KR20050108173A - 새로운 전자식 조광안정기 절연회로 - Google Patents

새로운 전자식 조광안정기 절연회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 절연트랜스(T2) 혹은 절연인덕터(T2)로 조광안정기 조광제어신호입력부(0/1-10V DC)와 조광안정기 내부 인버터회로의 동작전원을 절연하도록 구성된다. 이에 의하면, 낮은 전압이 절연트랜스에 의해 1차 및 2차로 절연되어 있으므로, 안전성이 최대한 확보되고, 분압기용 저항인 볼륨과 같은 조작이 가능하게 된다.
또한, 본 발명은, NTC(Negative temperature coefficient) 서미스터를 제어신호 입력에 구비하도록 구성된다. 이에 의하면, 저온 상태에서, 안정기가 낮은 밝기로 점등할 때, 높은 저항값으로 연결되어 있어 제어신호입력보다 온도에 따른 저항치 변화분 만큼 밝게 안정기가 안정적으로 점등된다.

Description

새로운 전자식 조광안정기 절연회로{NEW DIMMABLE ELECTRONIC BALLASTS ISOLATION CIRCUIT}
본 발명은 주전원 입력부와 조광안정기 제어신호 입력부 사이를 효과적으로 절연하고, 저온상태에서도 정상적으로 형광등이 점등되도록 된 새로운 형광등용 조광안정기 회로에 관한 것이다.
일반적으로, 형광등의 조광이 필요한 장소에 있어서는, 1∼2개의 안정기나 또는 복수의 조광안정기를 하나의 조광제어신호로 조절하여 일정 영역의 밝기를 제어하고 있다.
한편, 1개의 조광안정기로 1개의 형광등을 단독 조광할 필요가 있는 경우에는, 분압용저항(potentiometer)인 볼륨을 사용하고 있다.
또한, 복수의 형광등을 조광할 경우에는, 형광등용 조광기(dimmer)나 일반형 조광기에 신호변환기(signal convertor)를 사용하고 있다. 이 경우, 조광안정기에 있어서는, 현장 전선로 연결 작업이나 고장 시의 고장 확산을 방지하기 위해서, 형광등을 점등하는 안정기전원(220V AC) 입력과 조광제어신호(VC: 0/1-10V DC) 입력을 절연(isolation)하여야만 한다.
이와 같은 절연이 이루어질 때에만 복수개의 조광안정기를 1개의 조광제어신호 발생장치에 연결하여 사용할 수 있다.
여기서, 도 1은 포토커플러를 이용한 절연회로를 나타낸 도면으로, 입력된 제어신호가 변환회로1에 의해 PWM(Pulse Width Modulation)신호로 변환되고, 포토커플러(P1)를 거쳐서 변환회로2에서 D(Digital)/A(Analog)변환되어 인버터(IC1)에 입력되며, 인버터(IC1)에 입력된 신호가 Q1, Q2를 제어하면서 형광등(FL)을 조광제어하고 있다.
또한, 도 2는 절연트랜스를 이용한 절연회로를 나타낸 도면으로, 입력된 제어신호가 변환회로3에서 V(Volt)/F(Frequency)변환되고, 절연트랜스(T1)를 거쳐서 변환회로4에서 F/V변환되고 있다.
그런데, 이러한 도1 및 도 2의 방법에 있어서는, 조광제어신호가 1V부터 시작하므로, 1V 혹은 2V 저전압의 경우에도 절연회로는 동작하여야 하므로, 외부 조 광제어신호(VC)를 절연회로 동작전원으로 겸용하여 사용하기 어렵기 때문에, 통상 전자식 조광형 안정기의 인덕터(L1, L2:역률보상용 인덕터 또는 초크인덕터)에 보조권선(L11,L21)을 감아 보조권선에 유기되는 절연된 보조전원을 조광제어신호 입력 회로에 공급하게 된다.
