KR960006609B1

KR960006609B1 - 전자식 형광등 안정기의 셀프 프리 히팅 소프트 스타터회로

Info

Publication number: KR960006609B1
Application number: KR1019930013447A
Authority: KR
Inventors: 장기원
Original assignee: 장기원
Priority date: 1993-07-16
Filing date: 1993-07-16
Publication date: 1996-05-20
Also published as: KR950005111A

Abstract

내용없음

Description

전자식 형광등 안정기의 셀프 프리 히팅 소프트 스타터회로

제 1 도는 본 발명 셀프 프리히팅 소프트 스타터 회로를 실명키 위한 회로도.

제 2 도는 인덕터의 램프 접속접의 교류전압 파형도,

제 3 도는 제 1 도의 다른 실시예도,

제 4 도는 제 1 도의 또다른 실시예도,

제 5 도는 제 1 도의 또다른 실시예도,

제 6 도는 또다른 실시예도,

제 7 도는 제 3 도의 변형된 실시예도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 드라이브회로 2,3 : 스위칭 전계효과 트랜지스터

4,7 : 형광등 5 : 셀프 프리히팅 소프트 스타터부

6 : 전압 분배원을 의미하며 Z1,ZD2-ZD5 : 제너다이오드

L1,L2는 : 인덕터 C1-C5 : 캐퍼시터

R1-R6 : 저항, TR1은 트랜지스터

D1-D4 : 다이오드

본 발명은 인버터 방식의 전자식 안정기에 관한 것으로 형광등과 같은 방전 부하의 순간 점등시 높은 시동전압에 따른 램프 혹화 현상을 초래하여 램프 수명을 저하시킴과 저온에서 점등되지 않거나 또는 램프수명 말기시 방전이 되지 않아 과전류에 의한 안정기 파손등을 초래하므로 이들을 개선 및 보호할 수 있도록된 전자식 안정기의 셀프 프리히팅 소프트 스타터(Self Preheating Soft Starter)회로에 관한 것이다

최근 세계적으로 에너지 절약차원에서 절전효과 및 여러가지 장점을 지닌 전자식 안정기가 개발되어 왔다. 그러나 지금까지 개발된 공지의 전자식 형광등용 안정기들은 순산 점등에 따른 방전초기의 높은 전압을 얻기 위하여 일반적으로 공진형 부하회로를 채택함으로서 방전 시동전압이 높기 때문에 텅스텐 필라멘트에도포된 전자방출 물질이 튀어 나와 램프의 흑화현상을 초래함으로서 램프 수명을 크게 저하시킨다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로 인덕터와 램프 접속점과 직류 전압원(Ve) +측과 -측사이에 실리콘 제어 정류소자와 트랜지스터와 인버터 슈미트 트러거로 구성된 셀프 프리히팅 소프트스타터회로부를 연결시켜 형광등 시동시 순간 점등에 의한 흑화현상을 방지 하도록 함은 물론 램프의 성능저하 불능시 과전류 유입으로 인한 안정기의 열화 및 파손을 방지하며, 램프의 정상 동작시 동작에 영향을 주지 않는 미소 전류에 의해 동작되는 전자식 형광등 안정기의 셀프 프리히팅 소프트 스타터회로를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 셀프 프리히팅 소프트 스타터회로를 착안한 것이다.

즉 종래의 기본 동작으로는 형광등 특성상 순간 점등을 시키기 위해서는 높은 방전개시 전압이 요구되므로 인덕터와 캐패시터에 의한 직열 공진회로에 의해 고전압을 발생시켜 이 값이 형광등의 방전 개시 전압을 넘게되므로 방전이 개시되어 형광등을 점등시키도록 되어 있었다.

