KR800000375B1 - 형광 방전관의 점등장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

형광 방전관의 점등장치

제1도는 본 발명을 표시하는 회로도.

제2도 및 제3도는 본 발명장치의 다른 실시 예를 각각 표시하는 회로도.

제4도는 본 발명장치의 회로요부의 특성을 표시하는 시간기록표.

제5도 및 제6도는 각각 본 발명장치 시동점등 특성을 표시하는 비교 특성도이다.

본 발명은 저항밸러스트(BALLAST)방식의 형광등 점등장치에 관한 것으로서 특히 점등 시동수단에 특징을 가지는 것이다.

예열시동형 형광방전관을 안정상태에서 점등하기 위하여서는 전기 회로중에 램프 전류의 제어장치가 필요한 것이다.

이를 위하여 종래에는 쵸우크 코일로 되는 안정기를 사용하는 쵸우크 밸러스트 방식이 주로 채용되어 왔었고, 기타의 예로서 저항선 또는 백열전구 등을 사용하는 저항 밸러스트 방식이 채용되었다.

이와 같은 종류의 방전관을 점등하기 위하여서는, 점등 시동 즉, 극간방전을 개시하기 위하여 방전개시에 앞서 양 방전극을 가열하기 위한 예열회로 및 높은 시동전압을 얻기 위한 킥전압 발생회로를 필요로 하였다.

그리고 이 예열회로 장치로서 점등조작(전원투입)의 초기의 짧은 시간 사이에 양 방전극의 필라멘트에 흐르는 전류희로를 폐로하는 회로개폐 동작부를 필요로 하는 것이나, 이 개폐 동작부로서 그 작동성이 편리한 글로우 스타트(GLOW start)가 많이 사용되었고, 탁상 스탠드 등에서와 같이 손으로 조작이 가능한 기구에서는 수동 조작에 의하는 개폐기가 사용되었다.

또한 상기 킥전압 발생회로 표시는, 쵸우크 벨러스트 방식에 있어 예열동작 종료시의 전류 차단에 의하는 안정기의 차기유도 전압을 이용하던가, 저항벨러스트 방식에서는 트랜지스타 인버어터를 기본으로하는 고전압 발생회로를 별도로 설치하던가, 또는 20W급 이하의 소형 형광관용으로서 관외벽에 근접 되게한 도전체에 공급전압을 인가하게 하는 간편한 수단 (일본 실용신안공고소 30-368호등)도 제안되어 왔었다.

그런데, 이와같은 점등회로에 있어서 각종 벨러스트 방식으로 요구되는 것은, 안정된 램프 전류 및 적당한 예열전류를 제어하는 것에 있었다.

그리고 상기 쵸크 벨러스트 방식은 이 요구에 적합한 합리적인 방식으로서 효과적인 것에 반하여, 점등시에 쵸크 코일의 발열에 대비하여, 그 기구내에 장착하는 공간을 넓게 하지 않으면 안되는 것이여서, 기구의 구조가 제한되어 기구의 디자인의 자유성이 적고, 또한 기구의 하중이 무겁게되는 등의 구조상의 제약을 가하여, 안정기 특유의 울림소리가 발생하며 더우기 전원주파수 특성을 고려하지 않으면 안되는 등의 전기적인 제약이 있었다.

이에 대하여, 저항벨러스트 방식은 상기 안정기에서의 제약은 해소할 수 있었고, 특히 백열전구 벨러스트 방식에서는 그 자체가 발광하므로 인하여, 조명기구로서의 연색성의 개선 및 역률 그리고 효율의 개선이나 이상 회로 전류에 대한 전구 필라멘트에 의한 퓨우즈 효과 등에 있어서는 양호한 것이었으나, 종래의 이 종류의 저항 벨러스트 방식의 가장 결점으로서는 별도로 설치하는 킥전압 발생회로를 필요로 하는 것에 있었고, 더우기, 이와 같은 킥전압 발생회로는 예열동작의 종료시의 방전극간 전압의 공급전압으로의 복귀를 감지하여, 이 시점에서 방전극간에 고압을 인가하여, 극간방전의 개시를 시작함과 동시에 그 방전 지속시에는 발생회로 작동에 따르는 전력소비의 방지와 방전 전류(램프전류)의 안정화를 위하여, 그 발생동작을 중지하게 하는 작동 조건을 만족 시키기 위하여, 복잡한 전자회로로 구성되어, 그 결과 조명기구로서는 고가로 되는 결점이 있었다.

