KR900004074Y1 - 형광등의 순간 점등회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

형광등의 순간 점등회로

제1도는 본 고안에 따른 순간점등회로도.

제2도는 제1도의 회로동작을 표시한 파형도.

제3도는 본 고안에 따른 등가 배전압정류회로이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 형광등 2 : 트라이액

3 : 다이액 4 : 스위칭회로

5,5' : 공진회로 6 : 배전압정류회로

CH : 초크코일 f₁,f₂: 필라멘트

PT : 트랜스 C₁~₄: 콘덴서

T₁,T₂: 입력단자 R₁~₂: 저항

D₁: 다이오드

본 고안은 형광등의 순간점등회로에 관한 것으로, 특히 점등장치를 공지의 글로우점등관 대신 순간점등방식의 전자식으로 구성시켜 줌으로서, 점등에 소요되는 시간을 크게 축소시킬 수 있음은 물론 시력공해 해소 및 절전효과도 동시에 얻을 수 있도록 된 형광등의 순간점등회로에 관한 것이다.

일반적으로 형광등은 그 내부표면에 형광물질이 도포된 관내를 진공으로한 후 소량의 수은과 아르곤가스등을 봉입해 놓고서 방전하기 충분한 순간전압이 인가될때 점등되도록 된 것인데, 이는 전류제한용 안정기와 점등관으로 일단 형광등의 필라멘트를 가열하여 형광등내의 봉입된 가스를 활성화시켜 점등시켜 주고 난 다음에 안정기를 이용하여 관전류가 점차로 증가하게 되는 것을 설정치 이하로 제한하면서 전압을 강하시켜 소비전력을 줄여주도록 되어있다.

이와같은 형광등의 기본 점등원리에 따라 종래에는 형광등의 점등장치로서 글로우방전을 이용하여 점등회로를 구성시켜주고 있었으나, 이러한 글로우점등관을 사용하게 되면 전원과 접속한 후 점등되기까지의 소요시간이 2-8초 동안이나 걸려 점등소요시간이 너무 길게 된다는 결점이 있었다.

즉, 글로우점등관을 사용하게 되면 먼저 점등관을 글로우방전시켜 바이메탈전극을 가열해 줌으로서 방전등의 전극예열회로를 폐회로 상태로 해 놓고서 한쌍을 이룬 전극에다 예열전류를 흐르게한 다음, 상기 바이메탈전극이 냉각되면서 재차 개방상태로 되어 전류의 흐름이 급격히 변화할때 점등회로안에 설치되어 있는 안정기(쵸오크코일)에서 높은 역기전력이 발생하게 되는 바, 이 역기전력을 방전등의 방전전극에 인가하여 방전등을 시동, 점등시키기 때문에 전원투입에서 점등까지에 2-8초간 소요된다.

더욱이 상기한 글로우점등관은 스파크로 작동하는 관계로 빨리 열화되어 그 수명이 단축되게되고, 입력전압이 낮거나 또는 외부온도가 영하로 낮아지는 경우에는 수없이 껌벅껌벅하여 점등하기까지 장시간이 소요되게될 뿐만아니라, 형광등에 있어서, 수 초 동안 글로우점등관의 점멸로 필라멘트가 가열되기 때문에 필라멘트 자체의 수명이 단축되어짐은 물론 형광물질이 그 열에 의해 변색되어 형광등을 수시로 교체해 주어야하며, 또한 지하철이나 사무실 같은 곳에서는 글로우 점등관의 수명시간을 설정하여 수시로 교체하여 주어야하므로 불편하고 비겅제적이며, 특히 지하실이나 갱도같은 곳에 설치할 경우 방습처리를 해 주어야만 하는 문제점이 있었다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 종래에도 브리지다이오드 및 캐패시터에 의하여 체배한 직류로서 형광등을 점등하거나 인버터에 의한 고주파발생장치를 사용하여 형광등을 점등하게 되는 순간점등회로가 있었으나, 이러한 종래의 형광등회로는 일반 형광등에 비해 순간점등이 가능하고 절전할 수 있다는 장점은 있으나 부품소자가 많이 소요되어 고장율이 높고 부품단가가 높아 실용화되지 못하고 있는 한편, 높은 주파수에 의한 강제점등방식을 이용하기 때문에 전극에 도포된 바륨등의 수명을 현저하게 단축시켰을 뿐만 아니라 고주파성분의 잡음으로 인해 첨단시스템인 콤퓨터기기등에 에러를 발생시켜 치명적인 손상을 입혔으며, 특히 종래 금속점등식에 있어서 필라멘트를 예열하기 위한 필라멘트 예열권선을 별도로 설치해 주어야 하기 때문에 불필요한 전력소모 및 원가가 상승되는 문제점이 있었다.