그러나 이러한 인덕터와 캐패시터에 의한 직열공진 회로에서 간단한 회로에 의해 고전압을 발생시켜 형광등을 순간 점등 시키는데는 유리하지만 높은 방전 개시 전압에 의해 필라멘트 위에 도포된 전자 방출 물질이 튀어나와 램프의 흑화 현상을 초래하여 형광등의 수명을 크게 단축시키는 요인이 되었다. 또 형광등과 같은 방전등은 그 특성상 필라멘트를 예열 후 낮은 방전개시 전압에 의해 점등이 이루어져야 하는 것이다

이를 위하여 본 발명에 있어서는 셀프 프리히팅 소프트 회로를 구성하여 형광등이 점등될 수 있는 조건까지 스스로 예열 및 소프트 스타터를 하도록 함으로서 이와 같은 종래의 단점을 제거하고 형광등 점등후 정상적인 작동을 하고 있는 경우 전혀 작동에 관계하지 않고 적은 동작 전류로 확실하게 동작할 수 있도록한 것이다.

이하 본 발명을 첨부된 실시예의 회로도에 따라 상술하면 다음과 같다.

제 1 도는 일반적인 전자식 안정기의 회로에 본 발명에 의한 셀프 프리히팅 소프트회로(5)를 결합한 구성을 도시한 회로다. 즉 전류 트랜스포머(CT), 제너다이오드(ZD2,ZD3,ZD4,ZD5) 및 저항(R11,R12)로 구동회로(1)가 이루어지며, 전계효과 트랜지스터(2,3), 직열 공진회로는 인덕터(L1)과 캐퍼시터(C1)과 전압분배원(6)이 캐퍼시터(C4,C5) 및 다이오드(D3,D4)로 이루어진 공지의 전자식 안정기에 있어서, 인덕터(L1)과 램프(4)의 접속점에 다이오드(D1,D2)가 접속되고, 다이오드(D1)는 실리콘 제어 정류소자(SCR1)의 게이트에 연결되고, 저항(R3,R4)에 의한 바이어스 전압을 트랜지스터(TR1)의 베이스에 연결되어 있고 상기한 트랜지스터(TR1)의 에미터-콜렉터가 실리콘 제어 정류소자(SCR1)의 게이트와 캐소드사이에 연결되어 있다. 또 저항(R1)은 전류 제한용이며, 또 병열로 제너다이오드(Z1)와 캐패시터(C3)와 저항(R5)연결하여 셀프 프리히팅 소프터회로(5)를 구성하고 있다.

상기와 같은 실시예에 있어서, 인덕터(L1)와 램프(4)의 접속점에 전압(VL)는 제 2 도(1)에 도시와 같이 직류 전압원(VS)보다 +측으로 클 경우 즉 +VL<+VS일때 다이오드(D1)는 턴-온되고, 저항(R2)을 거쳐 실리콘 제어 정류소자(SCR1)의 게이트를 트리거하여 턴-온된다. 이때 인덕터(L1)와 램프(4)의 연결점에 전압(VL)은 직류 전압원(VS)와 같아진다.

즉 +VL-+VS, 제 2 도의 (2)에서 T2구간이 된다. 인덕터(L1)과 램프(4)의 접속점의 전압(VL)이 제 2 도(1)의 T구간과 같이 직류 전압원(VS)보다 -측으로 클 경우 즉 -VL>-VS일때 다이오드(D1)는 턴-오프되고 실리콘 제어 정류소자(SCR1)도 턴-오프된다. 이와 같은 동작은 제 2 도(2)에서 T1구간으로 부터 T4구간은 예열구간으로 램프가 충분히 예열되어 스스로 방전이 되기까지 제2도(2)의 T5구간까지 계속 반복된다.

그리고 제 2 도(2)에서 T5구간 즉 예열구간 내 인덕터(L1)과 램프(4)의 접속점 전압(VL)은 방전개시 전압 이하로 유지된다.

램프특성상 전극의 온도가 증가함에 따라 방전개시 전압이 급속히 감소하는 특성 때문에 방전개시 전압이하로 유지되던 인덕터(L1)과 램프(4)의 접속점 전압(VL)은 제 2 도(2)의 T6구간 시점에서 램프 방전개시전압과 같아서 방전을 함으로서 램프는 서서히 점등된다. 이때 인덕터(L1)과 램프(4)의 접속점 전압(VL)은 램프동작 전압으로 감소되며, 다이오드(D2)가 저항(R1)으로 흐르는 전류는 캐패시터(C3)를 충전한다.