이 경우, 조광형 안정기의 전원측(AC input)과 조광제어신호 입력의 절연은 안정기 내부에 사용된 인덕터(L1,L2)에 의해 이루어지고 있으며, 이 인덕터(L1,L2)는 조광안정기의 주회로를 이루고 있어 높은 전압이 걸리므로, 동시에 연결된 조광안정기 중 1개라도 제어신호 입력 회로와 전원공급용 인덕터와의 절연이 파괴되어 제어신호 입력(VC)으로 누설될 경우, 제어신호 입력 선로에 연결된 정상적인 조광안정기나 조광기 등이 파손되는 심각한 문제가 발생한다.
본 발명은 이러한 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로, 조광안정기의 조광제어신호 입력에 보조전원을 가하지 않으면서, 볼륨과 같이 동작할 수 있는 새로운 형광등용 조광안정기 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
한편, 본 발명은, 저온환경에서도 안정적으로 형광등을 점등하여 조광시킬 수 있는 새로운 형광등용 조광안정기 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 상기 보조권선이 생략되는 한편, 절연트랜스 혹은 절연인덕터로 조광안정기의 조광제어신호 입력부(0/1-10V DC)와 조광안정기 내부 인버터회로의 동작전원을 절연하도록 구성된다.
본 발명은, 교류 입력 전원(AC input)과, 브릿지회로와 역률보상용IC(IC2)의 출력에 의해 구동되는 Q3와 인덕터(L2) 및 다이오드(D0)로 이루어져서 전원(AC input)을 직류로 정류하는 정류부, 인버터(IC1)의 출력에 의해 교대로 온 오프 구동하는 트랜지스터(Q1 및 Q2)를 구비하여 이루어져서 구형파를 출력하는 구형파 발진부 및, 형광등(FL)이 점등되기 전 음극예열 상태에서 상기 구형파 신호가 C1-L1-C2-R회로를 구성하여 흐르고, 형광등이 점등되면, 상기 구형파가 C1-L1-FL-R 회로를 구성하여 흐르는 형광등 예열 점등부를 구비하여 구성되고, 상기 구형파 신호가 콘덴서(C11) 및 저항(R11)을 통해 1차측으로 입력되고, 제어신호 입력이 2차측으로 입력되는 절연트랜스(T2)와, 인버터(IC1)의 주파수를 조절하는 주파수 변환회로5를 더 구비하여 구성되되, 상기 트랜스(T2)의 2차측 제어신호 입력(VC)전압(0/1-10V DC)이나 분압기용저항의 저항 증감에 따라, 2차측 전류(i21)가 변하고, 이어서 1차측 전류(i11)가 변하며, 이어서 저항(R11)에 전압 변동이 생기고, 저항(R11)에 연결된 저항(R13)의 전압이 변하며, 이 저항(R13)의 전압이 다이오드(D12)를 거처 상기 변환회로5로 입력되어 주파수 조절 신호로 사용되는 것을 특징으로 하는 새로운 형광등용 조광안정기 절연회로를 제공한다.
이에 의하면, 낮은 전압이 절연트랜스에 의해 1차측 및 2차측으로 절연되어 있으므로, 안전성이 최대한 확보되고, 분압기용 저항인 볼륨과 같은 조작이 가능하게 된다.
또한, 본 발명은, 제어신호 입력보호저항(Rvc) 대신 NTC(Negative temperature coefficient) 서미스터를 제어신호 입력에 구비하도록 구성된다.
이에 의하면, 저온 상태에서, 안정기가 낮은 밝기로 점등할 때, 온도 저하에 비례하는 만큼 높은 저항값으로 연결되어 있어 제어신호입력이나 분압기용저항 값보다 온도에 따른 저항치 변화분 만큼 밝게 안정기가 점등된다.
(실시예)
도 3은 본 발명에 따라 새로운 형광등용 조광안정기 절연회로를 나타낸 도면이다.
도면에서는, 교류의 입력 전원(AC input)과, 전원에 이어지는 브릿지회로, 이 브릿지회로의 한쪽 노드에 이어지는 초크인덕터(L2), 초크인덕터(L2)에 이어지는 역율보상용의 다이오드(D0), 다이오드(D0)에 순서대로 이어지는 FET인 Q1 및 Q2, Q2에 이어지는 과전류 검출저항(R), 상기 Q1과 Q2 사이에 이어지는 배터리 콘덴서(C1), 콘덴서(C1)에 이어지는 초크인덕터(L1), 인덕터(L1)와 상기 과전류 검출 저항(R)의 사이에 이어지는 공진콘덴서(C2)와, 인덕터(L1)와 콘덴서(C2) 사이와 콘덴서(C2)와 저항(R) 사이에 병렬로 연결되는 형광등 램프(FL)가 구비된다.
