉, 제1 램프 및 제2 램프)를 따라 흐르게 되고 HID 램프의 특성에 따라 온도가 점점 상승하면서 내부저항이 상승하고, 이에 따라 전압도 상승하여 일정한 전압이 유지되게 된다.
2) 인버터부의 Q2, Q3이 턴온이 될 경우
인버터부(320)로부터 공급되는 전류는 먼저 상기 제2 램프와 병렬 연결되어 있는 C3에 가해지게 되고 변동하는 전압은 통전을 시키는 콘덴서의 특성에 따라 전류가 통과된다. 상기 C3을 통전 시킨 전압은 D1 -> L1 -> T1의 1차 코일을 따라 인가되고 인버터의 전압 D1이 통과 전압 이상일 경우, 상기 D1은 순간적으로 전류를 통과시키고 전류는 L1 -> T1의 1차 코일을 따라 흐르게 된다.
한편, 이때 상기 T1의 2차 코일에는 고압(수 KV)의 전압이 유도되고, 상기 고압의 전압은 상기 제1 램프와 제2 점화기에 인가된다. 이때, 상기 제2 점화기가 충전되면서 흐르는 전류로 인하여 제1 램프에 고압이 가해지고, 상기 제1 램프는 약한 통전 상태로 된다. 이와 같이, 상기 제1 램프가 약한 통전 상태로 변할 경우 HID 램프의 특성에 의하여 램프의 저항은 제로에 가까워지고 상기 제1 램프에 걸리는 전압은 급격히 줄어들게 된다.
또한 C4에 점차적으로 충전이 되어 T1의 2차 코일에 유도된 전압 대부분은 제2 점화기인 C4에 인가되고, 제2 램프에 병렬로 인가되게 된다. 이때, 상기 제2 점화기에 충전된 전압이 상기 제2 램프를 점화시킬 수 있는 전압이 되면 상기 제2 램프는 통전 상태로 변하게 되고, 제2 램프에 인가되는 전압은 급격하게 줄어들게 된다. 결국, 램프의 상태는 제1 램프와 제2 램프가 전부 통전이 된 상태이고 두 램프의 내부 저항은 제로에 가까운 상태로 된다.
이에 따라 상기 인버터부(320)의 출력 양단에 걸리는 전압은 급격히 작아지고 C3 -> D1 -> L1 -> T1의 1차 코일을 따라 인가되어 있던 전압도 급격히 감소하게 된다. 상기 전압 감소에 따라 D1은 오프 상태로 변하게 되고 더 이상의 전류는 흐르지 않게 된다. 이후, 상기 인버터부(320)에서 발생되는 전압은 전부 램프(즉, 제1 램프, 제2 램프)를 따라 흐르게 되고 HID 램프의 특성에 따라 온도가 점점 상승하면서 내부저항이 상승하게 된다. 이에 따라 전압도 상승하여 일정한 상기 램프들에는 전압이 유지되게 된다.
한편, 상기와 같이 본 고안에 따라 램프를 직렬 연결시켜 사용할 경우 컨버터와 인버터에 흐르는 전류량이 증가하지 않게 되며, 발열이 줄어들게 되어 방열이 쉬운 장점이 있게 된다.
이하, 도 9를 참조하여 본 고안의 제2 실시예에 따른 점화부를 설명한다. 한편, 상기 제2 실시예에서는 상기 제1 실시예의 제1 점화기에서 사이댁(D1)을 제거하여 구성하게 된다. 즉, 사이댁(D1)을 제거하고, 본 고안에 따라 변환기(T1), 인덕터(L1) 및 콘덴서(C3)만 구비하여도 동일한 효과를 가져올 수가 있게 된다.
도 9는 본 고안의 제2 실시예에 따른 다등용 전자식 안정기의 점화부 회로도이다.
상기 도 9를 참조하면, 본 고안의 제2 실시예에 따라 상술한 제1 실시예의 점화기에서 사이댁을 제거하여 구성하게 된다. 즉, 상기 본 고안의 제2 실시예에 따른 점화부(330)는 제1 점화기, 제2 점화기로 구성되며, 상기 제1 점화기는 상기 제1 램프와 연결되는 변환기(T1), 인덕터(L1) 및 콘덴서(C3)로 구성될 수 있다. 또한, 상기 제2 점화기는 상기 제2 램프와 병렬 연결되는 콘덴서(C4)로 구성될 수 있다.
