KR200450727Y1 - 단일 마이크로 프로세서 유닛 제어에 의한 전자식 hid 안정기 - Google Patents

단일 마이크로 프로세서 유닛 제어에 의한 전자식 hid 안정기 Download PDF

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Abstract

제어신호에 따라 HID 램프를 제어하기 위한 점멸기 내장형 HID 안정기가 개시된다. 그러한 점멸기 내장형 HID 안정기는, 외부로부터 인입되는 노이즈 및 내부에서 발생되는 노이즈의 외부 방사 차단을 위한 EMI 필터부, T자 형으로 결선된 인덕터 소자, 다이오드 소자 및 스위칭 트랜지스터를 포함하여 인덕터 소자의 영전류 교차점을 검출하고, EMI 필터부에 의해 필터링된 전력을 인가받아 역률을 개선하는 PFC부, PFC부로부터 역률 개선된 전력을 인가받아 직류를 발생시키는 제1 변환부, 제1 변환부로부터의 직류를 인가받아 교류를 발생시키는 제2 변환부, 제2 변환부로부터의 교류를 인가받아 HID 램프에 고전압 펄스를 인가하고 HID 램프를 안정화하는 이그나이터부, 및 PFC부의 입력전압의 분압, PFC부의 출력전압의 분압 및 상기 영전류 교차점으로부터 역률보상신호를 생성하여 스위칭 트랜지스터를 제어하며, 펄스폭 변조신호를 생성하여 제1 변환부에 제공하고, 제1 변환부로부터 램프전류 및 램프전압을 인가받아 램프전류 및 램프전압에 상응하게 제2 변환부로 구형파 신호를 인가하는 마이크로프로세서부를 포함함으로써, 설치비용이나 유지보수 비용 등을 절감할 수 있고 설치나 유지보수를 용이하게 할 수 있다.
Figure R2020090013824
HID, 점멸기, 이그나이터, 안정기

Description

단일 마이크로 프로세서 유닛 제어에 의한 전자식 HID 안정기{ELECTRONIC HID BALLAST CONTROLLED BY SINGLE MICRO PROCESSOR UNIT}
본 고안은 HID(High Intensity Discharge) 램프의 안정기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가로등이나 보안등으로 널리 사용되는 HID 램프의 안정기 내지 그의 점멸 제어기에 관한 것이다.
일반적으로 HID 램프는 가로등이나 보안등으로 널리 사용된다. HID 램프는 대체로 일반 전구보다 높은 전력 효율을 가지므로 특히 백화점이나 체육관과 같은 대형 건물 또는 공원이나 대로변의 가로등과 같이 옥외 조명용으로 널리 사용되고 있다.
그와 같은 HID 램프의 점멸을 제어하기 위한 종래의 점멸 제어기는 HID 램프의 점화(ignition) 기능을 포함하는 안정기(ballast)를 제어하여 단순히 가로등이나 보안등을 원격지에서 온-오프 제어하기 위한 목적으로 설계 제작되어 왔다.
특히, 종래의 전자식 안정기에 있어서는 마이크로프로세서가 장착되어 있음에도 불구하고 이를 활용하지 못하고 별도의 통신을 위한 마이크로프로세서를 부가하는 이중적인 구성을 취하는 단점이 있었다.
도 1은 그러한 종래의 HID(High intensity discharge) 안정기(Ballast)의 설 치 예를 보인 개략도이고, 도 2는 종래의 HID 안정기에 점멸 제어기를 부가하여 설치한 예를 보인 개략도이다.
먼저, 도 1을 참조하면, HID 램프에 HID 안정기가 연결된 상태가 보여지며, 도 1에서 IG는 이그나이터(ignitor)이고, C1은 역률 개선을 위한 콘덴서이며, 14는 리액터(reactor)이고, 12는 HID 램프이다. HID 램프 안정기(10)는 입력전원과 HID 램프 사이에 배치되며, 리액터(14), 역률개선 콘덴서(C1) 및 이그나이터(IG)를 포함하여 구성됨으로써, HID 램프(12)의 점화 기동 및 역률(power factor) 개선 등을 통해 HID 램프가 안정적으로 점등을 유지하도록 하는 역할을 한다. 리액터(14)는 HID 램프 안정기(10)에 널리 적용되고 있으며, 이그나이터(IG)는 HID 램프(12)의 초기 점등뿐만 아니라 재점등에 중요한 역할을 하는 점등 보조기구라 할 수 있다.