이와 같은 충전 전압에 따라 저항(R3)과 저항(R4)의 접속점에 연결된 트랜지스터(TR1)의 베이스 전위도 이에따라 서서히 증가한다. 상기한 저항(R3,R4)에 의해 분배된 전압이 트랜지스터(TR1)의 베이스 전압(VBE)에 이르면 트랜지스터(TR1)은 턴-온되어 다이오드(D1)와 저항(R2)을 거쳐 실리콘 제어 정류소자(SCR1)의 게이트를 트리거하던 전류는 트랜지스터(TR1)로 바이페스 함으로 실리콘 제어 정류소자(SCR1)는 턴-오프되는 것이다.

제 2 도(2)의 T6구간 시작점 즉 방전 개시점에서 램프의 정상 동작이 이루어질 때까지 시작(T)은 T=R1×C3이므로 램프의 정상 동작 상태에서 저항(R2)로 흐르는 게이트 전류(IGT)와 저항(R3)으로 흐르는 베이스 전류(IB)는 아주 작기 때문에 정상 동작에 아무런 영향을 주지 않는 특성이 있게되는 것이다

제 1 도에 도시한 셀프 프리히팅 스타터희로를 변형한 다른 실시예로 상기와 같은 트랜지스터에 의한 방식과는 달리 인버터 스미트 트리거(Inverter Schmitt Treiger)회로를 이용하여도 같는 효과를 발휘할 수가있다.

제 3 도는 이와 같은 제 1 도의 다른 실시예의 회로도로, 다만 저항(R3,R4)의 바이어스 전압을 인버터 스미트 트리거(IC1,IC2)와 저항(R5)을 직열 연결하여 트랜지스터(TR1)의 베이스에 연결된 것이다.

따라서 제 1 도와 같이 다이오드(D1)와 실리콘 제어 정류소자(SCR1)가 연결되어 양단이 직류전압원(VS)과 인덕터(L1)와 램프(4)접속점에 연결되고, 제너다이오드(Z1), 캐퍼시터(C3), 저항(R7)에 의해 안정된 전압을 만들고, 저항(R2)과 트랜지스터(TR1)의 콜렉터가 실리콘 제어 정류소자(SCR1)의 게이트에 연결되고, 저항(R4)과 저항(R3)의 접속점에 인버터 스미트 트리거(IC1)의 입력이 연결됨으로서 출력은 인버터 스미트 트리거(IC1)의 입력측에, 그리고 출력은 저항(R5)을 통해 트랜지스터(TR1)의 베이스에 연결함으로서 구성된 것이다.

따라서 인버터 스미트 트리거(IC1,1C2)는 입력 드레시 홀드레벨이 포지티브(VT+)와 네거티브(VT-)두개의 다른 신호에 의한 히스테리시스(Hysteres1s)현상을 이용하여 보다 정확한 동작을 할 수 있음이 제 3 도의 특징이다.

즉 제 2 도(2)의 T5구간에서 저항(R4,R5)으로 인버터 스미트 트리거(IC1)의 입력 레벨이 VT-이므로 출력 레벨은 하이(High)가되고, 인버터 스미트 트리거(IC2)의 출력은 로우(Low)로 트랜지스터(TR1)은 턴-오프상태가 되고, 실리콘 제어 정류소자(SCR1)은 턴-온되어 램프는 예열상태가 되는 것이다.

제 2 도에서 T6구간은 시작점에서 저항(R4,R5)으로 인버터 스미트 트리거(IC1)입력 레벨이 VT+이므로 출력 레벨은 로우가되어 인버터 스미트 트리거(IC2)의 출력은 하이가되어 트랜지스터(TR1)는 턴-온되고, 실리콘 제어 정류소자(SCR1)은 턴-오프되어 램프는 정상동작되는 것이다. 제 1 도에 도시한 실시예의 변형된 셀프 프리히팅 소프트 스타터회로의 예를 제 4 도와 제 5 도 및 제 6 도와 형광등이 2개인 경우의 실시예를 제 7 도에 도시 했다.

