KR20100045671A - 전자식 형광등 안정기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전자식 형광등 안정기에 관한 것으로, 교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류부; 정류부에서 정류된 직류전원의 역률을 향상시키는 역률보상부; 정류부와 역률보상부에서 공급된 직류전원으로부터 고주파 구형파전원을 발생시키는 인버터부; 및 인버터부에서 출력되는 고주파 구형파전원을 임피던스조절부를 통하여 고주파 정현파전원으로 변환시키고 조절하는 공진회로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
형광등, 안정기, 공진, 인덕터, 전력

Description

전자식 형광등 안정기{ELECTRIC BALLAST}
본 발명은 전자식 형광등 안정기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자식 형광등 안정기의 공진회로부의 인덕터 또는 커패시터를 사용자의 선택에 따라 가변시켜 사용함으로써 램프에 대한 소비전력을 조절할 수 있도록 하는 전자식 형광등 안정기에 관한 것이다.
형광등은 방전관의 일종으로 방전에 필요한 열전자를 방출하기 위하여 초기에 높은 전압이 필요하며, 방전후 형광등에 인가된 전압은 램프 전류가 커지면 반대로 감소하는 부저항 특성을 가지고 있다. 따라서 부저항 특성으로 인해 점등이 불안정해지거나 그 자체로 램프가 파손될 수 있다. 안정기는 초기에는 점등에 필요한 고전압을 공급하여 램프를 점등시키고, 점등 후에는 램프의 전류를 제어하여 일정한 밝기를 유지시켜주는 역할을 한다.
자기식 안정기는 쵸크코일, 누설 트랜스와 대용량의 콘덴서를 사용하므로 형광등에서 빛으로 소비되는 전력 이외에 안정기 자체의 철심 및 동선에 의한 열발생 으로 약 8W 이상 많은 전력 손실이 발생된다. 또한 60Hz의 상용 전원으로 점등시키므로 깜빡임이 생기고 전력 사정이 나쁠 때와 안정기 노후시, 주위 온도가 낮거나 습도가 높을 때 깜빡임이 더욱 심하며 점등이 안되는 경우도 있다.
이러한 결점을 보완하기 위해 전자식 안정기는 반도체 소자를 사용하여 AC 60Hz의 상용 전원을 정류하여 DC로 만들고, 인버터 회로에서 25KHz ~ 50KHz의 높은 고주파로 변환하여 출력전류 제한 회로를 통해 안정하게 형광등을 점등시킨다. 전자식 안정기는 자기식 안정기와 비교하여 고주파 전원으로 점등시키기 때문에 발광 효율이 약 15%정도 향상되며, 반도체 소자를 사용하므로 쵸크코일에서의 자체 발열로 인한 손실을 약 25%정도 줄일 수 있으므로 사실상 자기식 안정기에 비해 35% 이상 절전 효과를 얻을 수 있다.
전자식 안정기는 에너지 절약 효과 뿐만 아니라 고주파 점등(1초에 5만번 ~ 10만번 깜박임)으로 눈으로 감지할 수 없는 양질의 빛을 공급하여 시력을 보호한다. 또한 자기식 안정기의 쵸크 코일과 철심 코어에 의해 생기는 전자력의 진동에 의한 소음을 제거할 수 있다. 전자식 안정기는 자기식 안정기에 비해 무게도 적고 안정기 자체 발열도 10℃ 이상 낮기 때문에 난방비율을 절감할 수 있다. 전자식 안정기는 저전압에서도 점등이 되므로 여름철 전력 사정이 나쁠 때 또는 전력 사정이 나쁜 지역에서 사용하기에 적합하며 저온 점등 및 사용 램프의 구별이 없는 등 많은 장점을 가지고 있다.
전술한 내용은 본 발명의 배경기술의 이해를 위해서 기재한 것이며, 본 발명 이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
이와 같이 전자식 안정기는 자기식 안정기에 비해 열 손실로 인한 효율 감소, 역률 저하로 인한 전력 손실 등을 최소화 할 수 있어 장기적으로도 절전효과가 있다. 하지만 기존의 전자식 안정기는 항상 일정한 정출력을 발생시켜 사용자의 선택에 따른 가변적인 출력을 제어할 수 없어 그에 따른 제품에 대한 절전효과는 기대할 수 없었다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 전자식 형광등 안정기의 공진회로부의 인덕터 또는 커패시터를 사용자의 선택에 따라 가변시켜 사용함으로써 램프에 대한 소비전력을 조절하여 더욱 큰 절전효과를 제어할 수 있도록 하는 전자식 형광등 안정기를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 전자식 형광등 안정기는: 교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류부; 정류부에서 정류된 직류전원의 역률을 향상시키는 역률보상부; 정류부와 역률보상부에서 공급된 직류전원으로부터 고주파 구형파전원을 발생시키는 인버터부; 및 인버터부에서 출력되는 고주파 구형파전원을 임피던스조절부를 통하여 고주파 정현파전원으로 변환시키고 조절하는 공진회로부를 포함한다.