다음으로, 도 2를 참조하면, 도 1의 회로에 점멸 제어기(22) 및 점멸 릴레이(RL1)가 연결된 상태가 보여진다.
점멸 제어기(22)는 통신 포트(24)를 통해 제어되고, 만약 통신 포트(24)를 통해 점멸 릴레이가 온/오프되도록 하기 위한 소정의 신호를 점멸 제어기(22)로 인가하게 되면, 점멸 제어기(22)는 점멸 릴레이(RL1)를 제어하여 외부전원(20)이 안정기(10)로 인가되는 것을 차단한다. 안정기(10)의 구조의 예는 도 1에 도시된 것일 수 있다. 점멸 제어기(22)는 외부전원(20)을 인가받아 동작한다.
그러나, 도 2에 도시된 바와 같이 HID 안정기의 점멸을 제어하기 위해서 별도의 점멸 제어기(22)를 추가하는 경우에는, 그로 인한 공사비용 및 유지보수비용 등이 증가되고, 설계 및 제작이 복잡하며, 유지보수 및 운영이 불편한 문제점이 있 다.
본 고안의 목적은 상기 문제점들을 개선하기 위한 것으로서 종래의 HID 안정기를 제어하기 위해 점멸 제어기가 별도로 설치되는 문제점을 개선하기 위한 점멸기 내장형 HID 안정기를 제공하고자 함에 있다.
본 고안의 다른 목적은 종래의 전자식 안정기에 있어서는 마이크로프로세서가 장착되어 있음에도 불구하고 이를 활용하지 못하고 별도의 통신을 위한 마이크로프로세서를 부가하는 이중적인 구성을 취하는 문제점을 개선하기 위한 점멸기 내장형 HID 안정기를 제공하고자 함에 있다.
본 고안의 또 다른 목적은 HID 안정기 회로에 점멸기능을 부가함으로써 구성을 간단히 하여 원가를 절감하고 설계 및 제작을 간편하게 하여 유지보수와 운영의 편리성을 도모할 수 있는 점멸기 내장형 HID 안정기를 제공하고자 함에 있다.
상기의 목적들을 달성하기 위한 본 고안의 일 양상에 따라, 제어신호를 사용하여 HID(High Intensity Discharge) 램프를 제어하기 위한 점멸기 내장형 HID 안정기는, 상기 안정기의 외부로부터 인입되는 노이즈 및 내부에서 발생되는 노이즈의 외부 방사 차단을 위한 EMI 필터부와, T자 형으로 결선된 인덕터 소자, 다이오드 소자 및 스위칭 트랜지스터를 포함하여 상기 인덕터 소자의 영전류 교차점을 검출하고, 상기 EMI 필터부에 의해 필터링된 전력을 인가받아 역률을 개선하는 PFC부 와, 상기 PFC부로부터 역률 개선된 전력을 인가받아 직류를 발생시키는 제1 변환부와, 상기 제1 변환부로부터의 직류를 인가받아 교류를 발생시키는 제2 변환부와, 상기 제2 변환부로부터의 교류를 인가받아 상기 HID 램프에 고전압 펄스를 인가하고 HID 램프를 안정화하는 이그나이터부와, 상기 PFC부의 입력전압의 분압, 상기 PFC부의 출력전압의 분압 및 상기 영전류 교차점으로부터 역률보상신호를 생성하여 상기 스위칭 트랜지스터를 제어하며, 펄스폭 변조신호를 생성하여 상기 제1 변환부에 제공하고, 상기 제1 변환부로부터 램프전류 및 램프전압을 인가받아 상기 램프전류 및 상기 램프전압에 상응하게 상기 제2 변환부로 구형파 신호를 인가하는 마이크로프로세서부를 포함한다.