즉 램프 방전개시 전압이 낮을때 제 5 도에서는 두 개의 같은 셀프 프리히팅 소프트 스타터회로를 인덕터(L1)과 램프(4) 접속점과 직류 전압원(VS)의 +측과 -측에 접속하고 제 2 도(3)의 T1구간에서는 다이오드(D1, D1-1)와 실리콘 제어 정류소자(SCR1, SCR-1) 가 턴-온되면, +VL -VS, -VL-VS되어 램프의 방전개시 전압 이하로 예열상태가 된다. 저항(R3, R3-1, R4, R4-1)과 트랜지스터(TR1,TR1-1)의 접속점의 전압이 상기 트랜지스터(TR1,TR1-1)의 바이어스 전압(VBE)에 이르면, 트랜지스터(TR1,TR1-1)가 턴-온되고, 실리콘 제어 정류소자(SCR1,SCR1-1)는 턴-오프되어 램프는 정상적인 작동을 하게 된다(제 2 도(3) 구간 참조).

제 4 도는 또다른 실시예로 제 1 도와 상이한 점은 단지 인덕터(L1)와 팸프(4)의 접점을 상기한 셀프 프리히팅 소프트 스타터(5)의 실리콘 제어 정류소자(SCR1)의 캐소드에 연결한 것으로 이매 동작은 제 1 도와같은 동작을 한다. 제 5 도는 제 1 도의 셀프 프리히팅 소프트 스타터회로를 병일 연결한 것이며, 제 6 도는 제 1 도에 있어서의 저항(R3,R4)의 분지 전압을 트랜지스터(TR2)의 베이스에 연결하고 상기한 트랜지스터(TR2)의 콜렉터를 상기한 제 1 도의 트랜지스터(TR1)의 베이스에 연결되어 있다.

따라서 제 6 도에서는 제 1 도에 도시한 실시예의 셀프 프리히팅 소프트 스타터 회로(5)에 트랜지스터(TR2)와 저항(R3) 및 캐퍼시터(C6)를 추가하여 램프의 수명 말기시 과전류 유입으로 인한 저항(R4,R5)과 트랜지스터(TR2)의 접속점이 트랜지스터(TR2)의 바이어스 전압(VBE)에 이르면, 트랜지스터(TR2)는 턴-온되고, 트랜지스터(TR1)는 턴-오프되며, 실리콘 제어 정류소자(SCR1)는 턴-온되어 제 2 도(2)의 T5구간과 같이 +VL일때 다이오드(D1)과 실리콘 제어 정류소자(SCR1)를 통해 +VL일때 다이오드(D1)과실리콘 제어 정류소자(SCR1)를 통해 +VS전압으로 클램프(CIamp)함으로서 램프 출력을 감소시켜 과전류유입시 회로를 보호토록 함이 특징이다.

또 제 1 도 및 제 3 도 내지 제 5 도에 있어서도 과전류 유입에 따라 다이오드(D1)와 지항(R2)을 거쳐 트랜지스터(TR1)에 흐르는 콜렉터 전류(IC)와 실리콘 제어 정류소자(SCR1)의 게이트 트리거 전류(ICT)의합, 즉 IC+IGT<램프전류(IL)일때 실리콘 제어 정류소자(SCR1)는 트리거되어 턴-온 됨으로 제 2 도(2)의 T5구간과 같이 클램프함으로서 램프출력을 감소시켜 과전류 유입시 회로를 보호할 수가 있게되는 것이다.