그리고, 상기 저항(R)과 상기 브릿지회로의 다른쪽 노드가 연결되고, 이 연결선의 노드(n1)와 상기 인덕터(L2)와 다이오드(D0) 사이에 이어지는 Q3와, 노드(n2)와 상기 다이오드(D0)와 Q1 사이에 이어지는 스토리지(Storage) 콘덴서(C0)가 구비된다.
또한, 상기 FET인 Q1, Q2의 게이트는 인버터IC(IC1)의 단자에 이어지고, Q3의 게이트는 역율보상IC(IC2)의 단자에 이어지는데, 도시생략된 전원으로부터 각 IC1, IC2로 각각 전원(VCC)이 입력된다.
또한, 본 발명에 따른 트랜스(T2)가 구비되는데, 조광 제어신호 입력(VC+)이 순서대로 제어신호입력보호저항(Rvc)과 다이오드(D21)와 Q21의 사이에 이어져서 트랜스(T2)의 2차측 노드에 연결되는 한편, 조광 제어신호 입력(VC-)이 트랜지스터인 Q21의 베이스에 이어지고, Q21은 T2의 2차측의 다른 노드에 연결된다. 트랜스(T2) 2차측의 다른 노드와 제어신호입력(VC-)와 Q21의 베이스 사이에 저항(R21)과 콘덴서(21)가 각각 연결된다.
또한, 트랜스(T2)의 1차측의 한쪽 노드가 저항(R11)에 연결되고, 이 저항(R11)은 상기 Q1과 Q2 사이와 배터리 콘덴서(C1) 사이의 노드(n3)에 연결되고, 트랜스(T2) 1차측의 다른쪽 노드는 다이오드(D12)에 이어지고, 이 다이오드는 변환회로5에 이어지며, 변환회로5는 상기 인버터(IC1)의 단자에 연결된다. 한편, 상기 1차측의 한쪽 노드와 저항(R11) 사이와 1차측의 다른쪽 노드와 다이오드(D12) 사이는 순차적으로 저항(R12)과 다이오드(D11) 및 저항(R13)이 이어진다. 또한, 저항(R12)과 다이오드(D11) 사이와 변환회로5 사이가 이어지고, 이 연결로 상에 상기 다이오드(D12)가 연결된다.
도면에 있어서, 인버터(IC1)는 FET인 Q1, Q2를 구동하여 구동파형을 C11과 R11을 통해 지속적으로 절연트랜스(T2)에 공급하게 된다.
절연트랜스(T2)의 제어신호입력 회로에는, 인덕터(L1,L2) 및 보조권선(L11,21)으로 이루어지는 도 1 및 도 2에 도시된 회로동작용 보조전원이 구비되지 않는다.
따라서, 제어신호 입력(VC)에 분압용저항을 연결하여 조정하거나, 제어신호 입력전압(0/1-10V DC)을 인가하여 변동시키면, 이에 상응하는 전류(i21)가 트랜스(T2)의 2차측에 흐르고, 이에 따라 전류(i11)도 변하게 된다.
전류(i11)가 변하면, 저항(R11)에 걸리(drop)는 전압이 변하고, 저항(R11)에 걸리는 전압이 변하면 저항(R13)에 걸리(drop)는 전압도 변하여 변환회로5를 통한 인버터(IC1)의 조광(dimming) 전압을 가변시켜 발진주파수를 가변하여 조정하게 되므로, 이에 따라, 형광등의 조광이 이루어진다.
한편, 제어신호입력을 개방(open)하면 최대밝기로 되고, 공통(common)으로 하면 최소밝기로 됨을 알 수 있다.
도 4는 다른 실시예의 본 발명의 따른 새로운 형광등용 조광안정기 절연회로를 나타낸 도면이다. 도 3과 구분되는 도 4의 특징은 제어신호입력 보호 저항(Rvc) 대신 NTC 서미스터를 사용한 점이다.