나아가, 상기 점멸기 내장형 HID 안정기는 교류 전원을 모니터링하여 과전류를 검출하는 CT 정류부, 및 교류 전원을 모니터링하여 누전전류를 검출하는 ZCT 정류부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 점멸기 내장형 HID 안정기는 상기 마이크로프로세서부에 의해 제어되어 상기 EMI 필터부와 상기 PFC부 간을 온/오프 제어하는 릴레이부를 더 포함할 수 있다.
나아가, 상기 제어신호는 통신 포트를 통해 외부로부터 인가되거나 내부적으로 RTC(Real Time Clock)를 통해 인가될 수 있다.
상기의 목적들을 달성하기 위한 본 고안의 다른 일 양상에 따라, 입력전원을 인가받아 HID(High Intensity Discharge) 램프에 고전압 펄스를 인가하고 상기 HID 램프를 안정화하는 자기식 안정기를 포함하며, 제어신호에 따라 상기 자기식 안정기를 제어하기 위한 점멸기 내장형 HID 안정기는, 상기 입력전원을 모니터링하여 과전류를 검출하는 CT 정류부, 및 상기 입력전원을 모니터링하여 누전전류를 검출하는 ZCT 정류부; 상기 자기식 안정기의 이그나이터의 불량 또는 상기 HID 램프의 불량을 검출하기 위한 절연변압부; 온 또는 오프 상태로 변환되어 상기 자기식 안정기로 상기 입력전원을 선택적으로 제공하기 위한 릴레이부; 및 상기 절연변압부에서 제공되는 신호에 따라 상기 릴레이부를 온/오프 제어하는 마이크로프로세서부를 포함한다.
상술한 바와 같이 본 고안은 점멸기 내장형 HID 안정기를 제공함으로써, 종래에 HID 안정기를 제어하기 위해 점멸 제어기를 별도로 설치하는 문제점을 개선할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 고안은 점멸기 내장형 HID 안정기를 제공함으로써, HID 안정기 회로에 점멸기능을 부가하여 구성이 간단하고 원가를 절감할 수 있으며 설계 및 제작을 간편하게 하여 유지보수와 운영의 편리성을 도모할 수 있는 효과를 갖는다.
특히, 본 고안은 점멸기 내장형 HID 안정기를 제공함으로써, 종래의 전자식 안정기에 있어서 마이크로프로세서가 장착되어 있음에도 불구하고 이를 활용하지 못하고 별도의 통신을 위한 마이크로프로세서를 부가하는 이중적 구성을 취하게 되는 문제점을 개선할 수 있는 효과를 갖는다.
이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이하의 설명들은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 본 고안에 대한 보다 철저한 이해를 돕기 위한 의도 이외에는 다른 의도없이 예를 들어 도시되고 한정된 것에 불과하므로, 본 고안의 범위를 제한하는 것으로 사용되어서는 아니될 것이다.
도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 점멸기 내장형 HID 안정기를 나타낸 블록 다이어그램이다. 도 3을 참조하면, 제어신호에 따라 HID 램프를 제어하기 위한 점멸기 내장형 HID 안정기는, 인입되는 노이즈를 제거하는 EMI 필터부(100), T자 형으로 결선된 인덕터 소자, 다이오드 소자 및 스위칭 트랜지스터를 포함하여 상기 인덕터 소자의 영전류 교차점을 검출하고, EMI 필터부(100)에 의해 필터링된 전력을 인가받아 역률을 개선하는 PFC부(200), PFC부(200)로부터 역률 개선된 전력을 인가받아 직류를 발생시키는 제1 변환부(400), 제1 변환부(400)로부터의 직류를 인가받아 교류를 발생시키는 제2 변환부(500), 제2 변환부(500)로부터의 교류를 인가받아 HID 램프(12)에 고전압 펄스를 인가하고 HID 램프(12)를 안정화하는 이그나이터부(600), 그리고 상기 PFC부의 입력전압의 분압, 상기 PFC부의 출력전압의 분압 및 상기 영전류 교차점으로부터 역률보상신호(PFC)를 생성하여 상기 스위칭 트랜지스터를 제어하며, 펄스폭 변조신호를 생성하여 상기 제1 변환부(400)에 제공하고, 상기 제1 변환부로부터 램프전류 및 램프전압을 인가받아 상기 램프전류 및 상기 램프전압에 상응하게 상기 제2 변환부로 구형파 신호를 인가하는 마이크로프로세서부(MPU, 700)를 포함한다. 또한, 마이크로프로세서부(700)에 의해 제어되어 EMI 필터부(100)와 PFC부(200) 간을 온/오프 제어하는 릴레이부(900)가 포함될 수 있다.