이와 같이, 본 고안의 제2 실시예에서는 제1 점화기에서 사이댁(D1)을 제거하여도 동일한 효과를 볼 수 있으며, 그 동작은 다음과 같다.
1) INV OUT 1 이 플러스 전압이고 INV OUT 2가 마이너스 전압일 경우
초기에 제1 램프와 제2 램프는 오프 상태이다. 그러므로 가해진 전압은 T1의 1차 코일을 따라 L1을 따라 C3에 충전된다. 이때 흐르는 전류로 인하여 T2의 2차 코일에는 고압의 전압이 유도되게 된다. 한편, 상기 유도된 전압은 전부 제1 램프에 인가되고 상기 제1 램프를 통전 시키게 된다. 상기 제1 램프를 통전 시킨 전류는 상기 제2 램프와 병렬 연결된 C4를 충전시키게 되고, 상기 C4의 충전 전압이 상기 제2 램프를 통전 시킬 수 있는 전압이 되면 상기 제2 램프가 통전이 된다.
이와 같이 상기 제1 램프와 제2 램프가 통전이 되면 HID 램프의 특성에 따라 순간적으로 저항이 줄어들게 되고 인버터부(320)에서 발생된 모든 전류는 상기 T1의 2차 코일 -> 제1 램프 -> 제2 램프를 따라 흐르게 된다. 조금 더 시간이 경과하게 되면, 상기 램프들의 온도가 상승하게 되고, 상기 온도 상승에 따라 램프의 내부 저항이 상승하게 되며, 결국 상기 램프들에는 적정한 전압이 걸리게 된다.
이때에도 상기 T1의 1차 코일 -> L1 -> C3을 따라 전류가 흐르게 되며, 이에 따라 상기 T1의 2차 코일에는 전류가 흐르는 방향 즉, INV OUT1 -> T1의 2차 코일 -> 제1 램프 -> 제2 램프 -> INV OUT 2 의 방향으로 전압이 유기 된다. 이때 유기 되는 전압은 파워 컨트롤부(310) 및 인버터부(320)에서 가해지는 규칙적인 전압 변동에 의하여 발생하는데 상기 전압은 램프에 규칙적인 펄스형 전압을 가하게된다. 이와 같이 고주파의 진동 전류를 램프에 가하게 되면 방전관의 효율이 증가되는 것은 당업계에 알려진 사실이다.
즉, 상기 본 고안의 실시예에 따라 점등을 시킬 경우 점등 이후에 점화기의 동작은 램프에 고주파 전류를 가함으로써 램프의 효율을 증대시키는 역할을 수행하게 되는 것이다.
2) INV OUT 2 가 플러스 전압이고 INV OUT 1이 마이너스 전압일 경우
초기에 제1 램프와 제2 램프는 오프 상태이다. 따라서, 상기 인버터부(320)로부터 가해진 전압은 변화하는 전압을 통과시키는 콘덴서의 특성에 따라 C3을 통과하여 L1 및 T1의 1차 코일측을 따라 INV OUT 1로 흐르게 된다. 이때, 상기 흐르는 전류로 인하여 T2의 2차 코일에는 고압의 전압이 유도된다. 상기 유도된 전압은 전부 C4를 통과하여 제1 램프에 인가되고 상기 제1 램프를 통전 시키게 된다. 이와 같이, 상기 제1 램프를 통전 시키면 제1 램프의 내부저항은 순간적으로 제로에 가까워지게 되고, 가해진 전압은 C4와 제2 램프에 가해지게 된다. 이때 상기 C4가 충전되고 상기 C4의 충전 전압이 상기 C4와 병렬 연결된 제2 램프를 통전 시킬 수 있는 전압이 되면 상기 제2 램프가 통전이 된다.