이에 본 고안은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로써 반도체인 트라이액과 다이액 및 콘덴서등으로 이루어진 순간점등회로를 구성시켜 종래 글로우방전관 설치에 따른 깜박거리는 현상을 방지함과 더불어 소형트랜스를 이용하여 점등(방전)시키기에 충분한 전압을 유기하도록 함으로써 즉시 점등이 가능하고 반영구적으로 사용할 수 있으며, 또한 코일권수가 적은 안정기를 사용하여 지속적으로 방전시킬 수 있어 전력소비의 절감효과는 물론 열발생의 최소화로 효과적인 화재예방을 실시할 수 있는 형광등의 순간점등회로를 제공하는데 그 목적이 있다.

이하 본 고안의 구성 및 작용, 효과를 예시된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

본 고안은 형광등(1)의 필라멘트(f₁) 양단중 A점이 초크코일(CH)과 콘덴서(C₁)를 통해 전원입력단자(T₁)에 연결되고, B점은 트라이액(2)과 다이액(3) 및 콘덴서(C₂-₃)등으로 구성된 스위칭회로(4)와 소형트랜스(PT)의 2차코일(L₂)을 통해 필라멘트(f₂)의 C점에 연결되며, 상기 필라멘트(f₂)의 D점은 트랜스(PT)의 1차 코일(L₂)과 콘덴서(C₄)에 의해 구성된 공진회로(5)를 통해 전원입력단자(T₂)에 연결되면서 상기 스위칭회로(4)의 양단에는 저항(R₂)과 다이오드(D₁)가 직렬로 구성된 배전압정류회로(6)가 연결된 구조로 되어있다.

상기와 같이 구성된 본 고안은 종래 글로우방전관을 사용할때에 발생되던 껌뻑거리는 현상이 방지됨은 물론 즉시 점등으로 초기 방전시의 소비전력을 줄여줄 수 있어 절전효과를 얻을 수 있게 된 것이다.

제1도에서 T₁,T₂는 교류 110/220V가 공급되는 입력단자이고 PT는 고압유기용 트랜스로서 본 고안의 구성 및 작용,효과를 설명하면 다음과 같다.

본 고안에 따른 회로도를 나타낸 제1도에서, 콘덴서(C₁)와 초크코일(CH)로 구성되어 형광등(1)의 필라멘트(f₁) A점에 연결되는 직렬공진회로(5')는 상용교류전원주파수인 60HZ에 직렬공진시켜 임피던스를 최소가 되게함으로써 전력손실이 거의 없게 하고, 또 필라멘트(f₁)의 B점에는 스위칭회로(4)가 구성되는바, 이는 트라이액(2)의 게이트(G)와 콘덴서(C₂)사이에 반도체인 다이액(3) 및 콘덴서(C₃)가 직렬연결되고, 상기 콘덴서(C₂)와 콘덴서(C₃)에는 저항(R₁)을 통해 트라이액(2)의 주전극단(K)이 연결되어, 다이액(3)이 저항(R₁)과 콘덴서(C₂)의 시정수관계에 따라 트라이액(2)을 트리거하게 된다.