또한, 상기 점멸기 내장형 HID 안정기는 상기 HID 안정기로 인가되는 교류 전원에 의한 전력을 모니터링하여 과전류를 검출하는 CT 정류부(도 9b) 또는 상기 HID 안정기로 인가되는 교류 전원에 의한 전력을 모니터링하여 누전전류를 검출하는 ZCT 정류부(도 9a)를 더 포함할 수 있다.
먼저, EMI 필터부(100)는 인입되는 노이즈를 제거하기 위한 부분으로서, 외부로부터 유입되는 노이즈와 기기의 내부에서 발생되는 노이즈의 외부 방사를 차단한다. 도 4는 이러한 EMI 필터부(100)의 일 예를 나타낸 회로도로서, 도 4를 참조하면, 안전을 위한 퓨즈(fuse)(F1), 입력라인(L1, L2)에 유입되는 노이즈를 접지시키기 위한 커패시터들(C12, C13), 저대역 통과필터(low pass filter)를 이루는 인덕터(L11)와 커패시터들(C11, C14)를 포함한다.
PFC부(200)는 EMI 필터부(100)에 의해 필터링된 전력을 EMI 필터부(100)로부터 인가받아 역률을 개선한다. 도 5는 이러한 PFC부(200)의 일 예를 나타낸 회로도이다. 도 5를 참조하면, 다이오드들(D21, D22, D23, D24)은 브릿지 정류 회로를 구성하며, 커패시터(C21)(예를 들면, 소용량의 필름 콘덴서)로 잔류 노이즈를 제거하여 전파 정류된 맥류파형을 생성한다. 저항들(R21, R22)로 전압을 분압하여 입력전원의 전압에 비례하는 모니터링 입력전압(Vin_m)을 생성한다.
이러한 모니터링 입력전압(Vin_m)은 마이크로프로세서부(700)에 제공되어 입 력전압이 감시된다. 변압기(T21)의 2차측에 유기된 전압을 저항(R23)을 통해 변압기(T21)의 영전류 교차점(PFC_Z)이 검출된다. 다이오드들(D25, D26)은 마이크로프로세서부(700)의 입력보호용이다.
영전류 교차점(PFC_Z)으로부터 마이크로프로세서부(700)에 의해 연산이 완료된 후 마이크로프로세서부(700)는 제어신호(PFC)를 증폭부(510)로 제공하고, 제어신호(PFC)는 스위칭 트랜지스터(Q1)를 구동하기에 충분한 신호로 증폭부(510)에 의해 증폭되어 스위칭 트랜지스터(Q1)를 제어한다. 스위칭 트랜지스터(Q1)는 PFC부(200)의 주 스위치 소자이다. 저항 R24는 스위칭 트랜지스터(Q1)의 게이트 드라이버 안정용 저항이다.
커패시터(C23)는 맥류를 평활화하는 작용을 하고 RT21은 음의 온도 계수(Negative Temperature Coefficient;NTC) 소자로서 C23의 돌입전류를 막음으로써 기기의 안전과 수명을 증대시키는 역할을 한다. 저항들 R25, R26은 출력전압을 분압하여 마이크로프로세서부(700)에 공급하여 전압 피드백 회로를 구성하여 출력전압을 일정하게 유지한다. 모니터링된 전압, 즉 모니터링 출력전압(Vp_m)은 마이크로프로세서부(700)로 제공되어 모니터링된다.
전체적으로는, 변압기(T21), 스위칭 트랜지스터(Q1), 다이오드(D27)로 구성된 승압형 역률보상회로로 볼 수 있다.