제 3 도에 도시한 셀프 프리히팅 소프트 스타터회로에 형광등이 2개인 경우의 실시예가 제 7 도에 도시되어 있다. 즉 제 3 도의 실시예에 인덕터(L2)와 형광등(7)과의 접속점에 다이오드(D5,D6)일단이 접속되고 다이오드(D5)의 타단이 실리콘 제어 정류소자(SCR1)과 다이오드(D1)의 접속점에 연결되고, 다이오드(D6)의 타단은 저항(R6)에 연결되고 타단은 저항(R1,R7)과 제너다이오드(Z1)및 캐퍼시터(C3)의 접속점에 연결함으로서 형광등이 2개인 경우 제 3 도와 같은 셀프프리히팅 소프트 스타터회로가 가능하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 셀프 프리히팅 소프트 스타터회로를 구성함으로서 형광등 시동시 순간 점등에 의한 흑화현상을 방지할 수 있음은 물론 램프의 성능지하 및 방전불능시 과전류 유입으로 인한 안정기의 열화 및 파손을 방지할 수 있고 또 정상 동작시 동작에 영향을 주지 않는 미소 전류에 의해 동작되는 산업적으로 유용한 전자식 힝광등 안정기의 셀프 프리히팅 소프트 스타터회로를 제공할 수 있는 발명인 것이다.

Claims

구동회로(1)의 발진 동작에 따라 전계효과 트랜지스터로 스위칭 동작을 하도록되고, 인덕터와 캐퍼시터의 공진주파수에 의해 형광등을 점등토록 되는 것에 있어서, 인덕터(L1)와 램프(4)의 접속점에 다이오드(D1,D2)가 접속되고, 다이오드(D1)의 타단은 실리콘 제어 정류소자(SCR1)의 애노우드와 저항(R2)에 연결되고, 저항(R2)의 타단은 상기한 실리콘 제어 정류소자(SCR1)의 게이트에 연결되고, 지항(R3,R4)에 의한 바이어스 전압이 트랜지스터(TR1)의 베이스에 연결되고, 트랜지스터(TR1)의 에미터와 콜렉터는 상기한 실리콘 제어 정류소자(SCR1)의 게이트와 캐소드에 각기 연결되고, 그리고 제너다이오드(Z1)와 캐퍼시터(C3) 및 저항(R5)으로 셀프 프리히팅 소프트 스다터회로(5)를 구성하여서 되는 것을 특징으로 하는 전자식 헝광등 안정기의 셀프 프리히팅 소프트 스타터회로.
제 1 항에 있어서, 저항(R3,R4)의 바이어스 전압을 인버터 스미트 트리거(IC1,C12)와 지항(R5)를 직열로 트랜지스터(TR1)의 베이스에 연결하여서되는 전자식 형광등 안정기의 셀프 프리히팅 소프트 스타터회로.
제 1 항에 있어서, 형광등의 방전 초기시 높은 전압을 램프시동 전압이하로 설정하도록되는 것을 특징으로하는 전자식 형광등 안정기의 셀프 프리히팅 소프트 스타터회로.
제 1 항에 있어서, 셀프 프리히팅 소프트 스타터회로(5)를 직류전원양단 사이에 병열 연결하여서되는것을 특징으로하는 전자식 형광등 안정기의 셀프 프리히팅 소프트 스타팅회로.
제 1 항에 있어서, 셀프 소프트 프리히팅 소프트 스타터회로(5)는 지항의 바이어스 전원이 에미터 접지된 트랜지스터(TR2)외 베이스에 연결되고, 콜렉터를 트랜지스터(TR1)의 베이스에 연결되는 것을 특징으로 하는 전자식 형광등 안정기의 셀프 프리히팅 소프트 스타터회로.
제 2 항에 있어서, 인덕터(L2)와 형광등(7)과의 접속점에 다이오드(D5)를 통해 실리콘 제어 정류소자(SCR1)의 애노우드에 연결하고, 다이오드(D6)와 지항(R6)를 직열로 저항(R1)과 저항(R7)의 접속점에 연결하는 2개의 형광등을 점등하도록되는 것을 특징으로 하는 전자식 형광등 안정기의 셀프 프리 히팅 소프트 스타터회로.