KR940003773B1 - 방전등 점등장치 - Google Patents

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KR940003773B1
KR940003773B1 KR1019910004907A KR910004907A KR940003773B1 KR 940003773 B1 KR940003773 B1 KR 940003773B1 KR 1019910004907 A KR1019910004907 A KR 1019910004907A KR 910004907 A KR910004907 A KR 910004907A KR 940003773 B1 KR940003773 B1 KR 940003773B1
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하지메 오사끼
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도오시바 라이텍쿠 가부시끼가이샤
쯔루오 쯔도무
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Description

방전등 점등장치
제1도는 본 발명에 의한 방전등 점등장치의 1실시예를 나타낸 구성도.
제2도는 제1도에 나타낸 장치의 구체적 회로구성의 예를 나타내는 회로도.
제3도는 시간과 주파수의 관계를 나타낸 도면.
제4도는 출력전압과 주파수의 관계를 나타낸 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 직류전원 12 : 교류전원
13 : 정류기 14 : 평활회로
15 : 인버어터 16 : 발진회로
17 : 방전등 18 : 검출회로
19 : 점등검출회로 20 : 점등시 주파수회로
21 : 소프트 스타트회로 22 : 해제회로
25 : 시동회로 26 : 안전회로
27 : 전원투입시 리셋트회로
본 발명은, 형광등등의 방전등을 고주파 출력에 의하여 점등시키는 방전등 점등장치에 관한 것이다.
최근에, 고주파 발생장치에서 발생하는 고주파 출력에 의하여 형광등등의 방전등을 점등시키는 전자식 점등장치가 사용하도록 되어 있다.
이러한 장치로써, 출력주파수를 변화 가능한 고주파 발생장치를 사용하고, 제4도에 나타낸 바와 같이, 시동시에 있어서의 예를들면, 69KHz의 출력주파수 fs를, 통상 점등시 예를들면, 42KHz의 출력주파수 fa보다 높게하여 방전등으로의 출력전압을 저하하며, 소위 소프트 스타트를 행하여 방전등의 긴 수명화를 도모하는 것이 제안되고 있다.
이러한 소프트 스타트를 행하면, 방전등으로의 출력주파수는, 제3도에 나타낸 바와 같이, 통상 점등시의 주파수에 대항하여 변화하도록 제어되기 때문에, 방전등이 점등상태로 되어도 출력주파수는 상기 시정수에 따라 천천히 변화한다.
그 때문에 출력전압이 상승되어도 지연되어, 원하는 밝기에 도달할때 까지는 수초가 걸려 사용자에게 위화감을 주었다.
상기와 같이 소프트 스타트를 행하면, 점등후 소망의 밝기에 도달할때까지 시간이 걸려 위화감이 있었다.
본 발명의 목적은, 시동시, 방전등이 점등을 검출하여 소프트 스타트를 해제함으로써 순식간에 소망의 밝기까지 도달시킬 수 있는 방전등 점등장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 출력주파수를 변화가능한 고주파 발생장치에 의하여 직류전원에 공급되는 직류출력을 고주파 출력으로 변환시켜, 그 고주파 출력에 의하여 방전등을 점등시키는 방전등 점등장치에 있어서, 시동시 상기고주파 발생장치의 출력주파수를 방전등으로의 통상 점등시 출력보다 낮은 출력이 발생하도록 제어함과 동시에, 이 출력주파수가 상기 통상 점등시의 출력까지 변화하도록 제어하는 소프트 스타트회로와, 방전등이 점등상태로 되어 있는 것을 검출하는 점등검출회로와, 그 점등검출회로의 검출동작에 따라 상기 고주파 발생장치의 출력주파수를 통상 점등시의 출력주파수로 변환되는 소프트 스타트 해제회로를 구비한 것에 있다.
본 발명에서는, 시동시에 소프트 스타트를 행하지만 방전등이 점등하면 이것을 검출하여 소프트 스타트를 해제하고, 바로 통상의 점등 상태로 도달시키는 것이다.
[실시예]
이하, 본 발명의 1실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
먼저, 제1도에 의하여, 기본적인 회로구성을 설명한다.
