KR100701077B1 - 형광램프 디밍용 안정기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 교류전원 입력을 공급받아 전자파를 필터링하여 제거하는 EMI 필터부(100)와, 입력 교류 신호를 정류하여 직류 전압을 공급하는 정류회로부(200)와, 인버터의 초기 시동을 행하는 시동회로부(300)와, 디밍(dimming)을 하기 위하여 주파수 제어를 하는 디밍부(400)와, 정류회로부로부터 정류된 전압을 인가받아 점등부의 공진을 일으키는 인버터부(500)와, 정류회로부로부터 인가되는 전압을 공급받아 주어진 공진주파수로 발진하여 램프를 점등시키는 점등부(600)를 포함하는 형광램프 디밍용 안정기에 관한 것이다.
형광램프, 디밍, 안정기

Description

형광램프 디밍용 안정기{A dimming stabilizer for a fluorescent lamp}
도 1은 본 발명의 일 실시예의 회로도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예의 실험데이터 및 입출력 파형 그래프이다.
<도면의 주요 부호에 관한 설명>
100 : EMI 필터부 200 : 정류회로부
300 : 시동회로부 400 : 디밍부
500 : 인버터부 600 : 점등부
본 발명은 형광 램프 디밍(dimming)용 전자 안정기 회로에 관한 것이다.
종래의 형광등 안정기는 철심에 코일을 감은 초크코일로 형광램프와 직렬로 연결하여 전류의 증가를 방지하도록 구성되어 있기 때문에 초기 점등시 높은 전력 이 소비되기 때문에 근래에는 반도체를 이용한 여러 가지 방식의 전자식 안정기가 개발되어 있다. 이러한 전자식 안정기도 AC/DC나 DC/HF 변환하는 과정에서 입력전원으로부터 유입되는 서지 및 임펄스 전압등의 노이즈는 필터 등을 이용하여 실용상의 문제는 없을 정도로 해결되어 왔으나 초기점등시 전압상승으로 인한 과전류는 온도를 급격히 상승시켜 반도체를 파괴시킬 뿐만 아니라 램프의 필라멘트의 흑화 현상이 빨리 나타나 램프의 수명단축으로 인하여 램프를 자주 교환해야 하는 불편을 초래함은 물론, 형광등의 밝기조절이 곤란으로 인하여 전력소비가 많은 등의 문제점이 있었다.
한편, 종래의 형광등용 디밍 안정기는 디지털 방식으로 주파수를 변환하여 밝기를 조절하는 등의 방식을 채택하여, 백열등을 디밍하기 위한 조광기를 사용하여 조절할 수 없다는 단점이 있었으며, 다수의 IC 등을 필요로 하여 제조 단가가 매우 높다는 단점이 있었다.
본 발명은 위상제어를 통하여 형광등을 디밍하게 하되, 반도체를 사용하지 않는 회로를 구성함으로써 형광램프의 초기점등시의 전압상승으로 인한 과전류가 온도를 급격히 상승시켜 반도체를 파괴시키는 문제를 해결하고, 나아가 기존의 백열등용 또는 할로겐 램프용 조광기를 사용하여 회로의 디밍 동작이 조절되게 하여 기존에 사용하는 백열등용 조광기 등과의 호환성이 확보하는 형광램프용 디밍 안정 기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은, 교류전원 입력을 공급받아 전자파를 필터링하여 제거하는 EMI 필터부(100)와, 입력 교류 신호를 정류하여 직류 전압을 공급하는 정류회로부(200)와, 인버터의 초기 시동을 행하는 시동회로부(300)와, 디밍(dimming)을 하기 위하여 주파수 제어를 하는 디밍부(400)와, 정류회로부로부터 정류된 전압을 인가받아 점등부의 공진을 일으키는 인버터부(500)와, 정류회로부로부터 인가되는 전압을 공급받아 주어진 공진주파수로 발진하여 램프를 점등시키는 점등부(600)를 포함하는 디밍용 안정기에 있어서, 상기 정류회로부(200)는 입력 교류 신호를 정류하여 직류 전압을 공급하며, 상기 점등부(600)는 상기 정류회로부로부터 인가되는 전압을 공급받아 주어진 공진주파수로 발진하여 램프를 점등시키며, 공진용 커패시터(C4, C3)와 인덕터(L2)를 포함하여 구성되며, 상기 인버터부(500)는 정류회로부로부터 정류된 전압을 인가받아 점등부의 공진을 일으키며, 일차측 권선이 상기 공진용 인덕터(L2)와 전기적으로 접속된 구동 트렌스(L3A, L3B, L3C)와, 고주파 출력을 생성 도통하는 트리거 소자인 스위칭 트랜지스터(Q1, Q2)를 포함하며, 상기 시동회로부(300)는 상기 인버터부의 초기 시동을 행하며, 램프의 시동시에 트리거 소자(Q1, Q2)의 어느 하나를 동작시키기 위한 시동회로(R1, C7, DA1) 및 램프 점등 후에 시동회로의 동작을 정지시키기 위한 다이오드(D8)을 포함하고, 다이오드(D8)는 인버터부(500)의 트리거 소자(Q1, Q2)의 소스 및 드레인에 각각 연결되는 것을 그 특징 으로 하는 형광램프 디밍용 안정기에 관한 것이다.
