KR890003991B1 - 전자식 안정기의 보호장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전자식 안정기의 보호장치

제1도는 본 발명의 전체적인 구성을 보인 회로도.

제2도는 오배선이나 노화된 형광램프의 예시도.

제3도는 노후된 형광램프를 사용하는 경우 종래의 전자식 안정기 동작을 설명하기 위한 설명도.

제4도는 본 발명의 다른 형태를 보인 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

C1콘덴서 D: 다이오드

G : 트라이액(T)의 게이이트 T : 트라이액

T1, T2 : 트라이액(T)의 단자 Q1, Q2 : 트랜지스터

Th1, Th2 : 써미스터 ZD : 제너다이오드

R2, R3 : 분압저항

본 발명은 출력 트랜지스터(Power Transistor)를 사용한 전자식(電子式)형광램프 안정기용 보호장치에 관한 것이다.

일반적으로 널리 알려져 있는 바와같이 종래의 쵸우크를 사용한 안정기는 순간 점점등이 불가능하고 효율이 낮으며 전기적 잡음이 유도되고 중량이며 프리커(Flicker)현상이 야기되는 문제점이 있었다. 그러므로 입력전원을 배전압 정류하여 직류 전환시키고 이를 전류제한용 저항을 경유하여 형광램프 양단에 인가되게 함으로써 전위(potential)차에 의하여 순간점등이 이루어지게 하고 점등 완료한 후에는 전류 제한용 저항을 두어 적정한 전압분배로 관전류가 흐르지 않도록 제한한 이른바 배전압형 안정기가 사용된 바 있으나, 이는 전류제한용 저항에서 막대한 전력낭비를 초래하게 되고 도한 형광램프에 인가되는 전류가 직류이므로 광전 변환효율이 저하되어 조도가 낮게될 뿐만 아니라 얼마간 사용하다 보면 형광랩프 일단에 흑화현상이 심화되어 형광램프의 수명을 단축시키게 되는 문제점이 발견되었다.

그러므로 이러한 문제점을 감안하여 전류제한용 저항을 사용하지 않을 수 있어서 효율이 향상되며, 형광램프에는 교류가 가하여지므로 흑화 현상 심화 등의 문제점이 없으며 순간 점등이 가능하고 경량성, 스타터등의 소모품 사용배제등의 장점을 살린 전자식 형광램프 안정기가 다수 제안된 바 있었다.

그예로서 대표적인 것이 대한민국 실용신안공고번호 제 83-566호(이하 인용고안 이라함) 전자식 형광등 안정기이다. 이의 구조를 개략적으로 살펴 보면 이 트랜지스터의 스위칭동작을 유지시키기 위하여 전류 트랜스 포머를 연결하였고 또한 이에 인덕터와 콘덴서로서된 직렬공진회로가 접속되어 있고 아울러 점등개시를 위한 트리거 수단으로서 스위치 저항 콘덴서가 있어서 상기 크랜지스터에 트리거 펄스를 공급하도록 된 것이며, 이전원 인가후에 상기의 스위치를 단락시킴에 따라 콘덴서에 충전된 전압이 트랜지스터의 베이스에 트리거펄스로서 가해지게 되며 따라서 트랜지스터가 스위칭 동작을 하여 트랜스포머에 전류를 흘려 주고 이의 지화효과에 의하여 자체 발진이 일어나면서 인덕터, 콘덴서로 이루어진 LC 직렬 공진회로에 의하여 높은 공진 전압이 유기되어 방전등을 점등시키게 되는 것인바, 이러한 방식은 종전의 배전압 방식보다 효율이 월등히 향상되고 조도를 증가시킬 수 있으며 형광램프에 인가되 전류가 교류이어서 흑과 현상이 심화되 일이 없이 수명이 단축되지 않도록 할 수 있었다.