그리고 안정기 및 글로우스타트 사용의 표준적인 점등회로에 대하여, 글로우스타트 대신에 쌍방향성 반도체 스위칭 소자(예를 들어 SSS 소자)를 사용하여 시동성을 양호하게 하는 회로장치나, 또는 교류전원의 반 사이클 건너서 충전되는 콘덴서와 펄스트랜스의 일차측을 직렬로 연결 접속하고, 이것을 상기 반도체 소자에 병렬로 배설하고, 그 펄스트랜스의 2차출력을 형광방전관의 관외벽에 근접한 도체에 인가하여 적극적인 방전시동 보조를 행하게 하는 회로장치(일본 특허공고 소 49-275호 공보기재)도 제안되어 있다.

이와 같은 방전시동 보조장치를 구비한 점등회로는, 예열시간의 단축에 의하여 킥 스타아트형 형광등으로서는 효과적인 것이나, 안정기 장치로 인하여 상기한 바와같은 불리한 점이 있고, 또한 글로우레스 및 시동보조회로의 기구부가 비교적 복잡하여 부품점수가 많아지며, 그 만큼 값이 비싸게 러는 것이다.

특히 펄스트랜스는 상기 단도체 소자의 블랙다운시의 도통에 의하여 방전하는 콘덴서의 전기량을 승압하게 하고 더우기 이 콘덴서는 예열동작시의 회로 전압으로 충전되는 것이여서, 이 승압동작에 있어 트랜스의 일차 입력전압이 낮아서, 효과적인 승압비를 얻으려면 그 트랜스가 대형화로 되고 그 중량이 증대되어, 기구의 소형 경량화에는 매우 불합리 하였다.

본 발명은 이와 같은 종래의 기술수단과 그의 우열을 감안하여 저항 벨러스트 및 펄스트랜스에 의하는 시동보조를 기본으로하여 기구의 소형경량화를 도모하는 동시에 특히 염가이고 효과적인 형광방전관의 점등장치를 제공하는데 있는 것이다.

본 발명을 도면에 따라 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명장치를 표시하는 회로도로서 형광방전관(1)의 양방전극(2a 및 2b)는 예열형인 것이므로 텅스텐선을 권희하여 구성한 필라멘트 구조로 되어 있는 것이고 양방전극(2a 및 2b)의 각각의 일극에 상용교류 전원 AC가 점등스윗치(3)을 통하여 접속되는 것이고, 이 전원의 입력회로 중에 저항 벨러스트로서 백열전구(4)를 직렬로 삽입 접속하였다.

또한 이 형광방전관(1)(예열 시동형의 직관 또는 원형관 등)과 백열전구 (4)의 조합된 기기는 이들의 시판성에서 구하기 용이한 것으로 100V 상용 교류전원 사용의 20W 형광램프에 대하여는 60W/100V 백열전구 동. 30W형광램프에 대하여는 100W/ 100V 백열전구, 동 40W 형광램프에 대하여 60W/100V+60W/100V 백열전구의 직렬 등이 고려될 수 있다.

그리고 양방전극 (2a 및 2b)의 각각의 극을 글로우스타트(5)를 통하여 접속한 예열회로가 구성되어 있고, 글로우스타트(5)에는 그 접점 개폐시에 발생하는 서어지(SURGE) 전압을 흡수하기 위한 잡음 방지용 콘덴서 (6)을 병렬로 접속한 서어지 전압 흡수회로를 설치 하였다.