이렇게 함으로써, 제1 램프와 제2 램프가 통전이 되면 HID 램프의 특성에 따라 순간적으로 저항이 줄어들게 되고 인버터에서 발생된 모든 전류는 제2 램프 -> 제1 램프 -> T1의 2차 코일을 따라 흐르게 된다. 시간이 더 경과하게 되면, 램프의 온도가 상승하고, 이에 따라 램프의 내부 저항이 상승하게 된다. 결국, 상기 램프들에는 적정한 전압이 걸리게 된다.
이때에도 C3 -> L1 -> T1의 1차 코일을 따라 전류가 흐르게 되는데 이에 따라 T1의 2차 코일에는 전류가 흐르는 방향 즉 INV OUT 2 -> 제2 램프 -> 제1 램프 -> T1의 2차 코일 -> INV OUT 1의 방향으로 전압이 유기 된다.
한편, 이때 유기 되는 전압은 파워 컨트롤부(310)와 인버터부(320)에서 가해지는 규칙적인 전압 변동에 의하여 발생하는데 이 전압은 램프에 규칙적인 펄스형 전압을 가하게 된다. 상술한 바와 같이 고주파의 진동 전류를 램프에 가하게 되면, 이에 따라 효율이 증가되는 것은 당업계에 알려진 사실이다.
따라서, 전류의 방향이 바뀔 때에도 마찬가지로 점등 이후에 점화기의 동작은 램프에 고주파 전류를 가해주게 됨으로써 램프의 효율을 증대시키는 역할을 하게 된다.
도 10은 본 고안의 제2 실시예에 따른 다등용 전자식 안정기의 점화부에 제1 램프만을 연결한 회로도이다.
상기 도 10을 참조하면, 파워 컨트롤부(310)의 제어 방식을 일정한 전류를 공급하는 방식인 전류 제어형으로 할 경우 동일한 회로에서 1등을 달아도 정상적으로 동작하고 2등을 달아도 정상적으로 동작을 하게 된다. 즉 1등용과 2등용의 겸용 전자식 안정기가 구현될 수 있다. 이때, 결선 방법은 상기 도 10에서와 같이 1등용으로 동작시킬 경우 제1 램프의 상측 라인(J1)과 제2 램프의 하측 라인(J4)을 상기 하나의 등에 연결하면 된다.
이상에서 각각의 부위별 동작을 설명하였다. 상기 설명에서는 상기 램프가 2 개일 경우의 실시예를 설명하였으나, 3개 이상의 램프가 연결될 경우에도 상술한 본 고안이 동일하게 적용될 수 있음은 자명하다.
한편, 본 고안의 실시예에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 고안의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 고안의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구의 범위뿐만 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 고안에 따르면, 하나의 전자식 안정기 구성으로서 두개 이상의 램프를 점등시킴으로써 절반 정도의 부품으로 구성이 가능하게 되어 많은 비용 절감, 크기의 감소, 무게의 감소, 효율의 증대를 이루게 된다. 이에 따라, 두개의 전자식 안정기를 사용하는 것에 비해 설치 장소가 줄어들게 되며, 설치시 무게 감소 및 설비 감소 등의 많은 장점을 가지게 된다.
또한, 본 고안의 실시예들에 따른 점화기를 사용할 경우 효율이 상승하게 되고 이것은 결국 국가적인 자원의 소비 감소 및 에너지 자원의 사용 절감을 가져오는 효과가 있게 된다.
아울러, 본 고안에 따른 다등용 전자식 안정기의 경우 파워 컨트롤부의 컨트롤러를 전류 제어식으로 구성할 경우 1등과 2등을 필요에 따라 구성하여 점등시키고 사용할 수 있어 일반 산업에 적용할 때 효율성을 더할 수 있게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 다등용 전자식 안정기의 블록도.
도 2는 종래 기술에 따른 다등용 전자식 안정기의 세부 회로도.
도 3은 본 고안의 실시예에 따른 다등용 전자식 안정기의 블록도.
도 4는 본 고안의 실시예에 따른 다등용 전자식 안정기의 세부 회로도.
도 5는 본 고안의 실시예에 따른 다등용 전자식 안정기의 전원 공급부 회로도.
도 6은 본 고안의 실시예에 따른 다등용 전자식 안정기의 파워 컨트롤부 회로도.
도 7a 및 도 7b는 본 고안의 실시예에 따른 다등용 전자식 안정기에 사용되는 인버터부 회로도.