(11)는 직류전원이며, 상용 교류전원(12)에서 전력을 정류기(13)에 의하여 정류하고, 또한 평활회로(14)에 의하여 평활하여 직류 출력을 얻는다. (15)는 고주파 발생장치로서의 인버어터이며, 발진회로(16)에서 발진주파수에 따라서 고주파 출력을 발생한다. 이 인버어터(15)로서는 도면에 나타낸 바와 같이, 1쌍의 트랜지스터(Q1)(Q2)을 사용하여 구성된 예를들면, 하프 브릿지형등의 것을 사용하면 좋다. (17)은 형광등의 방전등으로서, 시동형 콘덴서(C1)를 각각 가지며, 또한 그의 양단 전극에는 콘덴서(C2) 및 쵸크 코일(CH)를 개재하여, 상기 인버어터(15)에서 고주파 출력이 공급된다.
이 방전등(17)의 양단 전압(VL)은, 저항(R1)(R2)(R3), 콘덴서(C3)(C4), 다이오드(D1)(D2) 등에 의해 도시한 바와 같이 구성된 전압 검출회로(18)에 의하여 검출되어, 출력단자(a)에서 출력된다.
상기 방전등(17)의 양단 전압(VL)은, 방전등(17)이 점등하고 있어 아니하는 때에 높고, 점등 상태로 되면 낮게된다.
그러나 점등상태에 있어도, 장기간의 사용에 의하여 방전등(17)이 수명말기로 되어 있으면 높게 된다.
(19)는 점등 검출회로로서, 상기 전압 검출회로(18)의 출력단(a)에서 방전등(17)의 양단 전압(VL)을 입력하고, 그 전압강하에 의하여, 방전등(17)이 점등상태로 되어 있는 것을 검출한다.
여기서, 방전등(17)의 시동에 다달으면, 제3도 및 제4도에 나타낸 바와 같이, 방전등(17)에 공급되는 인버어터(15)의 출력주파수를, 통상의 점등시의 주파수보다 높으며, 방전등(17)에 가하는 출력전압을 강하하는, 소위 소프트 스타트를 행한다.
즉, 주파수와 출력전압과의 관계는, 제4도에 나타낸 바와 같이, 공진 주파수(fo)를 중심으로 저주파 영역에서는 주파수의 상승에 따라서 출력전압도 상승하지만, 고주파 영역에서는 역으로, 주파수의 상승에 따라서 출력전압은 저하한다.
그래서 이러한 관계를 이용하여, 소프트 스타트 시에는, 상술한 바와 같이, 출력주파수(fs)를 통상의 점등시 42KHz 주파수(fa)보다 높게 69KHz로 하여, 방전등(17)에 가하는 출력 전압을 저하하고 있다.
(20)은 점등시 주파수회로이고, (21)은 소프트 스타트회로로서, 각각 상술한 관계의 주파수를 인버어터(15)에서 출력시키기 위하여, 각각 다이오드(D3) 또는 다이오드(D4)를 개재하여 상기 발신회로(16)에 발진제어신호를 가한다. 즉, 점등시 주파수회로(20)의 발진 제어신호보다, 소프트 스타트회로(21)에서의 발진제어신호쪽이, 고주파 출력을 발생시키도록 설정되어 있다.
또한 소프트 스타트회로(21)의 발진 제어신호는, 소프트 스타트 해제회로(22)의 스위치(SW1)를 개재하여 발진회로(16)에 인가하도록 구성되어 있다.
상기 소프트 스위치 해제회로(22)는, 상기 점등 검출회로(19)가 방전등(17)의 점등 상태를 검출함으로써 동작하고, 소프트 스위치회로(21)의 출력이 발진회로(16)에 입력되지 않도록 록크되어, 소프트 스타트를 해제한다.
다음에 제2도에 의하여, 실제의 상세회로 구성을 설명한다.
기본적인 회로구성은, 제1도에 나타낸 바와 같지만, 실제로는 제1도에 나타낸 회로외에, 시동회로(25), 안전회로(26), 전원 투입시 리셋트회로(27), 전원 “오프”시 리셋트회로(28)등이 필요하게 된다.