일반적으로, 전자식 조광안정기는 100％ 밝기 점등이 가장 쉬우며, 낮은 밝기(최저 5％ 밝기)로 갈수록 점등이 어려워지며, 온도가 낮아질수록 음극필라멘트 예열 등에 따른 여러 사항 때문에 점등이 어려워진다.
외부조광제어신호 입력(VC)에, 통상 저항(Rvc)을 넣어 과도한 외부 전압이 입력될 때 전류를 제한하여 입력회로를 보호한다. 또한, 조광안정기는 외부 조광 신호 입력(0/1-10V DC)에 비례한 밝기로 항상 점등하여야 한다. 이 경우, 통상 상온 이상에서는 점등에 문제가 없으나 온도가 내려간 겨울철 등의 저온 상태에서는 형광등의 주위온도가 음극필라멘트 예열에 영향을 미처 저조도 밝기의 조광점등에 문제가 발생할 수 있다. 저조도 밝기의 조광점등을 조광안정기가 주위온도에 따라 외부 제어신호입력에 설정된 밝기보다 밝게 점등하고, 일정시간이 지나면 형광등도 데워지고 조광안정기 내부 온도도 일정수준에 도달하므로, 이때는 정상적으로 조광제어신호에 비례한 밝기로 되돌아간다.
따라서, 제어신호 입력에 주위온도가 하강하면 저항이 증가하는 NTC 서미스터를 사용하면, 저온 상태에서, 안정기가 낮은 밝기로 점등할 때, 높은 저항값으로 연결되어 있어 제어신호입력보다 온도에 따른 저항치 변화 분만큼 밝게 안정기가 점등된다. 그리고, 어느 정도 시간이 경과되면, 내부 발열로 열이 발생하여 안정된 동작 상태로 되면 안정기 내부도 정상동작 온도로 되므로, 높은 저항값이 정상 저항값으로 돌아간다. 즉, NTC 서미스터는 제어신호 입력에 분압용저항인 볼륨을 달아 인위적으로 온도에 비례하여 조절해주는 역할을 한다.
이상에서 설명한 본 발명에 의하면, 절연트랜스 혹은 절연인덕터가 조광안정기 조광제어신호(0/1-1 0V DC)와 조광안정기 내부 인버터회로 동작전원이 절연되므로, 즉 낮은 전압이 절연트랜스 혹은 절연인덕터에 의해 1차 및 2차로 절연되어 있으므로, 안전성이 최대한 확보되고, 분압기용 저항인 볼륨과 같은 조작이 가능한 효과가 있다.
또한, 실수로 조광제어신호(0/1-10V DC) 입력의 1선과 조광안정기전원(220V AC) 1선에 안정기전원을 연결하여도 조광안정기가 오결선으로 동작만 아니할 뿐이지 소손되지는 않으며, 조광제어신호 입력에 조광안정기전원을 가하더라도 조광제어신호 입력회로부분만 소손되므로 이후 안정기 전원을 정상 결선하면 100％ 밝기 상태의 일반 안정기로 작동되는 효과가 있다.
또한, 제어신호 입력에 주위온도가 하강하면 저항이 증가하는 NTC를 사용하므로, 저온 상태에서, 안정기가 낮은 밝기로 점등할 때, 점등을 보상해주는 효과가 있다.
도 1은 포토커플러를 이용한 절연회로를 나타낸 도면,
도 2는 절연트랜스를 이용한 절연회로를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따라 새로운 형광등용 조광안정기 절연회로를 나타낸 도면,
도 4는 다른 실시예의 본 발명의 따른 새로운 형광등용 조광안정기 회로를 나타낸 도면이다.
〈참조부호의 설명〉
C0 - 스토리지(Storage)콘덴서, Q1,Q2,Q3 - FET,
C1 - 블록콘덴서(배터리콘덴서), L1 - 초크인덕터,
L11 - 보조권선, C2 - 공진콘덴서,
IC1 - 인버터IC, IC2 - 역율보상IC,
R - 과전류검출저항, D0 - 역율보상용 다이오드,
L2 - 역율보상용 인덕터, L21 - 보조권선,
P1 -포토커플러, Rvc - 제어신호 입력보호저항,
T1, T2 - 트랜스 혹은 인덕터.