제1 변환부(400)는 PFC부(200)로부터 버스(PFC_BUS)를 통해 역률 개선된 전력을 인가받아 직류를 발생시킨다. 도 6은 이러한 제1 변환부(400)의 일 예를 나타낸 회로도이다. 도 6을 참조하면, C31은 잔류 노이즈 제거용 커패시터이다. Q31, T31, D31은 대표적인 플라이 백 변환기(fly fack converter)를 구성한다. 도 6에 예시된 바와 같은 플라이 백 변환기가 사용될 수 있으나, 이에 국한되지 않고, 포워드 변환기(forward converter), 벅 변환기(Buck converter) 또는 SEPIC(Single-Ended Primary Inductance Converter)등 다른 방식의 회로가 적용될 수도 있다.
R31은 스위칭 트랜지스터(Q31)의 게이트 드라이버 안정용 저항이다. 변압기(T31)의 2차측에 유기되는 전압은 다이오드(D31)로 정류되어 커패시터(C33)에 의해 평활되어 +접지의 전원으로 공급된다.
R32는 램프전류(I_Lamp) 검출용 저항으로 램프에 흐르는 전류에 비례한 전압신호를 발생하고 이 신호는 마이크로프로세서부(700)에 제공된다. 출력되는 전압은 부(negative) 극성인 관계로 저항들, R33, R34에 의해 분압되고 이를 직접 마이크로프로세서부(700)에 공급할 수 없으므로(전위가 음이므로), 기준원을 +5V로 하여 기준 레벨을 올려 양전위(+)를 만들어 마이크로프로세서부(700)에 램프전압(V_Lamp) 을 제공한다.
R33, R34에 의해 분압된 전압, 즉 램프전압(V_Lamp)의 램프의 관 전압과 저항 R32에 흐르는 램프전류(I_Lamp)는 마이크로프로세서부(700)에 제공되어 램프가 정전력으로 구동할 수 있도록 하고, 실제의 관 전압을 감시하여 이상동작유무와 램프의 수명에 따라 관 전압이 변동되는 점을 이용하여 램프의 잔존수명을 예측하는 용도로 이용될 수 있다. 그리하여, 예방정비에 유용할 수 있다.
제2 변환부(500)는 제1 변환부(400)로부터 직류를 인가받아 교류를 발생시킨다. 도 7은 이러한 제2 변환부(500)의 일 예를 나타낸 회로도이다. 도 7을 참조하 면, 마이크로프로세서부(700)에서 만들어진 구형파 신호(H_DRV)를 인가받아 트랜지스터들(Q47, Q48, Q49, Q50)을 구동시켜 제1 변환부(400)에 의해 만들어진 전압과 전류를 교류로 변환한다.
여기서, 트랜지스터(Q48, Q49)와, 트랜지스터(Q47, Q50)가 서로 쌍으로 동작하여 교류 구형파를 생성한다. 초기에 구형파 신호(H_DRV)로서 하이 레벨(예, 5V)의 신호가 인가되면, Q41이 도통되어 R42, Q41의 콜렉터(N71), Q41의 에미터(N72)를 통하여 접지단(GND)으로 전류가 흐르게 되어 Q41의 콜렉터(N71)는 로우 레벨(0V)로 된다. 이 경우, Q43의 베이스(N76) 전압이 에미터(N74)보다 낮아지게 되므로 Q43의 에미터(N74), Q43의 베이스(N76), R45, Q41의 콜렉터(N71), Q41의 에미터(N72)를 통해 접지단(GND)으로 전류가 흐르게 된다. 이 경우 Q43의 베이스 전류가 흐르게 되므로 Q43의 콜렉터(N77)에도 Q43의 에미터(N74), Q43의 콜렉터(N77)를 통해 R47로 전류가 흐르게 된다. 이러한 전류는 R47의 양단에 전위차를 발생시켜 Q48의 게이트(N78)와 소스(N79) 양단에 인가되어 Q48이 턴온된다. 이러한 현상은 R51, Q45, R53, Q49에 동일하게 나타나 결국 Q48과 Q49의 트랜지스터 쌍이 턴온되는 결과에 이른다. 그러나, Q47, Q50은 N71이 로우 상태임에 따라 Q42의 베이스가 로우 상태로 되므로, Q47, Q50은 턴오프 상태로 유지된다.