상기 직류전원(11)은, 감압용 절연 트랜스(Tr1)를 가지고 있다. 소프트 스타트회로(21)는 일종의 적분회로이고, 전원(Vref)과 어스와의 사이에 직렬 접속된 콘덴서(C5)와 저항(R4)(R5)를 가진다.
즉, 방전등(17)을 시동하기 위하여 전원(Vref)이 인가되면, 상기 콘덴서(C5)가 충전되기 때문에, 저항(R5)의 상단 전압은 순간적으로 상승함과 동시에, 소정의 시정수에 의해 저하하기 시작한다.
이 저항(R5)의 상단 전압이 소프트 스타트회로(21)의 출력전압인 것이며, 다이오드(D4)를 통한 후에, 저항(R6)(R7)(R8)에 의하여 분압되어, 에미터가 저항(R9)을 통하여 접지된 NPN형 트랜지스터(Q3)의 베이스에, 발진 제어신호가 인가되어진다. 이 트랜지스터(Q3)의 콜렉터에는 제1도에서 나타낸 발진회로(16)인 전압/주파수 변환회로(이하 V/F 변환회로로 칭함)가 접속되어 있고, 상기 트랜지스터(Q3)의 베이스에 인가되는 전압에 비례한 주파수로 발진하고, 출력 트랜스(Tr2) 또는 출력 트랜스(Tr3)를 통하여 인버어터(15)를 구동한다.
그 결과, 인버어터(15)는, 시동직후 통상의 점등시 보다 충분하게 높은 주파수의 출력을 발생시키지만, 소프트 스타트회로(21)의 출력전압이 저하에 따라 출력주파수는 저하하며, 방전등(17)에 인가하는 출력 전압을 서서히 상승시키는 소프트 스타트를 실행한다.
점등 검출회로(19)는, 2개의 NPN형 트랜지스터(Q4)(Q5)를 가지고 있고, 한쪽의 트랜지스터(Q4)의 베이스에는, 방전등(17)의 양단 전압(VL)이 인가되도록 구성되어 있다.
이 트랜지스터(Q4)의 콜렉터는 전원(Vcc)에 접속되어, 에미터는 저항(R10)(R11)를 통하여 어스에 접속되어 있다. 또한, 다른쪽의 트랜지스터(Q5)의 베이스는 상기 저항(R10)(R11) 사이에 접속되고, 콜렉터는 저항(R12)을 통하여 전원(Vcc)에 접속되며, 에미터는 어스에 접속되어 있다.
상기 트랜지스터(Q5)의 콜렉터는 소프트 스타트 해제회로(22)를 구성하는 NPN형 트랜지스터(Q6)의 베이스에 저항(R13)을 통하여 접속한다. 이 트랜지스터(Q6)의 콜렉터는, 상기 소프트 스타트회로(21)을 구성하는 저항(R4) 및 저항(R5)의 접속점에 접속하고, 에미터는 어스되어, 베이스도 저항(R14)를 통하여 어스되어 있다.
여기서, 방전등(17)이 점등하지 않은 때에는 상술한 바와 같이, 방전등(17)의 양단 전압(VL) 높고, 트랜지스터(Q4)(Q5)는, 각각 “오프”상태인 것이며, 트랜지스터(Q4)의 콜렉터 전위는 어스 전위로 떨어져 있다.
이 때문에, 트랜지스터(Q6)는 “오프”상태인 것이며, 소프트 스타트회로(21)의 출력전압은 그대로 출력되어, 상술한 소프트 스타트가 실행된다.
상기 소프트 스타트중에 방전등(17)이 점등하면, 그 양단 전압(VL)은 저하하여, 트랜지스터(Q4)(Q5)는 함께 “오프”된다. 이 때문에, 트랜지스터(Q5)의 콜렉터 전위는 상승하고, 소프트 스타트 해제회로(22)는 트랜지스터(Q6)를 동작시킨다.