그 반면에 이러한 종류의 전자식 안정기는 높은 방전 개시 전압을 얻기 위하여 직렬 공진회로를 사용한 것이며 이때의 전압은 공진회로의 코일의 퀼리티 팩터(Qrality Factor)와 전원전압(VS)을 곱한 값이 되는 것이며 이때의 전압은 실제로 대단히 높게되는바 이 높은 전압이 직렬 공진 회로에 접속된 콘덴서에 축적되고 이 축적되는 전압은 시간이 경과됨에 따라 지나치게 높게 상승되면서 콘덴서와 내압을 초과하며 콘덴서를 파괴시킴을 물론이려니와 이러한 고압 스파이크가 특히 트랜스의 권선을 통하여 스위칭 동작을 수행하고 있는 고가의 트랜지스터를 파괴시키게 된다. 그러므로 직렬 공진회로의 콘덴서 양단 전압이 과승되기 전에 형광램프를 방전개시 시키고 방전 유지 상태로 되어 정상적인 동작상태가 되도록 하여야 하는 것이다. 따라서 실제로 통상의 정상적인 점등상태에서는 콘덴서 양단에 과도한 전압이 축적되기 전에 형광램프가 방전 개시되고 방전 유지에 필요한 점의 저전압으로 강하되는 것이나, 형광램프가 정상적인 동작을 하지못하는 많은 경우에는 콘덴서 양단에 고전압이 축적되어 고가인 출력 트랜지스터를 파괴시키거나 콘덴서를 파괴시키는 등의 문제점이 발견되는 것이다 즉 형광램프의 수명이 다하여 흑화현상이 심화되면 형광램프이 일방으로만 전류가 흐르게 되어 직렬 공진 회로의 콘덴서 양단에 생성되는 높은 직력 공진 전압이 그대로 축적되면서 트랜스포머를 거쳐 턴온된 측의 트랜지스터에 일시에 가해지므로 해당 트랜지스터는 순간적으로 많은 전류를 흘리게 되어 특성의 열화되는 것이어서 안정기의 수명의 단축시키는 문제점이 있고, 또한 시공시에 형광램프이 히터 2개와 안정기의 출력산 2조를 제대로 결선하지 못하고 합선(short)시킨 상태이던지, 오배선한 경우 또는 형광램프의 유리관 자체가 파손되어 방전이 불가능한 경우등에는 전자식 안정기의 직렬 공진 회로이 콘덴서에 고압 상태의 직렬 공진 전압이 생성되어 있으므로 상기한 흑화현상이 심화된 경우보다 더 쉽게 트랜지스터가 파손되는 문제점이 있었으며 이러한 문제점은 전자식 안정기의 보급율 향상에 막대한 지장을 주어 왔다.

본 발명의 목적은 이상에서 밝힌 바와같은 종래의 전자식 안정기가 갖고 있는 형광램프의 노화로 인한 출력 트랜지스터의 파손의 문제점과 형광램프 시공이 오배선이나 합선 그리고 형광램프 유리관의 파손시에 출력트랜지스터나 콘덴서가 파손되는 일이 없도록 하여 고장율을 극소화시켜 줌으로써 반영구적으로 사용할 수 있게 하기 위한 보호장치를 제공함에 있으며, 본 발명에서는 상온에서 자체에 흐르는 전류량의 변화에 의하여 저항의 변화폭이 큰 써미스터를 사용하므로써 직렬 공진 회로의 콘덴서 양단에 병렬로 연결된 스위칭소자의 작동을 제어하도록 하여 소기의 목적을 달성할 수 있게 하였으며 이를 첨부된 도면에 따라 상세히설명하기로 한다 제1도는 일반적인 전자식 안정기의 회로에 본 발명에 의한 보호장치를 결합한 구성을 보인 회로로써, 스위치(So) 및 저항(17), 콘덴서(16)로 이루어진 트리거 회로나 교류전원(AC)에 의하여 트리거되는 트랜지스터(Q1), (Q2)그리고 이들의 자체 발진을 유지시키고 소정의 출력을 내기 위한 트랜스포머(To)아울러 이와 저속된 인덕터(Lo) 및 콘덴서(Co), (Cl) 로된 직렬공진회로를 갖는 공지의 전자식 안정기에 있어서, 콘덴서(Co)의 양단에 트라이액(T)의 양단 (T1), (T2)을 접속하여 놓고 또한 콘덴서(Co)의 양단 전압이 저항(R2), (R3) 및 써미스터(Th1)에 의하여 분압되게 하며 써미스터(Th1)의 일단 전압이 제너 다이오드(ZD)를 거쳐서 트라이액(T)의 게이트(G)에 인가될 수 있도록 한 보호장치를 구성하여된 것이다. 이러한 본 발명에 의한 보호장치는 형광램프가 정상적인 작동을 하고 있는 경우에는 전혀 작동에 관계하지 않는다.

