KR900008579Y1

KR900008579Y1 - 전자식 형광램프 안정기의 보호회로

Info

Publication number: KR900008579Y1
Application number: KR2019880002507U
Authority: KR
Inventors: 박수한
Original assignee: 주식회사 화남전기; 김영자
Priority date: 1988-02-27
Filing date: 1988-02-27
Publication date: 1990-09-22
Also published as: KR890018465U

Abstract

내용 없음.

Description

전자식 형광램프 안정기의 보호회로

제 1 도는 본 고안의 전체적인 구성을 보인 회로도.

제 2 도는 본 고안에 사용되는 써미스터의 설치상태를 보인 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

C₁, C₂, C₃: 콘덴서 F/L : 형광램프

L₁, L₃: 트랜스(T)의 2차측권선 L₂: 트랜스(T)의 1차측권선

L₄: 인덕터 T : 트랜스

Q₁, Q₂, Q₃, Q₄: 트랜지스터 R₁, R₂, R₃: 저항

TH : 써미스터

본 고안은 빌딩이나 각종 업소 또는 가정의 내부조명을 위하여 사용되는 전자식 형광램프 안정기의 보호회로에 관한 것이다.

일반적으로 널리 알려져 있는 바와같이 종래의 쵸우크를 사용한 안정기는 순간 점등이 불가능하고 효율이 낮으며 전기적 잡음이 유도될 뿐만 아니라 중량이고 프리커(Flicker) 현상이 야기되는 문제점이 있었다.

그러므로 근래에는 중량이 가볍고 순간 점등이 가능하며 스타터를 사용할 필요가 없게 되는 등의 장점을 갖는 전자식 형광램프 안정기가 다수 제안된 바 있었으며, 그 대표적인 예를 대한민국 특허공고번호 제 81-1421호(이하 인용발명 이라함) 및 실용신안공고번호 제 83-566호(이하 인용고안 이라함)에서 살펴볼 수 있다.

먼저 인용발명의 구조를 개략적으로 살펴보면 이는 트랜스포머에 극성이 반대인 1쌍의 2차측 권선을 마련하고 이에 각각 다이오드 및 저항 그리고 보조트랜지스터 및 주 트랜지스터를 접속하며 1차측 권선에는 공진용 인덕터와 콘덴서 그리고 부하인 점등관을 연결하여서 된 것인바, 이는 제작시에는 트랜스권선의 인덕턴스와 저항의 값을 정밀하게 설계하여 줌으로써 베이스 전류와 콜렉터 전류의 위상차를 일으켜 자화효과에 의하여 트랜지스터 전류의 차단에 필요한 시간을 줄여줌으로써 두개의 트랜지스터가 동시에 턴온(Turn on)되는 시간을 없애도록 하는 것이나, 실제로 사용하다 보면 주위온도의 상승이나 경년(經年)등의 요인에 의하여 개개 트랜지스터의 스위칭 특성 편차나 스위칭 동작중의 전하 축정량등이 상이함으로 인하여 트랜지스터의 턴오프가 설정시간보다 지연되는 경우가 있게 되며 이 경우 주 트랜지스터가 동시에 턴온되므로 결국 전원 전류가 모두 단락된 상태의 트랜지스터에 흐르게 되고 그 결과 열파괴(Thermal Break Down)되어 사용 불가능하게 파괴되고 마는 문제점이 있는 것이며 아울러 형광램프의 수명이 다하여 흑화 현상이 심화되면 일방으로만 전류가 흐르게 되면서 직렬 공진회로의 콘덴서 양단에 생성되는 높은 직렬공진전압이 그대로 축적되어 트랜스를 거쳐 도통상태의 트랜지스터에 인가되어 해당 트랜지스터의 특성을 열화시켜 고장을 일으키는 등의 문제점이 있는 것이다.

이러한 문제점은 전자식 형광램프 안정기가 순간 점등이 가능하고 광전 변화효율이 높으며 프리커(Flicker) 현상이 없어 우수한 조명효과를 얻을 수 있게 된다는 장점을 갖는 것이면서도 실제로는 그 보급율이 저조하였던 결정적인 원인이 되었던 것이다.