이 스위칭회로(4)의 동작상태를 좀더 상세히 설명하면, 전원입력단자(T₁)를 통해 공급되는 110V-220V의 AC전원은 콘덴서(C₁) 및 초크코일(CH)로 이루어진 직렬공진회로(5')와 형광등(1)의 필라멘트(f₁)를 거쳐 트라이액(3)의 주전극단(E)과 콘텐서(C₂)의 한쪽단자에 각각 인가되고, 입력단자(T₂)를 통해 공급되는 AC전원은 트랜스(PT)의 1차코일(L₁) 및 콘덴서(C₄)로 이루어진 공진회로(5)와, 형광등(1)의 필라멘트(f₂) 그리고 트랜스 2차코일(L₂)을 거쳐 트라이액(3)의 주전극단(K)과, 저항(R)을 통해 콘덴서(C₂,C₃)의 다른단에 각각 인가되는데, 이때 상기 트라이액(2)은 게이트(G)에 아직 동작신호가 인가되지 않아 불통된 상태를 유지하게 되므로 콘덴서(C₂,C₃)에는 저항(R)을 매개로 하여 시정수관계를 갖고 있기 때문에 (a)파형과 같은 교류전원의 위상이 지연된 (b)와 같은 전압파형을 이루면서 충방전되는 바, 콘덴서(C₃)에 충전된 전하가 방전할때의 방전전류는 충전되는 과정에 있는 콘덴서(C₃)의 충전을 가속시켜 콘덴서(C₃)에 충전되는 전압이 다이액(3)의 브레이크 오버전압(VD)에 다다르도록 하며, 그에 따라 다이액(3)을 도통시켜주게 된다.

이러한 스위칭 회로(4)에서 콘덴서(C₃)는 스위칭 회로(4)의 오동작을 방지하는 역활을 하는 한편 다이액(3)으로부터 인가되는 트리거신호로 트라이액(2)이 도통되는 순간에는 서어지전압인 역기전력이 발생되어 트랜스(PT)의 2차코일(L₂)에 인가됨과 더불어 트라이액(2)이 도통되는 순간부터 형광등(1)의 필라멘트(f₁,f₂)는 예열되기 시작하여 형광등(1)관내로 열전자를 방출시키고, 트랜스(PT)의 2차코일(L₂)에 인가되는 역기전력이 권수비에 따라 1차코일(L₁)에 높은 유기전압을 발생시켜 형광등(1)을 방전시키게 되는데, 상기 1차적으로 인가되는 서어지전압에도 불구하고 형광등이 방전되지 않을 경우를 대비하여 제1도에서 도시한 바와같이 트랜스1차코일에 병렬로 콘덴서(C₄)를 연결하여 공진회로(5)를 구성함으로써 제2c도와 같이 재차 유기되는 전압에 의해 형광등(1)이 정확한 방전을 이루도록 한다.

그러나 상기 트랜스(PT)에서 유기되는 전압이 형광등의 방전조건에 미치지 못할 경우 즉, 주위의 온도가 낮고 습도가 높을 때나 형광등의 상태가 불량할때와 같이 형광등의 방전이 이루어지지 못하게 되는 조건하에서도 형광등(1)을 방전시키기 위해서는 높은 유기전압이 요구되게 되는바, 이를 위해 스위칭회로(4)에는 다이오드(D₁)와 저항(R₂)이 직렬로 구성된 배전압정류회로(6)를 연결하게 된다.

이를 좀더 상세히 설명하면 형광등(1)은 방전되기전까지 일종의 콘덴서로 볼수있으므로 제3도와 같이 다이오드(D₁)와 저항(R₂)과 함께 배전압정류회로(여기서 콘텐서(Cg)는 방전되기 전의 형광등(1)을 나타냄)를 구성하게 되는데, 트랜스(PT)에서 유기되는 서어지전압(V)이 배전압정류회로에 인가될때 다이오드(D₁)가 도통되면서 형광등(1) 양단에는 제2d도에서 도시한 바와같이 최대전압까지 공급되게되어 상기한 바와같은 형광등의 열화조건에서도 정확한 방전을 이루도록 한다.