즉, 형광램프가 정상이어서 높은 방전 개시 전압이 콘덴서(Co)양단에 가하여 진 후 신속하게 방전 개시되고 즉시 방전 유지상태로 되어 콘덴서(CO)의 양단 전압이 낮아지게 되는 정상 동작상태에서는 상기의 언급한 본발명의 써미스터(Th1)가 방전 개시 전압에 의한 인입 전류가 흐르면 즉시 발열을 하도록 하여 자체 저항이 급격히 저하하게 되어 있음에도 불구하고 이러한 써미스터(Th1)의 동작이 개시되기 전에 극히 짧은 시간에 방전의 개시가 이루어지고 방전 개시 전압은 거의 동시에 낮아져 방전 유지 전압으로 강하되며 써미스터(Th1)은 전혀 발열되지 않는 것이서 자체 저하이 높은 상태를 유지하므로 트라이액(T)의 게이트(G)에 입력되는 전압은 낮게 되고 이 전압은 제너다이오드(ZD)에 의하여 차단된다 그러므로 본 발명에 의한 보호장치는 형광램프가 정상적인 점등개시 및 점등유지를 하고 있는 상황에 있는 전혀 작동하지 않고 있게된다 이러한 상태에서 사용하다보면 형광램프가 노화되어 흑화현상이 심하여짐에 따라 일방으로만 방전하는 현상이 야기되는 제2(a)도의 경우가 된다. 이때에 종전의 전자식 안정기는 제3(a)도 및 제3(b)도의 상태가 된다. 즉, 제3(a)도는 형광램프가 도면상 좌측에서 우측으로만 방전하는 경우인바 이때에는 트랜지스터를 등가화한 스위치(SW1)에서 흐르는 전류가 인덕터(Lo)를 거쳐서 콘덴서(C1)를 충전시킬 것이고 이 충전된 전하는 콘덴서(Co)및 인덕터(Lo)를 거치면서 트랜지스터를 등가화한 스위치(SW2)로 흐르게 되며 이는 인덕터(Lo) 및 콘덴서(Co), (Cl)으로 구성된 직렬 공진 상태를 구성시키므로 콘덴서의 양단간에 축적된 직렬공진시의 높은 전압은 인덕터(Lo)의 저항성분에 구애받지 않고 스위치(SW2)에 일시적으로 돌입된다.

실제로 스위치(SW2)에 해당되는 트랜지스터(Q2)는 이러한 동작에 의하여 발열되는 상태가 되며 이러한 상태로 사용하다 보면 트랜지스터(Q2)는 그 특성이 열화되어 결국 고장을 일으키게 되는 것이다.

아울러 제3(b)도의 경우에도 형광램프가 도면상 우측에서 좌측으로만 전류를 흘려주게 되는 것이바, 이 경우에는 전기의 경우와 반대로 스위치(SW1)을 흘러 유입된 전류는 인덕터(Lo) 및 콘덴서(Co), (C1)을 경유하여 흐르는바 이때의 전류는 직렬 공진 회로에 흐르는 전류이어서 임피던스가 "0"이므로 막대한 전류가 되고 그러므로 스위치(SW1)에 해당하는 트랜지스터(Q1)에 대항의 전류가 흐르고 따라서 발열되면서 트랜지스터(Q1)의 특성 역시 악화되어 고장을 일으키게 되는 것이다.

그러므로 이와같이 전자식 안정기는 형광램프가 노후화 되어 흑화현상이 시작되면 트랜지스터(Q1), (Q2)가 과열되어 고장을 일으키게 되는 문제점이 있었으며 이는 전자식 안정기의 보급율을 저하시키는 원인이 되어 왔다.

아울러 이외에도 제2(b)도, 제2(c)도, 제2(d)도, 제2(e)도의 경우에는 트랜지스터(Q1), (Q2)에 흐르는 전류에 의하여 인덕터(Lo), 콘덴서(Co), (C1)로 구성된 직렬 공진 회로에 유기된 높은 전압이 트랜지스터(Q1), (Q2)에 역류 되면서 트랜지스터(Q), (Q2)를 파괴시켜 치명적인 과정을 유발하게 되는 것이나 본 발명에서는 이러한 경우에 형광램프 양단에 접속된 콘덴서(Co)를 전자적으로 합선시켜야 하며, 이렇게 되면 트랜지스터(Q1), (Q2)에는 직력 공진에 의한 과전압이 흐를 수 없게 되므로 가장 이상적인 보호장치를 얻을 수 있다는 것을 확인하였으며 본 발명은 이를 위하여 직렬 공진 회로에 의한 고전압이 발생되는 지의 여부를 감시하기 위하여 써미스트(Th1)를 분압저항(R1), (R2), (R3)와 함께 접속하여 직렬 공진회로에 고전압이 발생되는 경우 이에 의하여 써미스터(Th1)가 열을 받아 저항값이 급격히 저하되므로 일단에는 상승된 전압이 얻어지며 이 전압은 제너다이오드(ZD)의 네너 전압을 초과하게 되면서 트라이액(T)의 게이트(G)에 인가되고 트라이액(T)이 도통되면 콘덴서(Co)가 합선상태가 되어 인덕터(Lo) 및 콘덴서(Co)에 의한 직렬 공진 기능이 상실되어 트랜지스터로부터 흘러 나오거나 흘러들어가는 전압은 인덕터(Lo)에 의하여 제한된 저전력이 되므로 트랜지스터(Q1), (Q2)는 발열되거나 고전압에 의한 파괴를 당하게 되는 일이 없는 것이다. 그리고 이러한 본 발명은 제4도에 보인 바와같이 써미스터(Th1)을 제거하고 써미스터(Th2)를 트라이액의 단자(G)와 단자(T1)사이에 접속할 수도 있는 것인바, 이때의 써미스터(Th2)는 열을 받아 온도가 상승되면 저항값이 증가되는 특성을 가진 정의 온도계수를 갖는 소자이어야 하며 이는 통상적인 부의 온도 계수를 소자인 써미스터(Th1)와는 상반되는 특성을 갖는 것임을 물론이다.