본 고안은 이러한 종래의 전자식 형광램프 안정기가 안고있는 문제점을 해결하기 위하여 트랜지스터의 방열판에 설치된 써미스터(Thermistor)와 저항을 브리지 형으로 접속하고 이와 증폭회로를 연결하며 그 출력으로 주 트랜지스터의 발전이 정지될 수 있도록 한 것으로 이를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

트랜스(T)에 극성이 서로 반대인 1쌍의 2차측권선(L₁), (L₃)을 형성하고 이에 트랜지스터(R₁), (R₂)의 베이스 및 에미터를 각각 연결하며, 트랜지스터(Q₁)의 에미터와 트랜지스터(Q₂)의 콜렉터 그리고 트랜스(T)의 1차측 권선(L₂)을 접속하고 트랜지스터(Q₁)의 콜렉터와 트랜지스터(Q₂)의 에미터는 직류 전원과 연결하며, 1차측권선(L₂)과 인덕터(L₄), 콘덴서(C₁), (C₂), (C₃) 및 형광램프(F/L)을 접속하여서된 공지의 것에 있어서, 저항(R₁), (R₂), (R₃)과 트랜지스터(Q₁), (Q₂)와 밀접되게 설치된 써미스터(TH)를 브리지(Bridge)회로로 접속하고 일측은 전원에 연결하며 타측은 트랜지스터(Q₃)의 베이스와 에미터를 접속하고 그 콜렉터를 트랜지스터(Q₄)의 베이스에 연결하며, 저항(R₄)과 콘덴서(C₄)를 전원에 직렬로 접속하고 그 접속점에 다이오드(D₁)와 트리거다이오드(TD)의 일단을 연결하며 이들의 타단은 각각 트랜지스터(Q₂)의 콜렉터 및 베이스에 접속하여서된 것으로 미설명 부호 F는 휴즈, BD는 브리지다이오드, C₅는 평활용 콘덴서, D₂, D₃은 다이오드이다.

이와같이된 본 고안은 교류전원을 인가하면 브리지다이오드(BD)에서 정류되고 콘덴서(C₅)에서 평활된 후 콘덴서(C₂), (C₃)를 충전시키게 된다.

그러므로 콘덴서(C₃)의 양단에는 전압 상승이 있게 되며 이전압은 콘덴서(C₁) 및 트랜스(T)의 1차측 권선을 통하여 트랜지스터(Q₁), (Q₂) 그리고 다이오드(D₁)의 캐소드에 가하여지므로 다이오드(D₁)의 트랜지스터(Q₁)는 차단상태가 되고 있는 것이다.

한편 저항(R₄)을 통하여 흐르는 전류는 콘덴서(C₄)를 충전시키고 콘덴서(C₄) 양단의 전압은 지수함적으로 상승하여 트리거다이오드(TD)의 VBO(Break Over Voltage)를 초과하게 되므로 그 순간 전압이 트리거 다이오드(TD)를 통하여 트랜지스터(Q₂)의 베이스에 인가되며 그 순간 트랜지스터(Q₂)와 다이오드(D₃)를 통하여 방전되므로 결국 콘덴서(C₄) 양단의 전압은 급격한 강하를 일으키게 되어 트리거 다이오드(TD)는 다시금 차단 상태로 되는 것이며, 트랜지스터(Q₂)는 도통되면서 콘덴서(C₃)에 충전된 전하를 방전시키게 되는 것이다.

그러므로 트랜스(T)의 1차측권선(L₂)에 흐르는 전류의 방향에 의하여 2차측권선(L₁)에 접속된 트랜지스터(Q₁)의 베이스에는 "-" 전압이 가하여짐과 동시에 2차측권선(L₃)에 연결된 트랜지스터(Q₂)의 베이스에는 "+" 전압이 가하여져 트랜지스터(Q₁)은 차단되고 트랜지스터(Q₂)는 도통되어 있는 것인바, 이러한 상태는 콘덴서(C₃)의 충전된 전하가 모두 방전되는 시점까지 계속된다.

이와같이 하여 콘덴서(C₃)의 방전이 완료된 후에는 트랜스(T)의 1차측권선(L₂)에 흐르는 전류가 일시에 차단되므로 역기 전압이 발생되고 이는 종전의 2차측권선(L₁), (L₃)에 접속된 트랜지스터(Q₁), (Q₂)의 베이스에 가하여지던 전압의 극성을 반전시키게 된다.