도 8은 본 고안의 제1 실시예에 따른 다등용 전자식 안정기의 점화부 회로도.
도 9는 본 고안의 제2 실시예에 따른 다등용 전자식 안정기의 점화부 회로도.
도 10은 본 고안의 제2 실시예에 따른 다등용 전자식 안정기의 점화부에 제1 램프만을 연결한 회로도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 300 : 전원 공급부 101, 301 : 전원 정류부
102, 302 : 역률 보상부 110, 310 : 파워 컨트롤부
111, 311 : 컨버터 112, 312 : 전압 피드백
113, 313 : 전류 피드백 120, 320 : 인버터부
130, 330 : 점화부 340 : 램프
330a : 제1 점화기 330b : 제2 점화기

Claims (22)

  1. 인버터부에 연결되어 하나 이상의 램프를 점등시키는 점화부를 구비하는 다등용 전자식 안정기에 있어서,
    상기 점화부는,
    상기 인버터부와 연결되며 상기 인버터부에서 입력되는 전류로부터 고압의 전압을 유도하여 제1 램프에 인가하는 제1 점화기; 및
    일 측단은 상기 인버터부와 연결되며 다른 측단은 제2 램프에 병렬 연결되는 제2 점화기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고휘도 방전 램프를 위한 다등용 전자식 안정기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 램프는 상기 제1 램프에 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 고휘도 방전 램프를 위한 다등용 전자식 안정기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 점화기는 콘덴서를 포함하는 것을 특징으로 하는 고휘도 방전 램프를 위한 다등용 전자식 안정기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 점화기는,
    상기 인버터부로부터 입력되는 전류를 1차 코일에서 입력받아 2차 코일에서 고압의 전압을 유도하는 변환기; 및
    일 측단은 상기 변환기의 1차 코일과 연결되며 다른 측단은 상기 인버터부와 연결되는 콘덴서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고휘도 방전 램프를 위한 다등용 전자식 안정기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 점화기는,
    상기 변환기의 1차 코일과 상기 콘덴서 사이에 연결되어, 상기 변환기의 1차 코일로부터 수신된 전류를 통과시키는 인덕터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고휘도 방전 램프를 위한 다등용 전자식 안정기.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제1 점화기는,
    상기 변환기의 1차 코일과 상기 콘덴서 사이에 연결되어 일정한 전압 이상일 경우 순간적으로 도통이 되는 반도체 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고휘도 방전 램프를 위한 다등용 전자식 안정기.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제1 점화기는,
    상기 인덕터와 상기 콘덴서 사이에 연결되어 일정한 전압 이상일 경우 순간적으로 도통이 되는 반도체 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고휘도 방전 램프를 위한 다등용 전자식 안정기.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 반도체 소자는 사이댁(Sidac) 소자인 것을 특징으로 하는 고휘도 방전 램프를 위한 다등용 전자식 안정기.
  9. 제1항에 있어서, 상기 전자식 안정기는,
    상기 제2 램프와 직렬 연결되는 제3 램프가 추가되는 경우,
    상기 추가되는 램프에 병렬 연결되는 제2 점화기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고휘도 방전 램프를 위한 다등용 전자식 안정기.
  10. 제1항에 있어서, 상기 전자식 안정기는,
    AC 전원을 DC 전원으로 변환시켜 공급하는 전원 공급부;
    상기 전원 공급부에서 승압된 전압을 램프에 공급될 수 있는 전압으로 강압시키는 파워 컨트롤부; 및
    상기 파워 컨트롤부로부터 DC 전압을 인가받아 AC 전압으로 변환시키고, 상기 변환된 AC 전압을 상기 점화부 내의 상기 변환기로 제공하는 인버터부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고휘도 방전 램프를 위한 다등용 전자식 안정기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 전원 공급부는,
    상기 AC 전원을 DC 전원으로 정류하는 전원 정류부; 및
    상기 정류된 신호의 전력 팩터를 보상해주는 역률 보상부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고휘도 방전 램프를 위한 다등용 전자식 안정기.