이 동작에 의하여 소프트 스타트회로(21)의 출력은 어스되어, 소프트 스타트는 해제된다. 또한, 이 소프트 스타트 해제회로(22)에 문턱전압 값을 설정하기 위하여, 정전압 소자를 추가하여도 좋다.
상기 트랜지스터(Q3)의 베이스에는 점등시 주파수회로(20)의 출력이, 다이오드(D5)를 통하여 발진 제어신호로서 가하여져 있다. 이 때문에 소프트 스타트 해제후에는, 점등시 주파수 회로(20)에서 입력되는 발진제어신호를 따라서 인버어터(15)가 제어된다.
이 점등시 주파수회로(20)는 낫트회로(NA1)의 한쪽 입력단자에 접속되는 입력단자(b)에 접속되는 저항(R15) 내지 저항(R18), 다이오드(D6), 제너다이오드(ZD1), 콘덴서(C6), 낫트회로(NA1)의 출력단자에 접속되는 저항(R19) 내지 저항(R21) 및 트랜지스터(Q7)를 가지고 있다.
그리고 이 점등 주파수회로(20)는, 방전등(17)에 대하여, 그것의 통상 점등시에 공급되는 소정 주파수의 출력을 인버어터(15)에서 발생시킬 수가 있으며, 낫트회로(NA1)보다 H레벨로 출력시켜, 트랜지스터(Q7)를 “오프”하여, 소정 전압의 출력(발진 제어신호)을 상기 트랜지스터(Q3)의 베이스에 공급한다.
또한, 그 입력단자(b)에 조광 신호가 입력되는 것에 의하여, 상기 다이오드(D5)를 통하여 트랜지스터(Q3)에 인가되는 출력전압(발진 제어신호)를 변화시킨다.
그 결과 V/F 변환회로(16)의 발진주파수가 변화하여 인버어터(15)의 출력주파수를 변화시켜 방전등(17)의 조광이 행하여진다.
시동회로(25)는, 콘덴서(C7), 트랜지스터(Q8) 및 트랜지스터(Q9) 및 저항(R22) 내지 저항(R25)를 구비하여, 시동시에 소프트 스타트회로(21)로 구성될 수 있는 콘덴서(C5)의 양단 전압을 영 레벨로 하여, 소프트 스타트회로(21)를 확실하게 동작시키는 것이다. 즉, 시동시에, 콘덴서(C7)이 전원(Vcc)에 의하여 충전되는 것에 의하여, NPN형 트랜지스터(Q9)가 소정 시간 사이에 “온”동작하여, 그 콜렉터 전원(트랜지스터(Q5)의 콜렉터 전위에도 있다)을 저하시킨다.
전원 투입시 리셋트회로(27)는, 시동시에 상기 트랜지스터(Q5)가 소정 시간 “온”동작하여, 입력측에 구성된 낫트게이트(NA2)의 입력단이 L레벨로 되는 것에 의하여, 그 출력측에 콘덴서(C8), 저항(R26), 저항(R27) 및 다이오드(D7)를 개재하여 구성된 낫트게이트(NA3)의 출력단을 L레벨로 하여, 다이오드(D8), 저항(R28) 및 저항(R29)을 개재하여, 소프트 스타트(21)에 구성된 콘덴서(C8)의 양단에 접속하여 있는 PNP형 트랜지스터(Q10)를 “온”동작시켜, 그 콘덴서(C5)의 전하를 방전시킨다.
그 결과 콘덴서(C5)의 양단 전압은 영이 되고, 소프트 스타트회로(21)는 확실하게 동작할 수 있는 상태로 리셋트 된다.
전원 “오프”시 리셋트회로(28)는 전원이 “오프”하게 되면, 단자(c)에 펄스 신호가 입력되도록 구성되어 있어, 그 펄스 신호에 의하여 저항(R30) 및 저항(R31)을 통하여 트랜지스터(Q11)가 일정시간 “온”동작하고, 그 사이에 다이오드(D9)를 통하여 상기 트랜지스터(Q10)를 “온”동작시키어 콘덴서(C4)를 방전시켜, 소프트 스타트회로(21)를 리셋트한다.