정리하면, H_DRV 신호가 하이 레벨인 경우 Q48, Q49는 턴온되고, Q47, Q50은 턴오프 상태로 되어 제1 출력단자(OUT_R)는 -VDC로 되고, 제2 출력단자(OUT_L)는 접지전압(GND)으로 된다. 이와는 반대로, H_DRV 신호가 로우 레벨인 경우 Q48, Q49는 턴오프되고, Q47, Q50은 턴온 상태로 되어 제1 출력단자(OUT_R)는 접지전 압(GND)으로 되고, 제2 출력단자(OUT_L)는 -VDC로 된다.
따라서, H_DRV 신호는 하이 레벨과 로우 레벨을 반복하는 구형파 신호이므로, 그러한 H_DRV 신호에 따라 제1 출력단자(OUT_R)와 제2 출력단자(OUT_L)는 서로 교대로 그라운드와 -VDC를 반복하므로, 출력 전류의 방향이 교번되게 된다.
C41은 로직전원 바이패스 커패시터이며, D41, D42, D43, D44는 H-브리지 모스트랜지스터(H-bridge MOSFET)의 차단속도를 증대시키는 다이오드이다. C42, C43, C44, C45는 임펄스성 노이즈로부터 Q47, Q48, Q49, Q50을 보호하는 역할을 수행한다.
이그나이터부(600)는 제2 변환부(500)로부터 교류를 인가받아 HID 램프에 고전압 펄스를 인가하고 HID 램프를 안정화하는 역할을 한다. 도 8은 이러한 이그나이터부(600)의 일 예를 나타낸 회로도이다. HID 램프는 특성상 동작시작시(이하, "기동시" 라고 함)에 고전압의 펄스를 인가해줘야 한다. 따라서 이러한 고전압 펄스를 생성하는 회로가 도 8에 예시된 것과 같은 이그나이터 회로이다.
도 8을 참조하면, 기본적으로 R61, C61, T61, S61이 이장 발진회로의 전형적인 구성이다. 전원이 인가되면, R61에 의하여 C61이 충전되고 C61의 전압이 S61의 트리거 전압에 도달하면 S61은 단락 상태에 이르러 T61의 1차 권선과 C61, S61로 방전 전류가 흘러 T61의 2차 권선비에 비례하는 고전압이 발생된다. ZD61, ZD62는 과도한 고전압이 발생되는 것을 방지하는 역할을 하고 R62는 C61을 방전시키는 역할을 한다.
이러한 이장 발진회로는 이해를 돕고자 일 예를 든 것에 불과하며, 스파크 갭(spark-gap), 네온 램프(neon lamp), 다이액(DIAC)과 에스씨알(SCR)의 조합 등 여러가지 방법이 적용될 수 있다. 본 회로에서는 트리거 소자 S61로서 사이닥(SIDAC)을 예로 들었다.
나아가, 본 고안에 따른 점멸기 내장형 HID 안정기는 CT 정류부, 및 ZCT 정류부를 더 포함할 수 있다. CT 정류부 및 ZCT 정류부는 입력전원을 모니터링하여 각각 과전류 및 누전전류를 검출하기 위한 것으로서, 입력전원부에서 EMI 필터부(100)로 흐르는 전류를 모니터링하여 마이크로프로세서부(700)로 제공하게 된다.
도 9a 및 도 9b는 그러한 ZCT 정류부 및 CT 정류부 각각의 일 예를 나타낸 회로도로서, 특히 도 9a는 누전전류를 검출하기 위한 ZCT 정류부의 회로도이고, 도 9b는 과전류를 검출하기 위한 CT 정류부의 회로도이다. 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 도시된 예는 각각 ZCT와 CT에서 얻어진 교류신호를 다이오드의 왜곡이 없는 직선성이 양호한 이상적 다이오드에 의한 전파정류 회로이다. 여기서 C81, C82는 평활용 커패시터이다. 도 9a 및 도 9b 각각을 통해 검출된 신호, 즉 누전전류 검출신호(ZCT_OUT) 및 과전류 검출신호(CT_OUT)는 마이크로프로세서부(700)로 제공되어, 그에 따라 누전전류 또는 과전류가 흐르는 경우에 점멸기 내장형 HID 안정기 전체의 불량이나 손상 여부를 검출하고 제어할 수 있게 된다.