이와같이 형광등(1)이 일단 방전하여 점등된 후에는 방전등의 공통치 특징인 음특성으로 형광등(1)전극간 전압이 낮은 전압(50-60V)으로 떨어지게 되고 이 전압은 트라이액(3)의 브레이크다운 전압보다 낮아져 스위칭회로(1)가 비도통되는 상태로 만든다. 그러나 상기 스위칭회로(1)가 비도통상태를 유지하고 있는 가운데에서도 저항(R₁)을 통해 콘덴서(C₂) 양단에는 계속 전하가 충전되게되므로 어느 순간에는 다이액(3)의 도통으로 트라이액(2)을 재작동시킬 우려가 있으나, 다이액(3)과 직렬로 콘덴서(C₃)를 연결함으로써 다이액(3)의 도통전압까지 전하가 충전된 콘덴서(C₂)가 방전하더라도 상기 콘덴서(C₃)에는 다이액(3)을 도통시킬 만큼의 충분한 전압이 충전되지 못해 형광등(1)이 방전되고 있는 상태에서 스위칭회로(1)가 도통될 우려가 없게 된다.

한편, 배전압정류회로(7)를 구성하고 있는 저항(R₂)에는 병렬로 콘덴서(Cs)를 연결하여, 형광등이 방전한후 교번파형의 방전전류가 흐를때마다 이 콘덴서(CS)가 충방전을 반복하도록 하는데, 상기 콘덴서(CS)가 방전할 경우 제2e도와 같이 서어지전압(a)을 발생시키게 되므로 주위의 온도나 습도의 변동에 의해 열전자가 적게 발생하더라도 상기 서어지전압으로 인해 형광등이 소등되지 않고 계속 방전상태를 유지할 수 있도록 한다.

이와같이 본 고안은 형광등의 깜박임이나 소음이 없이 반영구적으로 사용할 수 있으며, 또한 종래 순간점등회로에 비해 회로가 간단하여 제조시 원가절감을 이룩할 수 있음은 물론이고, 글로우점등관이나 필라멘트의 예열장치가 불필요함으로 적은 전력소모로 유용하게 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 트라이액 또는 SCR등의 쌍방향소자와 다이액 및 콘텐서등으로 스위칭회로가 구성된 형광등의 순간 점등회로에 있어서, 형광등(1)의 필라멘트(f₁)양단중 A점은 초크코일(CH)과 콘덴서(C₁)로 이루어진 직렬공진회로(5')를 통해 전원입력단자(T₁)에 연결되고, B점은 스위칭회로(4)와 소형트랜스(PT)의 2차코일(L₂)을 통해 필라멘트(f₃)의 C점에 연결되며, 필라멘트(f₂)의 D점은 트랜스(PT)의 1차코일(L₁)과 콘덴서(C₄)로 이루어진 공진회로(5)를 통해 전원입력단자(T₂)에 연결되면서 상기 스위칭회로(4)의 양단에는 저항(R₂)과 다이오드(D₁)로 직렬구성된 배전압정류회로(6)가 연결된 것을 특징으로 하는 형광등의 순간점등회로.
2. 제1항에 있어서, 스위칭회로(4)는 다이액(3)과 콘덴서(C₂)로 구성되면서 상기 다이액(3)과 콘덴서(C₂)사이에 오동작방지용 콘덴서(C₃)가 연결된 것을 특징으로 하는 형광등의 순간점등회로.
3. 제1항에 있어서, 배전압정류회로(6)는 저항(R₂)과 병렬로 연결된 콘덴서(Cs)로 이루어진 것을 특징으로 하는 형광등의 순간점등회로.