본 발명에서 임피던스조절부는 인덕턴스조절부와 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 인덕턴스조절부는 가변인덕터 및 가변인덕터의 인덕턴스 값을 선택하기 위한 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 인덕턴스조절부는 제 1공진인덕터, 제 2공진인덕터 및 제1공진인덕터 또는 제2공진인덕터를 선택하기 위한 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 임피던스조절부는 인덕터와 커패시턴스조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 커패시턴스조절부는 제 2공진커패시터, 제 3공진커패시터 및 제 2공진커패시터 또는 제 3공진커패시터를 선택하기 위한 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 스위치는 형광등 케이스 외부에 위치하는 스위치 컨트롤과 연결되어 스위치 컨트롤에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전자식 형광등 안정기는 전자식 형광등 안정기의 공진회로부의 인덕터 또는 커패시터를 사용자의 선택에 따라 가변시켜 사용함으로써 사용자의 선택에 따라 램프에 대한 소비전력을 조절하여 에너지를 절감할 수 있다. 또한 형광등 케이스 외부의 스위치 컨트롤을 통해 사용자가 보 다 쉽고 편리하게 소비전력을 제어할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전자식 형광등 안정기의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 형광등 안정기를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 형광등 안정기는 정류부(10), 역률보상부(20), 인버터부(30), 공진회로부(40), 램프(50)를 포함하여 구성된다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 형광등 안정기의 동작에 대해 구체적으로 설명한다.
정류부(10)에서는 외부에서 공급되는 교류전원을 받아들여 직류전원으로 정류한다.
역률보상부(20)에서는 정류부(10)에서 정류된 직류전원의 역률을 향상시킨다. 예를 들어, 역률보상부(20)에서는 역률보상용 반도체 평활회로를 사용하여 정 류부(10)에서 공급되는 직류전원의 역률을 99% 정도로 향상시키고 시스템에 공급될 선전류의 고조파성분을 대폭 감소시킴으로써 직류전원으로의 전환으로 인한 노이즈를 경감시킬 수 있다.
인버터부(30)에서는 정류부(10)와 역률보상부(20)에서 직류전원을 공급받아 고주파 구형파전원을 발생시켜 공진회로부(40)로 출력한다.
공진회로부(40)에서는 인버터부(30)에서 출력된 고주파 구형파전원을 임피던스조절부를 통하여 고주파 정현파전원으로 변환시키고, 임피던스조절부에 의한 임피던스 값의 조절에 따라 출력되는 고주파 정현파전원을 제어한다. 그에 따라 램프에서 소모되는 전력을 조절할 수 있다.
램프(50)는 공진회로부(40)에서 공급되는 고주파 정현파전원에 따라 발광하고 조도가 변화한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 형광등 안정기의 공진회로부를 나타낸 도면이다.
도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 공진회로부(40)는 제 1공진커패시터(C1), 제 2공진커패시터(C2), 인덕턴스조절부(210)를 포함하여 구성된다.
인버터부에서 출력된 고주파 구형파전원이 가지는 주파수가 공진회로부(40)가 가지는 공진주파수에 가까워 지게 되면 형광등에는 정현파 전원이 가해지게 된다.
공진주파수는 제 1공진커패시터(C1), 제 2공진커패시터(C2), 인턱터(L)의 값 에 의해 정해지고, 본 발명의 일 실시예에서는 인덕턴스조절부(210)에 의해 인덕터(L)의 크기가 조절될 수 있다.
도 2를 참조하면 가변인덕터(L)는 그 일단이 제 1공진커패시터(C1)와 직렬로 연결되고, 다른 일단은 스위치부의 일단(S2)과 연결되어 있다. 또한 가변인덕터(L)의 임의의 지점에서 분기된 스위치부의 다른 일단(S1)이 존재한다.
사용자의 선택에 따른 스위칭 동작에 따라 가변인덕터(L)의 값은 조절할 수 있고, 사용자는 가변인덕터(L)의 값에 따라 램프로 출력되는 고주파 정현파전원을 제어할 수 있다.
도 3을 참조하면 제 1공진인덕터(L1)와 제 2공진인덕터(L2)는 그 일단이 병렬로 연결되어 제 1공진커패시터(C1)와 직렬로 연결되어 있고, 각각의 다른 일단은 스위치부의 일단과 연결되어 있다.
사용자의 선택에 따른 스위칭 동작에 따라 제 1공진인덕터(L1) 또는 제 2공진인덕터(L2)의 값이 선택되고, 그에 따라 램프로 출력되는 고주파 정현파전원을 제어할 수 있다.
도 4를 참조하면 공진회로부(40)는 인덕터(L), 제 1공진커패시터(C1), 커패시턴스조절부(410)를 포함하여 구성된다.
커패시턴스조절부(210)는 제 2공진커패시터(C21)와 제 3공진커패시터(C22)가 그 일단이 병렬로 연결되어 공진회로와 연결되어 있고, 각각의 다른 일단은 스위치부의 일단과 연결되어 있다.