여기서, 상기 시동회로부(300)는, 노드(N2)와 노드(N4)사이에 접속된 저항(R1)과, 노드(N4)와 노드(N7)사이에 접속된 다이액(DA1)과, 노드(N4)와 노드(N5) 사이에 접속된 다이오드(D8)를 포함하고, 상기 디밍부(400)는, 노드(N1)와 노드(N2) 사이에 접속된 다이오드(D1)과, 노드(N1)와 노드(N2) 사이에 접속된 콘덴서(C1)을 포함하고, 상기, 인버터부(500)는 노드(N3)와 노드(N6) 사이에 연결된 구동 트랜스 2차측(L3B)과, 노드(N6)와 노드(N8) 사이에 접속된 정전압 다이오드(D10)와, 노드(N8)와 노드(N9) 사이에 접속된 저항(R5)와, 노드(N9)와 노드(N3)사이에 접속되되 상기 정전압 다이오드(D10)과 반대방향으로 접속된 정전압 다이오드(D11)과, 노드(N6)와 노드(N10) 사이에 접속된 저항(R4)와, 노드(N10)에 게이트 단자가 접속되고 노드(N3)에 소스 단자가 접속되고 노드(N5)에 드레인 단자가 접속된 스위칭 트랜지스터(Q2)와, 노드(N5)와 노드(N11) 사이에 접속된 구동 트랜스 3차측(L3C)과, 노드(N11)와 노드(N12) 사이에 접속된 정전압 다이오드(D4)와, 노드(N12)와 노드(N13) 사이에 접속된 저항(R3)와, 노드(N13)와 노드(N5) 사이에 접속되되 정전압 다이오드(D4)와 반대 방향으로 접속된 정전압 다이오드(D5)와, 노드(N14)에 게이트 단자가 접속되고 노드(N5)에 소스 단자가 접속되고 노드(N2)에 드레인 단자가 접속된 스위칭 트랜지스터(Q1)을 포함하며, 상기 점등부(600)는 노드(N1)과 출력단(N16) 사이에 접속된 콘덴서(C3)와, 노드(N5)와 노드(N15) 사이에 접속된 구동 트랜스 1차측(L3A)과, 노드(N15)와 출력단(N17) 사이에 접속된 인덕 터(L2)를 포함하여 구성된다.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 전자식 안정기의 회로도이다. 도 1을 참조하면, EMI 필터회로(100), 정류회로부(200), 점등부(600), 인버터부(500), 시동회로부(300), 디밍부(400) 등으로 회로가 구성된다.
입력단에서 입력되는 교류 전원은 EMI 필터부(100)나 정류회로부(200)를 거쳐 전자파가 필터링되며 정류되게 된다. 그런데 본 발명의 안정기 회로의 입력단에 공급되는 교류전원은 조광기에 의하여 위상이 변이된 상태로 공급된다. 본 발명의 회로 장치는 통상 사용되는 위상제어방식의 백열등용 조광기와 호환이 가능하여 이러한 조광기를 그대로 사용할 수 있다. EMI 필터부(100)나 정류회로부(200)는 종래의 일반적인 전자식 안정기와 동일하므로 자세한 설명은 생략하며 여기서는 시동회로부(300), 디밍부(400) 및 그 이하의 회로(인버터부, 점등부 등)에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
시동회로부(300)는 인버터의 초기 시동을 행하는데, 이러한 시동회로부의 회로를 상세히 살펴보면, 노드(N2)와 노드(N4)사이에 접속된 저항(R1)과, 노드(N4)와 노드(N7)사이에 접속된 다이액(DA1)과, 노드(N4)와 노드(N5) 사이에 접속된 다이오 드(D8)를 포함한다. 또한, 디밍부(400)는 디밍(dimming)을 하기 위하여 정류회로부(D2, D3, D6, D7)와 스위칭 소자(Q1, Q2)의 전류를 게이트에 공급하며 주파수 제어를 하는데, 노드(N1)와 노드(N2) 사이에 접속된 다이오드(D1)과, 노드(N1)와 노드(N2) 사이에 접속된 콘덴서(C1)를 포함한다. 