그러므로 트랜지스터(Q₁)의 베이스에는 "+"전압이 가하여져 도통 상태로 하고 트랜지스터(Q₂)의 베이스에는 "-"전압이 가하여져 트랜지스터(Q₂)가 완전 차단된 상태로 하는 것이며, 전원 전압은 트랜지스터(Q₁)를 거쳐 트랜스(T)의 1차측권선(L₂) 및 인덕터(L₄) 그리고 콘덴서(C₁), (C₃)에 흐르게 되는 것이다.

그러므로 콘덴서(C₃) 양단에는 재차 높은 전압이 충전되는 것이며 콘덴서(C₃)의 충전이 완료된 후에는 더이상 전류가 흐를 수 없게 되는 것이므로 전류의 흐름이 중단되고, 따라서 트랜스(T)의 1차측권선(L₂)에 흐르던 전류의 흐름이 차단되면서 역기 전압이 생성되므로 트랜스(T)의 2차측권선(L₁), (L₃)에 연결된 트랜지스터(Q₁), (Q₂)의 베이스에 가하여지던 전압이 반전되어 트랜지스터(Q₁)의 베이스에는 "-"전압이 인가되어 차단상태로 되는 것이고 트랜지스터(Q₂)의 베이스에는 "+"전압이 가하여져 도통상태로 되는 것이어서 전술한 바와같이 콘덴서(C₃)에 충전된 전하는 다시 콘덴서(C₁) 및 인덕터(L₄), 트랜스(T)의 1차측권선(L₂) 그리고 트랜지스터(Q₂)를 통하여 흐르게 되는 과정을 반복하는 것이다.

그러므로 인덕터(L₄) 및 콘덴서(C₁), (C₃)로 직렬공진회로가 구성되는 것이고 그러므로 용량값이 적은 콘덴서(C₁)의 양단간에는 인덕터(L₄)의 퀄리티팩터(Quality Factor) Qo와 전원전압을 곱한 값이 거의 그대로 발생하며 이 전압은 형광램프(F/L)의 방전개시전압을 훨씬 상회하게 되므로 점등이 개시된다.

이와같이 하여 점등이 개시되고 나면 형광램프(F/L) 양단의 내부 저항값이 급격히 저하되어 Qo 값이 낮아지므로 낮아진 공진전압이 형광램프(F/L) 양단에 공급되어 점등상태가 유지되는 것이다.

이러한 상태로 동작하다 보면 주위온도의 상승이나 경년(經年)으로 인한 트랜지스터들의 스위칭 특성의 편차나 스위칭 동작중의 전하 축적량의 상이함 또는 잡음의 혼입이나 전원전압의 변동 등 여러가지 요건으로 말미암아 도통상태에 있던 트랜지스터의 차단이 지연되어 두개의 트랜지스터(Q₁), (Q₂)가 동시에 도통되는 경우가 발생하여 트랜지스터(Q₁), (Q₂)가 도통된 상태로 전원에 직렬 접속된 상태가 되며 그러므로 막대한 전원전류가 단락된 상태의 트랜지스터(Q₁), (Q₂)에 흐르면서 이들을 열파괴시키게 되는바 본 고안에서는 특히 트랜지스터(Q₁), (Q₂)의 발열을 매우 신속하고 정확하게 감지하여 트랜지스터를 차단상태로 함으로써 고가인 전력 트랜지스터가 파괴됨을 방지할 수 있게 되는 것이다.

즉, 트랜지스터(Q₁), (Q₂)가 동시에 도통되면 과대전류가 흐르게 되고 이는 그 내부의 접합부를 가열시킴으로서 발열하게 되는데 이열은 제 2 도에 보인 바와같이 밀접되게 설치된 써미스터(TH)에도 가하여져 그 내부저항이 감소되므로 즉각 브리지회로의 균형이 가하여져 그 내부저항이 감소되므로 즉각 브리지회로의 균형이 깨어지면서 트랜지스터(Q₃)의 베이스 전위가 낮아지게 되며 그 결과로 트랜지스터(Q₃)는 도통되면서 트랜지스터(Q₄)의 베이스에 높은 전위가 인가되고 그러므로 이 역시 도통상태가 되어 그 콜렉터와 에미터간의 전위가 유사 접지 상태가 되는 것이다.