이와같은 저항벨러스트 방식의 주지의 점등회로에 대하여, 본 발명장치에서는 상기 서어지 전압 흡수회로의 콘덴서(6)에 직렬로, 펄스트랜스 (7)의 페라이트 코어(Ferrite Core) (7c)에 권회한 1차코일 (7a)를 삽입 접속하는 것이다.

그리고 트랜스(7)의 2차코일 (7b)의 1곡을 상기 1차코일 (7a)의 1극과 공통모선에 접속하는 한편, 타방의 극을 형광방전관 (1)의 관외벽에 밀착한 도전성 재료로 서되는 보조전극(8)에 접속하는 것이다.

이와같은 회로장치의 구성하에서 전원스위치(3)을 닫으면, 벨러스트용의 백열전구(4) 및 양방전극(2a 및 2b)의 필라멘트 부분을 통하여 글로우스타트(5)에 전압이 인가되어 글로우스타트(5)는 그 대립극간에 글로우스타트 방전을 개시하게 된다.

이 방전에 의하는 글로우스타트 관내의 온도 상승으로 인하여, 그 대립극의 일방의 바이메탈 극이 만곡하여 타극에 접하고, 예열회로가 구성되어 백열전구(4)에 의하여 규제하는 예열전류가 양방전극 (2a 및 2b)의 필라멘트에 흘러, 이것이 가열되어 이들 극 (2a 및 2b)에서 열전자의 방출이 개시되는 것이다. 이에 대한 시간 기록표 및 예열전류 특성을 제4도에 표시한다.

충분한 예열시간이 경과한 후에는 글로우스타트(5)의 바이메탈극은 식어서 대항하는 극에서 이탈되고, 그 접점 개방에 의하여 예열 동작이 종료되는 것이나, 이 접점 개방시에 후퇴 이탈하는 바이메탈 극과 대항하는 극과의 사이에서 접점간 스파아크가 발생하여, 이에 의하여 글로우스타트 극간에 서어지 전압(제4도 접점간 전압 특성극선 참조)이 발생한다.

이 서어지전압은 그흡수회로의 콘덴서(6)을 통하여 흐르는 것이나, 이 회로중에 직렬로 삽입한 펄스트랜스(7)의 1차코일(7a)에 작용한다.

그 결과 전원전압의 수배에 달하는 서어지 전압을 1차코일(7a)에 받은 펄스트랜스(7)은 그 2차코일(7b)에 고주파의 고압펄스을 발생하게 하는 것이다.

이 2차측의 고압펄스는 보조전극(8)과 방전극(2b)와의 사이에 인가되고, 이에 의하여 관내의 열전자는 보조전극(8)에 끌려서 하방의 방전극에 향하여 나르고, 극간방전 (점동시동)이 되는 것이다.

특히, 보조전극(8)의 인가전압이 고주파인 것이므로 형광방전관(1)의 표면처리 (실리콘 도포 등)을 행하지 아니하여도 그 효과를 충분히 발휘할 수 있는 것이다.

이 펄스트랜스(7)로서는 전기량이 적으나 고압 고주파의 서어지 전압을 1차측에 받는 것이므로, 1차측의 인덕턴스(INDUCTANCE)가 적은 내압성이 우수한 소용량의 트랜스로 구성하는 것이 바람직한 것이며, 본 발명장치의 실험에 제공된 펄스트랜스는 1차코일의 선종류는 0.25-0.29

의 절연선으로 권수11-20 터언(TURN)에 대하여 2차코일선 종류는 0.06

의 절연선으로 권수400-500 터언을 페라이트코어에 권취 구성하고 외형의 길이는 8.5-16mm이고 경의 길이는 8mm정도이며, 적은 중량의 구성체로 사용할 수 있다.