또한, 다이오드(D11)를 통하여 콘덴서(C9)를 방전시켜, 안전회로(20)도 리셋트한다.
안전회로(26)는 방전등(17)의 점등상태에서, 그 양단전압(VL)이 상승한 경우(방전등(17)이 수명 말기에 도달한 경우), 인버어터(15)의 출력주파수를 상승시켜, 방전등(17)으로의 출력전압을 저하시키어, 안정성을 유지하는 것이다.
즉, 그 안전회로(26)는, 점등 검출회로(19)에 형성한 트랜지스터(Q4)의 에미터 및 저항(R10)의 접속점의 전위를 입력하고 있어, 상기 전압(VL)의 상승에 동반하여, 이 저항(R10) 및 트랜지스터(Q4)의 에미터 접속점의 전위가 상승하고, 저항(R32)을 통하여 콘덴서(C9)가 충전되고, 콘덴서(C10)의 양단전압이 제너다이오드(ZD2)의 제너전압을 초과하는 것에 의하여, 트랜지스터(Q12)가 “온”하여 노아게이트(NOR1)를 개재하여 노아게이트(NOR2) 및 노아게이트(NOR3)로 이루어진 플립플롭(FF)이 동작하고, 다이오드(D10)를 통하여 상기 트랜지스터(Q10)를 “온”동작시킨다.
또한, 트랜지스터(Q12)에는 저항(R33) 및 저항(R34)이 접속되어 있다. 그리고, 소프트 스타트회로(21)의 출력전압, 즉, 저항(R5) 및 저항(R4)의 접속점의 전위는 높은 레벨로 유지된다. 또한 콘덴서(C9)의 양단 전압의 상승에 의하여 다이오드(D11)를 통하여, 트랜지스터(Q11)의 콜렉터 전위도 상승한다.
이때, 전압(VL)의 상승에 의하여 트랜지스터(Q5)의 콜렉터 전위는 저하하고 있기 때문에, 상기 소프트 스타트 해제회로(22)의 트랜지스터(Q6)는 “오프”상태로 되어 있어, 상기 출력전압은 다이오드(D4)를 통하여 트랜지스터(Q3)의 베이스에 인가된다.
또한 전압(VL)의 상승에 등반하여, 상기 저항(R9)(R10) 및 트랜지스터(Q4)의 에미터 접속점에 발생하는 전압은 저항(R35)(R36)에 의하여 분압되고, 다이오드(D12)를 통하여 트랜지스터(Q3)의 베이스에 인가된다. 이들의 결과, 트랜지스터(Q3)의 베이스 전위는 상승하고, V/F 변환회로(16)의 발진주파수를 상승시켜, 인버어터(15)의 출력주파수를 높이어 방전등(17)으로의 출력전압을 저하시키어, 방전등(17)를 보호한다.
이와 같이, 방전등(17)은 그 수명이 말기에 도달하면, 점등시에 있어서도 양단 전압(VL)이 상승하기 때문에, 안전회로(26)는 그 상태를 검출하여 방전등(17)를 보호하기 위해 인버어터(15)의 출력주파수를 상승시켜, 방전등(17)에 공급전압을 저하시킨다. 물론, 그 안전회로(26)가 방전등(17)의 시동시에 동작하지 않도록, 각 회로 부품의 값을 설정해 놓는다.
다음에, 전반적인 동작을 설명한다.
방전등을 시동하기 위해 전원이 인가되면, 우선 시동회로(25)와 전원 투입시 리셋트회로(27)의 동작에 의하여, 소프트 스타트회로(21)의 콘덴서(C5)가, 그 양단에 접속된 트랜지스터(Q10)의 “온”동작에 의하여, 영 전위로 리셋트되어, 확실하게 동작할 수 있는 상태로 된다.