  12. 제10항에 있어서, 상기 파워 컨트롤부는 피드백 제어 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 고휘도 방전 램프를 위한 다등용 전자식 안정기.
  13. 제10항에 있어서, 상기 파워 컨트롤부는 전류 제어형인 것을 특징으로 하는 고휘도 방전 램프를 위한 다등용 전자식 안정기.
  14. 제1항에 있어서, 상기 전자식 안정기는,
    상기 제2 램프를 제거할 때, 상기 제1 램프의 일측단은 변환기의 2차 코일과 연결하며, 다른측단은 상기 인버터부와 연결함으로써 상기 제1 램프의 점등이 가능한 것을 특징으로 하는 고휘도 방전 램프를 위한 다등용 전자식 안정기.
  15. 제5항에 있어서, 상기 인버터부에 의해 상기 변환기의 1차 코일로부터 상기 인덕터로 순방향 전압이 걸리게 될 경우,
    상기 변환기의 1차 코일을 따라 전류가 흐르고, 상기 전류에 따라 상기 변환기의 2차 코일에 고압의 전압이 유도되며, 상기 고압의 전압은 상기 제1 램프에 인가되는 것을 특징으로 하는 고휘도 방전 램프를 위한 다등용 전자식 안정기.
  16. 제15항에 있어서, 상기 고압의 전압 인가 이후,
    상기 제1 램프가 통전 상태가 되어 상기 제1 램프에 걸리는 전압이 급격하게 줄어들게 되면, 상기 변환기의 2차 코일에 유도된 전압의 대부분이 상기 제2 점화기를 통해 상기 제2 램프에 병렬로 인가되는 것을 특징으로 하는 고휘도 방전 램프를 위한 다등용 전자식 안정기.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제2 램프에 전압이 인가된 후,
    상기 제2 램프가 통전 상태가 되어 상기 제2 램프에 인가되는 전압이 급격하게 줄어들게 되면, 상기 제1 점화기의 인덕터 및 콘덴서로 전류가 흐르지 않게 되고, 상기 인버터부에서 발생되는 전압이 전부 상기 제1 램프 및 제2 램프를 따라 인가되는 것을 특징으로 하는 고휘도 방전 램프를 위한 다등용 전자식 안정기.
  18. 제5항에 있어서, 상기 인버터부에 의해 상기 인덕터로부터 상기 변환기의 1차 코일로 전압이 걸리게 될 경우,
    상기 인버터부로부터 공급되는 전류가 상기 제2 램프와 병렬 연결되어 있는 제2 점화기에 인가되는 것을 특징으로 하는 고휘도 방전 램프를 위한 다등용 전자식 안정기.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제2 점화기에 전류가 인가된 이후,
    상기 제1 점화기의 콘덴서를 통전 시킨 전압이 상기 변환기의 1차 코일을 따라 인가되며, 상기 변환기의 2차 코일에는 고압의 전압이 유도되는 것을 특징으로 하는 고휘도 방전 램프를 위한 다등용 전자식 안정기.
  20. 제19항에 있어서, 상기 변환기의 2차 코일에 유도된 전압은,
    상기 제1 램프 및 상기 제2 점화기에 인가되며, 상기 제2 점화기의 충전에 따라 상기 제1 램프에 고압이 가해지는 것을 특징으로 하는 고휘도 방전 램프를 위한 다등용 전자식 안정기.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제1 램프가 약한 통전 상태로 변할 경우,
    상기 제1 램프에 걸리는 전압이 급격히 줄어들게 되며, 상기 제2 점화기에 점차적으로 충전이 되어, 상기 변환기의 2차 코일에 유도된 전압 대부분이 상기 제2 점화기를 통해 상기 제2 램프에 병렬로 인가되는 것을 특징으로 하는 고휘도 방전 램프를 위한 다등용 전자식 안정기.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제2 점화기에 충전된 전압이 상기 제2 램프를 점화시킬 수 있는 전압이 되면 상기 제2 램프는 통전 상태로 되며 상기 제2 램프에 인가되는 전압이 급격하게 줄어들게 되어 상기 제1 램프와 제2 램프가 전부 통전이 된 상태가 되는 것을 특징으로 하는 고휘도 방전 램프를 위한 다등용 전자식 안정기.
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