상기 도시의 실시예의 회로에 있어서는 100V상용교류전원하의 동작으로 그 2차 출력은 0.2-0.5

sec의 주기로 되는 감쇠파형으로 파고치는 5KV정도이고, 펄스발생 기간은 20

sec정도 (60%감쇠시까지)를 얻었다.

제5도는 제1도 표시 구성의 실시예에 있어서, 30W형 형광 방전관(FCL30) 각 100W/100V 백열전구(벨러스트용)을 사용하여, 상용교류100V하에서 점등 시험을 행한 그래프로서, 횡측에는 주위온도(℃)를, 종축에는 전원 투입시에는 극간방전개시(점등)까지의 경과시간(초)를 택하여 표시하고, 곡선ℓ는 보조전극에 공급전압을 직접 인가한 비교회로 장치의 특성을 표시하고, 곡선은 본 발명창치의 특성을 표시하는 것이다.

곡선ℓ로 표시하는 비교회로장치의 특성에 있어서, 주위온도28℃ 부근 이상의 범위에서 ×표로 표시하는 구역은 장시간 점등직후에 재동작 점등이 불가능한 구역인 것이다.

또한 제6도는 40W형 형광방전관에 대하여 60W/100V+60W/100V의 직렬 백열전구를 사용하여 상용교류 200V하에서 점등 시험을 한 결과이고, 이것은 제5도의 기호와 동일한 것으로 표시 하였다.

이 시험결과에 의하여서도 알수 있는 바와같이, 본 발명장치에 있어 글로우스타트에서 발생하는 서어지전압을 이용한 펄스트랜스에 의하는 작용효과는, 특히 주위온도의 저온의 구역에서 효과를 발휘하는 것이고, 이는 상온 구역에서 예열시간 1초 이하의 순시점등 작동 구역에서의 킥 점등동작에 해당하여, 200V구역에서 30W급의 전압(100V)과의 재점등 동작을 확실하게 하는 효과를 발휘하여, 40W급의 전압(200V)관의 주위온도 전역에서는 그 예열시간을 가급적 짧게 할 수 있어, 과잉 예열에 의하는 형광방전관의 방전극의 소모를 적게 할 수 있어 그 수명을 연장할 수 있는 효과가 있는 것이다.

또한 관구의 수명, 기타의 특성을 무시하면, 본 발명장치는 예열형 형광방전관에 대치하여 래피드 스타아터(Rapid Start)형을 사용하여도 하등의 지장이 없는 것이다.

제2도는 본 발명장치의 다른 실시예를 표시하는 것으로, 상기 제1도 표시의 실시예에 있어 글로우스타아트(5)에 대치하여 수동 조작의 푸시버튼 스위치(9)를 사용하여, 이것과 연동하는 로우터리(Rotary)스위치의 구성등으로 되는 전원스위치(3')를 설치하고, 백열전구(4)에 대치하여 저항선(10)을 사용하고 특히 상기 실시예에 있어 보조전극(8)을 생략하여 펄스트랜스(7)을 직접 형광방전관(1)의 관외벽의 일부에 근접 배치한 것이다.

그리고, 제2도 표시의 실시예에 의하여서도, 푸시버튼 스위치(9)의 압압작동으로 예열 동작을 행하고, 형광방전관(1)의 양방전극(2a, 및 2b)에 극부방전이 확인되는 상태에서 스위치(9)에서 손을 놓아 개방하므로서 순시에 확실하게 점등할 수 있는 것이다.

또한 각 도시의 실시예에 있어서 글로우스타트(5)와 푸시버튼스위치(9), 펄스트랜스(7)과 보조전극(8)과의 구성 및 백열전구(4)와 저항선(10)과의 상호 대치나 조합을 하여서도, 본 발명장치가 의도하는 효과를 충분히 발휘할 수 있는 것이다.

그리고, 제3도는 본 발명장치의 다른 실시예로서, 특히 200V급의 전압 상용전원 구역내에 있어, 형광방전관(30W급이하)를 사용하는 경우에도 효과적인 장치의 구성인 것이다.