다시 도 3을 참조하면, 본 고안에 따른 점멸기 내장형 HID 안정기에서 마이크로프로세서부(700)는, PFC부(200)로부터 모니터링 입력전압(Vin_m), 모니터링 출력전압(Vp_m) 및 영전류 교차점(PFC_Z) 신호를 제공받아 처리하고 연산을 수행하여 램프에 정전력을 공급하기 위해 펄스폭 변조신호(PWM)를 제1 변환부(400)로 제공하 고, 구형파 신호(H_DRV)를 제2 변환부(500)로 제공한다. 이와 같이, 마이크로프로세서부(700)는 PWM, H_DRV 신호를 공급하여 조명기기 표준 규격인 DALI(Digital Addressable Lighting Interface) 통신을 담당하며 소프트웨어적으로 기기의 모든 동작을 제어하는 부분이다.
본 고안의 일 실시예에 따른 점멸기 내장형 HID 안정기는 도시된 바와 같이 통신 포트(800)를 통해 유선 또는 무선으로 제어될 수 있다.
나아가, 유선 또는 무선으로 제어하기 위해 통신 포트를 이용하는 것이 곤란한 상황, 즉 지리적인 문제로 인해 유선 또는 통신 시스템을 통해 제어할 수 없는 상황이 발생할 수 있으므로, 그에 대비하여 RTC(Real Time Clock) 장치가 내장될 수 있고, 그에 따라 통신 포트를 통한 외부 제어 없이 RTC의 클럭에 의해 제어될 수 있다. 이러한 RTC 클럭에서의 타임 정보는, GPS, 갈릴레오, GLONASS 등의 위성시스템으로부터 획득될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
그리하여, 본 고안에 따른 점멸기 내장형 HID 안정기는 종래의 HID 안정기를 제어하기 위해 점멸 제어기가 별도로 설치되는 문제점을 개선함으로써, 원가 절감, 유지보수 및 운영의 편리성을 도모할 수 있는 이점이 있다.
다음으로, 본 고안의 다른 일 실시예에 따른 점멸기 내장형 HID 안정기를 도 10을 참조하여 설명한다. 도 10은 본 고안의 다른 일 실시예에 따른 점멸기 내장형 HID 안정기는, 리액터(예, 도 1의 14), 이그나이터(예, 도 1의 16)를 포함하며, 입력전원을 인가받아 HID(High Intensity Discharge) 램프에 고전압 펄스를 인가하고 상기 HID 램프를 안정화하는 자기식 안정기를 포함하는 점멸기 내장형 HID 안정기 이다. 그와 같이 제어신호에 따라 자기식 안정기를 제어하기 위한 점멸기 내장형 HID 안정기는 ZCT 정류부(1030), CT 정류부(1032), 절연변압부(1020), 릴레이부(1040) 및 마이크로프로세서부(1010)를 포함한다.
CT 정류부(1032) 및 ZCT 정류부(1030)는 입력전원을 모니터링하여 각각 과전류 및 누전전류를 검출하고, 절연변압부(1020)는 자기식 안정기의 이그나이터의 불량 또는 HID 램프의 불량을 검출하며, 릴레이부(1040)는 온 또는 오프 상태로 변환되어 상기 자기식 안정기로 상기 입력전원을 선택적으로 제공한다. 그리고, 마이크로프로세서부(1010)는 절연변압부(1020)에서 제공되는 신호에 따라 상기 릴레이부(1040)를 온/오프 제어한다.
이와 같이 도 10에 예시된 자기식 안정기에 점멸기를 부가하고 과전류 및 누전전류를 검출하여 기기보호와 인명사고의 위험을 방지할 수 있고, 이를 통신을 통하여 원격지의 제어실에 알려 관리자가 조치를 취할 수 있게 된다.
마찬가지로, 유선 또는 무선으로 제어하기 위해 통신 포트를 이용하는 것이 곤란한 상황, 즉 지리적인 문제로 인해 유선 또는 통신 시스템을 통해 제어할 수 없는 상황이 발생할 수 있으므로, 그에 대비하여 RTC(Real Time Clock) 장치가 내장될 수 있고, 그에 따라 통신 포트를 통한 외부 제어 없이 RTC의 클럭에 의해 제어될 수 있다. 이러한 RTC 클럭에서의 타이밍 정보는, GPS, 갈릴레오, GLONASS 등의 위성시스템으로부터 획득될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 고안의 실시예에 따른 점멸기 내장형 HID 안정기는 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 고안의 기본 원리를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 설계되고, 응용 될 수 있음은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게는 자명한 사실이라 할 것이다.