Claims (4)

  1. 교류 입력 전원(AC input)과,
    브릿지회로와 역률보상용IC(IC2)의 출력에 의해 구동되는 Q3와 인덕터(L2) 및 다이오드(D0)로 이루어져서 전원(AC input)을 직류로 정류하는 정류부,
    인버터(IC1)의 출력에 의해 교대로 온 오프 구동하는 트랜지스터(Q1 및 Q2)를 구비하여 이루어져서 구형파를 출력하는 구형파 발진부,
    형광등(FL)이 점등되기 전 음극예열 상태에서 상기 구형파 신호가 C1-L1-C2-R회로를 구성하여 흐르고, 형광등이 점등하면, 상기 구형파가 C1-L1-FL-R 회로를 구성하여 흐르는 형광등 예열 점등회로부 및,
    상기 인버터(IC1)의 주파수를 조절하는 주파수 변환회로5를 구비하여 구성되고,
    상기 구형파 신호가 콘덴서(C11) 및 저항(R11)을 통해 1차측으로 입력되고, 제어신호 입력이 2차측으로 입력되는 절연트랜스(T2) 혹은 절연인덕터(T2)를 더 구비하여 구성되되,
    상기 트랜스(T2)의 2차측 제어신호 입력(VC)전압(0/1-10V DC)이나 분압기용 저항(Potentiometer)의 저항 증감에 따라, 2차측 전류(i21)가 변하고, 따라서 1차측 전류(i11)가 변하므로, 직렬로 연결된 저항(R11)에 전압 변동이 생기고, 저항(R11)에 연결된 저항(R13)의 전압이 변하고, 이 저항(R13)의 다이오드(D12)를 거처 전압이 상기 변환회로5로 입력되어 주파수 조절 신호로 사용되는 것을 특징으로 하는 새로운 전자식 조광안정기 절연 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 트랜스(T2)의 2차측에 NTC 서미스터가 구비되는 것을 특징으로 하는 새로운 전자식 조광안정기 회로.
  3. 교류의 입력 전원(AC input)과, 전원에 이어지는 브릿지회로와, 이 브릿지회로의 한쪽 노드에 이어지는 초크인덕터(L2), 초크인덕터(L2)에 이어지는 역율보상용의 다이오드(D0), 다이오드(D0)에 순서대로 이어지는 트랜지스터인 Q1 및 Q2, Q2에 이어지는 과전류 검출저항(R), 상기 Q1과 Q2 사이에 이어지는 배터리 콘덴서(C1), 콘덴서(C1)에 이어지는 초크인덕터(L1), 인덕터(L1)와 상기 과전류 검출저항(R)의 사이에 이어지는 공진콘덴서(C2)와, 인덕터(L1)와 콘덴서(C2) 사이와 콘덴서(C2)와 저항(R) 사이에 병렬 연결되는 형광등 램프(FL)가 구비되고,
    상기 저항(R)과 상기 브릿지회로의 다른쪽 노드가 연결되고, 이 연결선의 노드(n1)와 상기 인덕터(L2)와 다이오드(D0) 사이에 이어지는 Q3와 노드(n2)와 상기 다이오드(D0)와 Q1 사이에 이어지는 스토리지 콘덴서(C0)가 구비되며,
    상기 Q1, Q2의 게이트는 인버터IC(IC1)의 단자에 이어지고, Q3의 게이트는 역율보상IC(IC2)의 단자에 이어지도록 구성되고,
    트랜스(T2)가 구비되는 한편, 조광 제어신호 입력(VC+)이 순서대로 제어신호 입력보호저항(Rvc)과 다이오드(D21)와 Q21사이에 이어져서 트랜스(T2)의 2차측 노드에 연결되는 한편, 조광 제어신호 입력(VC-)이 트랜지스터(Q21)의 베이스에 이어지고, 트랜지스터(Q21)는 트랜스(T2)의 2차측의 다른 노드에 연결되며, 트랜스(T2) 2차측의 다른 노드와 제어신호입력(VC-)와 트랜지스터(Q21)의 베이스 사이에 저항(R21)과 콘덴서(21)가 각각 연결되고,
    트랜스(T2)의 2차측의 한쪽 노드가 저항(R11)에 연결되고, 이 저항(R11)이 상기 Q1과 Q2 사이와 배터리 콘덴서(C1) 사이의 노드(n3)에 연결되고, 트랜스(T2) 1차측의 다른쪽 노드는 다이오드(D12)에 이어지고, 이 다이오드는 변환회로5에 이어지며, 변환회로5는 상기 인버터(IC1)의 단자에 연결되며,
    상기 1차측의 한쪽 노드와 저항(R11) 사이와 1차측의 다른쪽 노드와 다이오드(D12) 사이는 순차적으로 저항(R12)과 다이오드(D11) 및 저항(R13)이 이어지고, 저항(R12)과 다이오드(D11) 사이와 변환회로5 사이가 이어지고, 이 연결로 상에 상기 다이오드(D12)가 연결되는 것을 특징으로 하는 새로운 전자식 조광안정기 절연회로.