즉, 제1도 본 발명장치를 표시하는 회로도에 있어서, 예열회로 및 시동 보조회로를 포함하는 형광방전관 (1)(30W급이하)의 2조를 그들의 방전극(2a 및 2b)에 직렬 접속되게 회로 구성을 하고, 그 벨라스트 수단으로서, 그들 형광방전관(1)과 적합한 형의 백열전구(4') (단 200V)를 2개 병렬 접촉한다.

종래에 200V의 실용전원으로서 30W급 이하 (100V 적용)의 형광방전관을 점등하기 위하여서는, 일반적으로 안정기를 겸한 강압트랜스를 사용하여 형관방전관에 인가전압을 100V로 조정하는 수단이 채택되어 왔었다.

그런데 이와같은 수단에 의하면 상기 강압 트랜스가 커지고 값이 비싸게 되어, 저렴한, 기구를 제공할 수가 없었다.

또한 저항 벨러스트 방식으로 구성하는 경우에도, 100V 범위에서 사용하는 상태의 2배의 저항지 작용부(예를들어 백열전구의 경우에는 200V 사용에 적합한 전구를 2개 병렬접속)를 사용하여야 되는 것이며, 따라서 형광방전관 2등 용의 구성에서는 100V사용시의 4배에 상당하는 벨라스트용의 부품을 사용하여야되는 것이며, 이 경우에 있어서, 제품의 값이 고가로 되고, 또한 부품점수가 많아져서 그 조립에 곤란성을 도모하게 되었다.

이에 대하여 제3도 표시의 실시예에 의하면, 벨라스트용의 백열전구(4')를 2개 사용하면 족한 것이므로, 그 값의 저렴성과 조립상의 문제를 일거에 해결할 수 있는 것이다.

그리고, 각 방전관(1)은 펄스트랜스(7)과 보조전극(8)에 의하는 제1도 본 발명장치의 시동 점등 작용에 의하여, 상온범위에서의 점등은 물론이고 고온 및 저온구역에서도 정상점등을 확실히 행할수 있는 것이다.

또한 이 경우에 있어, 제2도 표시의 실시예에서의 작용부품과 상호 호환성 및 회로구성을 적용 하여도 그 기능은 충분히 발휘할 수 있는 것이다.

이와 같이 본 발명장치는 저항벨러스트 방식에 있어서 예열회로 개방시에 과도적으로 발생하는 서어지전압을 이용하여, 그 흡수 회로 중에 소형 경량의 펄스트랜스를 삽입하고, 그 2차출력의 고주파 고압펄스전압을 보조전극을 사용하거나 또는 트랜스 직접으로서 형광방전관에 고전압을 유기하게 하므로서, 안정된 점등 동작은 물론이고, 예열시간의 단축 등의 점동시동 동작상의 현저한 효과를 발휘하고, 더우기, 회로 기능소자로서 소형이고, 경량의 펄스트랜스를 한개 부가함으로서 족하고, 또한 이 시동보조 기구부에 의하여 실질적인 전력 소비가 없는 것이므로 장치 구성의 간략화나 기구의 경량화를 위하는 점에서 우수한 효과가 있는 동시에 염가로서 생산할 수 있는 것이어서, 특히 관구를 바꾸는 일이 없는 소형경량의 조명기구로서 매우 실용적인 것이다.

Claims (1)

1. 형광방전관(1)의 전압 공급회로중에 백열전구(4)등의 저항체를 직렬로 삽입한 저항 벨러스트 방식의 점등회로에 있어서, 그 예열회로의 개폐기에 병렬로 접속한 서어지 전압 흡수용의 콘덴서(6)에 직렬로 펄스트랜스(7a)의 1차측을 접속하고, 이 트랜스의 2차측(7b)을 보조전극(8)에 인가하거나, 이 트랜스의 2차측(7b) 부분을 형광방전관(1)의 관외벽에 밀착하거나 근접 배치하여서 되는 형광방전관의 점등장치.

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