사용자의 선택에 따른 스위칭 동작에 따라 제 2공진커패시터(C21) 또는 제 3공진커패시터(C22)의 값이 선택되고, 그에 따라 램프로 출력되는 고주파 정현파 전원을 제어할 수 있다.
여기에서 스위치는 형광등 케이스 외부에 위치하는 스위치 컨트롤과 연결되어 스위치 컨트롤에 의해 제어될 수 있다.
표 1은 인덕턴스조절부(210,310)에 의해 선택된 인덕턴스 값에 따른 소비전력, 램프출력, 광속 값을 보여주는 실험결과이다.
S1 / L1 (7mH) S2 / L2 (9mH)
시료1 시료2 시료3 평균 시료1 시료2 시료3 평균
소비전력(W) 30.78 30.80 30.80 30.79 25.98 26.33 26.17 26.16
램프출력(W) 27.98 28.00 28.00 27.99 23.62 23.94 23.79 23.78
광속(lm) 2451 2451 2507 2470 2137 2136 2126 2133
여기에서 시료1, 시료2, 시료3은 28W 고주파 전용(FHF) 램프를 사용하였다. 실험결과 도 2의 스위치부의 일단(S2)에 연결되거나 도 3의 제 2공진인덕터(L2)에 해당하는 인덕턴스 값(9mH)이 선택된 때의 소비전력은, 도 2의 스위치부의 다른 일단(S1)에 연결되거나 도 3의 제 1공진인덕터(L1)에 해당하는 인덕턴스 값(7mH)에 해당하는 인덕턴스 값이 선택된 때의 소비전력에 비해 소비전력이 4.6W 감소하여 약 15%의 에너지 절감 효과를 얻은 것을 확인할 수 있다.
도 5와 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 컨트롤이 위치한 형광등 케이스를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 컨트롤이 위치한 형광등 케이스를 나타낸 정면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 컨트롤이 위치한 형광등 케이스를 나타낸 사시도이다.
사용자는 도 5 또는 도 6에 도시된 스위치 컨트롤(510)의 조작을 통해 외부에서 손쉽게 공진회로부의 인덕턴스 또는 커패시턴스 값을 조절할 수 있다.
예를 들어 스위치 컨트롤(510)에 의해 ON 이 선택되었을 때, 공진회로부의 인덕턴스조절부는 도 2의 스위치부의 일단(S2)에 연결되거나 도 3의 제 2공진인덕터(L2)에 해당하는 인덕턴스 값이 선택된다. 이 경우 상기 표 1의 실험결과와 같이 소비전력의 감소로 에너지 절감 효과를 얻을 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 전자식 형광등 안정기는 전자식 형광등 안정기의 공진회로부의 인덕터 또는 커패시터를 사용자의 선택에 따라 가변시켜 사용함으로써 사용자의 선택에 따라 램프에 대한 소비전력을 조절하여 에너지를 절감할 수 있다. 또한 형광등 케이스 외부의 스위치 컨트롤을 통해 사용자가 보다 쉽고 편리하게 소비전력을 제어할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 형광등 안정기를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 형광등 안정기의 공진회로부를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 컨트롤이 위치한 형광등 케이스를 나타낸 정면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 컨트롤이 위치한 형광등 케이스를 나타낸 사시도이다.
- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -
10 : 정류부 20 : 역률보상부
30 : 인버터부 40 : 공진회로부
50 : 램프 210, 310 : 인덕턴스조절부
410 : 커패시턴스조절부 500 : 형광등 케이스
510 : 스위치 컨트롤

Claims (7)

  1. 교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류부;
    상기 정류부에서 정류된 직류전원의 역률을 향상시키는 역률보상부;
    상기 정류부와 역률보상부에서 공급된 직류전원으로부터 고주파 구형파전원을 발생시키는 인버터부; 및
    상기 인버터부에서 출력되는 고주파 구형파전원을 임피던스조절부를 통하여 고주파 정현파전원으로 변환시키고 조절하는 공진회로부를 포함하는 전자식 형광등 안정기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 임피던스조절부는
    인덕턴스조절부와 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 형광등 안정기.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 인덕턴스조절부는
    가변인덕터 및 상기 가변인덕터의 인덕턴스 값을 선택하기 위한 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 형광등 안정기.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 인덕턴스조절부는
    제 1공진인덕터, 제 2공진인덕터 및 상기 제1공진인덕터 또는 상기 제2공진인덕터를 선택하기 위한 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 형광등 안정기.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 임피던스조절부는
    인덕터와 커패시턴스조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 형광등 안정기.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 커패시턴스조절부는
    제 2공진커패시터, 제 3공진커패시터 및 상기 제 2공진커패시터 또는 상기 제 3공진커패시터를 선택하기 위한 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 형광등 안정기.
  7. 제 3항, 제 4항 또는 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스위치는
    형광등 케이스 외부에 위치하는 스위치 컨트롤과 연결되어 상기 스위치 컨트 롤에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 전자식 형광등 안정기.
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