그러므로 이에 연결된 트랜지스터(Q₂)의 베이스 전위는 급격히 저하된 상태가 되므로 차단상태를 유지하게 되고 그러므로 콘덴서(C₃)에 충전된 전하가 방전로를 찾지 못하여 충전된 상태를 유지하고 있을 뿐만 아니라 1차측권선(L₂)에 발생하는 역기전압에 의하여 2차측권선(L₁)에 유기되는 트랜지스터(Q₁)의 베이스에 가하여지던 "+"전압이 없게되어 트랜지스터(Q₁) 역시 차단된 상태를 유지하게 되며 그러므로 작동되지 않은 초기의 상태로 되고 형광램프(F/L)는 소등되는 것이다.

따라서 트랜지스터(Q₁), (Q₂)의 발열이 중지되어 보호될 수 있는 것이며, 전압변동이나 외부 잡음의 혼입등으로 인한 것인 경우에는 써미스터(TH)가 냉각됨에 따라 전술한 바와같은 트리거 다이오드(TD)의 순간적인 '"ON" 기능으로 정상적인 작동을 재개하는 것이며, 경년으로 인한 트랜지스터의 스위치 특성 열화등 안정기 자체의 고장인 경우에는 다시 써미스터에 의하여 소등될 것이므로 관리자는 이점을 인식하고 안정기를 수리하면 되는 것이고, 또한 형광램프(F/L)의 노화로 인한 일측 트랜지스터가 발열되는 경우에는 써미스터(TH)가 수열하면서 동일한 과정으로 형광램프(F/L)가 소등되므로 관리자는 이 경우에 형광램프(F/L)의 노화에 따른 흑화현상을 확인하고 이를 교체하여 정상적인 작동이 제개되도록 할 수 있는 것이다.

이와같이하여 본 고안은 트랜지스터가 이상발열로 인하여 설정된 온도 범위를 벗어나는 순간 브리지 회로에 삽입된 써미스터의 내부 저항값이 조금 강하하게 되지만 이로 인하여 브리지회로의 평형이 깨어지면서 트랜지스터(Q₃)의 베이스와 에미터에 전압을 공급하여 주므로 트랜지스터(Q₃)는 결국 써미스터(TH)의 저항 변화량을 크게 증폭시켜 주게 되고 이는 다시 트랜지스터(Q₄)에 의하여 더욱더 크게 증폭되고 트랜지스터(Q₁), (Q₂)의 발진 동작을 정지시켜 주는 것이어서 매우 민감하고 정확한 발진 정지 기능을 얻을 수 있게 되는 것이다.

그러므로 본 고안에서는 써미스터를 정도(精度)가 낮은 매우 저렴한 것으로 사용하더라도 발진정지기능을 이상적으로 수행할 수 있게 되는 것이어서 제조비용을 낮출 수 있게 되면서도 트랜지스터의 완벽한 보호가 가능하게 되는 것이므로 안심하고 사용할 수 있게 되어 순간 점등이 가능하며, 광전 변환효율이 높은 등의 장점을 갖는 전자식 형광램프 안정기의 보급율을 대폭 향상시킬 수 있게되는 유용한 고안이다.

Claims

트랜스(T)의 2차측권선(L₁), (L₂)에 트랜지스터(Q₂)를 접속하고 이와 연결된 1차측권선(L₂)과 인덕터(L₄), 콘덴서(C₁), (C₂), (C₃) 및 형광램프(F/L)을 접속하여서된 공지의 것에 있어서, 트랜지스터(Q₁), (Q₂)에 밀접되게 설치된 서미스터(TH)를 저항(R₁), (R₂), (R₃)과 브리지회로로 접속하고 이들의 일측을 전원 양단에 연결하며 타측은 트랜지스터(Q₃)의 베이스와 에미터를 접속하고 그 콜렉터를 트랜지스터(Q₄)의 베이스에 연결하며, 트랜지스터(Q₄)의 콜렉터는 전기한 트랜지스터(Q₂)의 베이스에 접속하여서된 전자식 형광램프 안정기의 보호회로.