그러므로 써미스터(Th2)에는 콘덴서(Co)양단에 과전압이 인가되는 순간 전류가 많이 흐르게 되어 열을 받아 자체 저항값이 증가하고 그러므로 결국 전압 배분이 화되면서 저항(R2)의 저항값이 감소된 것과 같은 결과가 되므로 인덕터를 통하여 입력된 전압이 상당히 높은 상태로 다이오드(D)를 통과하고 제너다이오드(ZD)의 제너 전압을 상회 하므로 제너 다이오드(ZD)를 경유 하여 트라이액(T)의 게이트(G)에 인가되고 트라이액(T)이 도통되어 등가적으로 볼대 콘덴서(Co)가 합선된 상태가 되므로 전기한 제1도의 경우와 같은 동작을 할수 있게 된다.

아울러 다이오드(D)는 트라이액(T)의 단자(T2)에서 게이트(G)로 향하는 미세한 전압을 저지하기 위한 것이고 또한 콘덴서(C2)는 트라아액(T)의 게이트(G)와 단자(T1)사이에서 극히 짧은 시간 동안 외부에서 잡음(Noise)으로 가해지는 신호를 흡수하여 트라이액(T)이 오동작하지 않도록 하는 것이며 또한 상기의 다이오드(D)는 제너다이오드(ZD)로 대체하여도 무방한 것이다.

또한 본 발명에서 사용되는 일반적인 써미스터(Th1), (Th2)는 자체에 인가되는 전류에 의하여 미세한 발열을 하고 이에 따라 저항값이 큰 폭으로 변화되어 실용화에 아무런 문제점은 없다.

아울러 본발명에서는 트라이액(T)을 사용하였으나 이는 SCR이나 TR등의 소자를 복수개 사용하여 대치시킴으로써 설계만을 변형하여 사용할 수도 있는 것이다 또한 본 발명의 보호장치는 모든 형태의 전자식 안정기가 공히 트랜지스터의 파괴 원인이 되는 높은 방전 개시 전압을 형광램프 양단에 인가한다는 점에 착안하여 제작된 것이므로 트라액(T)의 양단지(T1), (T2)를 형광램프 양단 및 그 콘덴서(Co)에 접속하면 설치가 완료되는 것이어서 어떤 형태의 전자식 안정기에라도 적용가능할 뿐 아니라 설치가 극히 용이한 것이다. 이와같이 하여 본 발명은 기존의 전자식 안정기가 갖는 가장 큰 약점인 형광램프의 상태에 따른 기능 악화와 수명의 단축이나 출력 트랜지스터의 파손등의 염려를 일소시키고 반영구적으로 사용할 수 있도록 하는 완벽한 보호기능을 갖는 것이며 이러한 보호장치는 비교적 간단한 구조와 염가의 부품만으로 제작 가능하게 된다.

Claims (3)

1. 트랜지스터(Q1), (Q2)를 사용한 공지의 전자식 안정기의 직렬 공진용 콘덴서(Co)양단에 트라이액(T)의 양단자(T1), (T2) 그리고 분압저항(R2), (R3) 및 부의온도 계수를 갖는 써미스터(Th1)를 접속하여 써미스터(Th1)의 일측의 전압이 다이오드(D) 및 제너다이오드(ZD)를 경과하여 트라이액(T)의 게이트(G)에 인가되게 한 전자식 안정기의 보호장치.
2. 제1항에 있어서, 부의온도 계수를 갖는 써미스터(Th1)를 정의온도 계수를 갖는 써미스터(Th2)로 대치하고 그타단의 전압이 트라액(T)의 게이트에 인가되게 한 전자식 안정기의 보호장치.
3. 제1항에 있어서, 다이오드(D)를 제너다이오드(ZD)로 대치하여서된 전자식 안정기의 보호장치.

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