도 1은 종래의 HID(High intensity discharge) 안정기(Ballast)의 설치 예를 보인 개략도이고,
도 2는 종래의 HID 안정기에 점멸 제어기를 부가하여 설치한 예를 보인 개략도이며,
도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 점멸기 내장형 HID 안정기를 나타낸 블록 다이어그램이고,
도 4는 도 3에서의 EMI 필터의 일 예를 나타낸 회로도이며,
도 5는 도 3에서의 PFC의 일 예를 나타낸 회로도이고,
도 6은 도 3에서의 제1 변환기의 일 예를 나타낸 회로도이며,
도 7은 도 3에서의 제2 변환기의 일 예를 나타낸 회로도이고,
도 8은 도 3에서의 이그나이터의 일 예를 나타낸 회로도이며,
도 9a 및 도 9b는 ZCT 정류부 및 CT 정류부의 일 예를 나타낸 회로도이고,
도 10은 본 고안의 다른 일 실시예에 따른 점멸기 내장형 HID 안정기이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : EMI 필터부 200 : PFC부
400 : 직류-직류 변환부 500 : 직류-교류 변환부
600 : 이그나이터부 12 : 램프
700, 1010 : 마이크로프로세서부 800, 1070 : 통신 포트
1050 : 안정기 1040 : 릴레이부

Claims (3)

  1. 제어신호에 따라 HID 램프를 제어하기 위한 전자식 HID 안정기에 있어서:
    상기 안정기의 외부로부터 인입되는 노이즈 및 내부에서 발생되는 노이즈의 외부 방사 차단을 위한 EMI 필터부;
    T자 형으로 결선된 인덕터 소자, 다이오드 소자 및 스위칭 트랜지스터를 포함하여 상기 인덕터 소자의 영전류 교차점을 검출하고, 상기 EMI 필터부에 의해 필터링된 전력을 인가받아 역률을 개선하는 역률 개선부;
    상기 역률 개선부로부터 역률 개선된 전력을 인가받아 직류를 발생시키며, 램프전류 검출용 저항을 포함하여 상기 HID 램프에 흐르는 램프전류 및 램프전압을 검출하는 제1 변환부;
    상기 제1 변환부로부터의 직류를 인가받아 교류를 발생시키는 제2 변환부;
    상기 제2 변환부로부터의 교류를 인가받아 상기 HID 램프에 고전압 펄스를 인가하고 HID 램프를 안정화하는 이그나이터부; 및
    상기 역률 개선부, 상기 제1 변환부 및 상기 제2 변환부와 결합되고, 상기 제어신호 수신을 위해 통신 포트와 결합되는 마이크로 프로세서부를 포함하고,
    상기 마이크로 프로세서부는,
    상기 역률 개선부의 입력전압의 분압, 상기 역률 개선부의 출력전압의 분압 및 상기 영전류 교차점으로부터 역률보상신호를 생성하여 상기 스위칭 트랜지스터를 제어하며, 펄스폭 변조신호를 생성하여 상기 제1 변환부에 제공하고,
    상기 역률 개선부로부터 상기 출력전압의 분압을 제공받아 전압 피드백 회로를 구성하여 상기 출력전압을 일정하게 유지하며,
    상기 제1 변환부로부터 상기 램프전류 및 상기 램프전압을 인가받아 상기 램프전류 및 상기 램프전압을 모니터링하여 램프의 이상동작 유무를 판단하고, 상기 램프전류 및 상기 램프전압에 상응하게 상기 제2 변환부로 구형파 신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 전자식 HID 안정기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 마이크로프로세서부에 의해 제어되어 상기 EMI 필터부와 상기 역률 개선부 간을 온/오프 제어하는 릴레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 HID 안정기.
  3. 청구항 1 및 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어신호는 상기 통신 포트를 통해 외부로부터 인가되거나 내부적으로 RTC(Real Time Clock)를 통해 인가되는 것을 특징으로 하는 전자식 HID 안정기.
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