일정시간 후, 상기 트랜지스터(Q10)는 “오프”상태로 되기 때문에 콘덴서(C5)는 충전되어, 소프트 스타트회로(21)의 출력전압(저항(R4) 및 저항(R5)의 접속점의 전위)은 순식간에 상승되며, 그후 소정의 시정수에 의하여 연속적으로 저하한다. 그 출력전압은 다이오드(D4) 및 트랜지스터(Q3)를 통하여 V/F 변환회로(16)에, 발진 제어신호로서 인가되고, 그 발진주파수를 변화시키는 동시에 인버어터(15)의 출력주파수를 변화시킨다.
여기서, 소프트 스타트회로(21)의 출력전압의 초기값은 방전등(17)의 통상 점등시의 주파수보다 충분히 높은 주파수를 인버어터(15)에서 출력시키도록 설정하여 놓는다.
이와 같이 설정된 것에 의하여, 소프트 스타트회로(21)의 출력전압은, 상기 시정수에 따라 연속적으로 저하에 동반하여, 인버어터(15)의 출력주파수를 연속적으로 저하시켜, 방전등(17)으로의 출력전압을 저하값에서 상기 시정수에 따라 연속적으로 상승시키는 소프트 스타트가 실행된다.
상기 소프트 스타트중에 방전등(17)이 점등하면, 이것을 점등 검출회로(19)가 검출하고, 그 트랜지스터(Q9)의 콜렉터 전위를 상승시키기 때문에, 소프트 스타트 해제회로(22)의 트랜지스터(Q6)가 “온”동작을 하여, 소프트 스타트회로(21)의 동작을 해제한다.
상기 해제 동작에 의해서, 트랜지스터(Q3)의 베이스에 인가된 전압(소프트 스타트용 발신 제어신호)은, 점등시 주파수회로(20)에서의 출력전압(통상시 점등용 발신 제어신호) 레벨까지 급격히 저하한다.
즉, 방전등(17)에 공급되어 있는 출력주파수는 방전등(17)이 점등할 때까지는 소프트 스타트회로(21)의 출력전압 변화에 따라 소정의 시정수로 서서히 저하(출력전압은 상승)하고 있지만, 점등후에 소프트 스타트 회로(21)가 해제된 것에 의하여 통상의 점등시 주파수까지 급격히 저하(출력전압은 급격이 상승)한다.
그 결과, 방전등의 밝기는 순식간에 상승되고, 종래와 같이 소망의 밝기에 도달할 때까지 수초가 걸리는 것이 아님으로, 위화감을 해소할 수 있다.
즉, 인버어터(15)는 출력주파수를 변화가능한 것으로 한다면, 일석식등 어떠한 것이라도 좋다. 또한, 소프트 스타트회로(21)는 단계적으로 출력주파수를 변환하는 것도 좋다. 또한, 소프트 스타트 해제회로(22)는 소프트 스타트회로와 무관하게 강제적으로 출력주파수를 통상시의 출력주파수로 변환하는 것도 좋다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 확실한 소프트 스타트 기능에 의하여 방전등의 긴 수명화를 기하는 동시에, 점등후에는 밝기를 순간적으로 상승시킬 수가 있기 때문에, 위화감이 없이 시동을 행항수가 있다.

Claims (1)

  1. 출력주파수를 변화가능한 고주파 발생장치에 의하여 직류전원에서 공급되는 직류출력을 고주파 출력으로 변환시켜, 이 고주파 출력에 의하여 방전등을 점등시키는 방전등 점등장치에 있어서, 시동시에 상기 고주파 발생장치의 출력주파수를 방전등으로의 통상 점등시 출력보다 낮은 출력이 발생하도록 제어함과 동시에, 이 출력주파수가 상기 일반적인 점등시의 출력까지 변화하도록 제어하는 소프트 스타트회로(21)와, 방전등(17)이 점등상태로 되어 있는 것을 검출하는 점등 검출회로(19)와, 이 점등 검출회로(19)의 검출동작에 따라서 상기 고주파 발생장치의 출력주파수를 통상 점등시의 출력주파수로 변환하는 소프트 스타트 해제회로(22)와, 를 구비한 것을 특징으로 하는 방전등 점등장치.
KR1019910004907A 1990-03-29 1991-03-28 방전등 점등장치 KR940003773B1 (ko)

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