  4. 교류의 입력 전원(AC input)과, 전원에 이어지는 브릿지회로와, 이 브릿지회로의 한쪽 노드에 이어지는 초크인덕터(L2), 초크인덕터(L2)에 이어지는 역율보상용의 다이오드(D0), 다이오드(D0)에 순서대로 이어지는 트랜지스터인 Q1 및 Q2, Q2에 이어지는 과전류 검출저항(R), 상기 Q1과 Q2 사이에 이어지는 배터리 콘덴서(C1), 콘덴서(C1)에 이어지는 초크인덕터(L1), 인덕터(L1)와 상기 과전류 검출저항(R)의 사이에 이어지는 공진콘덴서(C2)와, 인덕터(L1)와 콘덴서(C2) 사이와 콘덴서(C2)와 저항(R) 사이에 병렬 연결되는 형광등 램프(FL)가 구비되고,
    상기 저항(R)과 상기 브릿지회로의 다른쪽 노드가 연결되고, 이 연결선의 노드(n1)와 상기 인덕터(L2)와 다이오드(D0) 사이에 이어지는 Q3와 노드(n2)와 상기 다이오드(D0)와 Q1 사이에 이어지는 스토리지 콘덴서(C0)가 구비되며,
    상기 Q1, Q2의 게이트는 인버터IC(IC1)의 단자에 이어지고, Q3의 게이트는 역율보상IC(IC2)의 단자에 이어지도록 구성되고,
    트랜스(T2)가 구비되는 한편, 조광 제어신호 입력(VC+)이 순서대로 순서대로 NTC 서미스터와 다이오드(D21)와 Q21 사이에 이어져서 트랜스(T2)의 2차측 노드에 연결되는 한편, 조광 제어신호 입력(VC-)이 트랜지스터(Q21)의 베이스에 이어지고, 트랜지스터(Q21)는 트랜스(T2)의 2차측의 다른 노드에 연결되며, 트랜스(T2) 2차측의 다른 노드와 제어신호입력(VC-)와 트랜지스터(Q21)의 베이스 사이에 저항(R21)과 콘덴서(21)가 각각 연결되고,
    트랜스(T2)의 2차측의 한쪽 노드가 저항(R11)에 연결되고, 이 저항(R11)이 상기 Q1과 Q2 사이와 배터리 콘덴서(C1) 사이의 노드(n3)에 연결되고, 트랜스(T2) 1차측의 다른쪽 노드는 다이오드(D12)에 이어지고, 이 다이오드는 변환회로5에 이어지며, 변환회로5는 상기 인버터(IC1)의 단자에 연결되며,
    상기 1차측의 한쪽 노드와 저항(R11) 사이와 1차측의 다른쪽 노드와 다이오드(D12) 사이는 순차적으로 저항(R12)과 다이오드(D11) 및 저항(R13)이 이어지고, 저항(R12)과 다이오드(D11) 사이와 변환회로5 사이가 이어지고, 이 연결로 상에 상기 다이오드(D12)가 연결되는 것을 특징으로 하는 새로운 전자식 조광안정기 절연회로.
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