한편, 인버터부(500)는 정류회로부로부터 정류된 전압을 인가받아 점등부의 공진을 일으키는데, 노드(N3 : 접지)와 노드(N6) 사이에 연결된 구동 트랜스 2차측(L3B)과, 노드(N6)와 노드(N8) 사이에 접속된 정전압 다이오드(D10)와, 노드(N8)와 노드(N9) 사이에 접속된 저항(R5)와, 노드(N9)와 노드(N3)사이에 접속되되 상기 정전압 다이오드(D10)과 반대방향으로 접속된 정전압 다이오드(D11)과, 노드(N6)와 노드(N10) 사이에 접속된 저항(R4)와, 노드(N10)에 게이트 단자가 접속되고 노드(N3)에 소스 단자가 접속되고 노드(N5)에 드레인 단자가 접속된 스위칭 트랜지스터(Q2)와, 노드(N5)와 노드(N11) 사이에 접속된 구동 트랜스 3차측(L3C)과, 노드(N11)와 노드(N12) 사이에 접속된 정전압 다이오드(D4)와, 노드(N12)와 노드(N13) 사이에 접속된 저항(R3)와, 노드(N13)와 노드(N5) 사이에 접속되되 정전압 다이오드(D4)와 반대 방향으로 접속된 정전압 다이오드(D5)와, 노드(N14)에 게이트 단자가 접속되고 노드(N5)에 소스 단자가 접속되고 노드(N2)에 드레인 단자가 접속된 스위칭 트랜지스터(Q1)을 포함한다. 정류회로부로부터 인가되는 전압을 공급받아 주어진 공진주파수로 발진하여 램프를 점등시키는 점등부(600)는 노드(N1)과 출력단(N16) 사이에 접속된 콘덴서(C3)와, 노드(N5)와 노드(N15) 사이에 접속된 구동 트랜스 1차측(L3A)과, 노드(N15)와 출력단(N17) 사이에 접속된 인덕터(L2)를 포함하여 구성된다.
이제 이러한 전자식 안정기의 동작을 설명하기로 한다. 교류 전원의 입력이 EMI 필터부(100)를 통해 전자파가 필터링되어 제거되며, 정류회로부(200)는 입력 교류 신호를 정류하여 직류 전압을 공급한다. 점등부(600)는 정류회로부로부터 인가되는 전압을 공급받아 주어진 공진주파수로 발진하여 램프를 점등시킨다. 이를 위하여 점등부는 (600)는 공진용 커패시터(C4, C3)와 인덕터(L2)를 포함하는 것이다. 인버터부(500)는 정류회로부로부터 정류된 전압을 인가받아 점등부의 공진을 일으키며, 시동회로부(300)는 인버터의 초기 시동을 행한다. 인버터부는 일차측 권선이 공진용 인덕터(L2)와 전기적으로 접속된 구동 트렌스(L3A, L3B, L3C)와, 구동 트랜스의 2차측이나 3차측 권선들의 통전여부에 의해 OFF되면 점등부의 공진부를 트리거링하여 고주파 출력을 생성 도통하는 트리거 소자인 스위칭 트랜지스터(Q1, Q2)를 포함하여 인버팅 기능을 수행한다.
시동회로부(300)는 램프의 시동시에 트리거 소자(Q1, Q2)의 어느 하나를 동작시키기 위한 시동회로(R1, C7, DA1) 및 램프 점등 후에 시동회로의 동작을 정지시키기 위한 다이오드(D8)을 포함하고, 다이오드(D8)은 인버터부(500)의 트리거 소자(Q1, Q2)의 소스 및 드레인에 각각 연결된다. 정전압 다이오드(D4, D5, D10, D11)는 구동 트랜스의 2차측(L3B) 및 3차측(L3C)에 접속되며 그 접속점이 정전압 다이오드에 접속되는 분압저항(R2, R4)을 포함하여 구성된다. 디밍(dimming)을 하는 디밍부(D1, C1)는, 정류회로부(D2, D3, D6, D7)와 스위칭 소자(Q1, Q2)의 전류 를 게이트에 공급하며 주파수 제어를 한다. 그 결과로 광출력 특성을 디밍하게 한다.
도 2 내지 도 4에는 본 발명의 안정기 회로의 입력 전원의 위상을 제어하는 조광기를 조정해 보면서 본 발명의 안정기 회로의 입력측 및 출력측에서의 전압, 전류, 유효전력, 무효전력 등을 측정한 실험값 및 오실로스코프로 파형을 잡은 그래프가 도시되어 있다. 즉, 도 2의 상태에서 조광기를 조정하여 점점 어두운 조명으로 디밍하는 동작을 행하면서 도 3 및 도 4와 같이 회로의 입출력 측에서 측정한 것이다. 이를 살펴보면, 출력측의 유효전력(P2)이 도 2의 17.485W에서, 도 3의 9.898W로 낮아지고 다시 도 4의 3.568 W로 낮아지듯이 조명의 조도가 낮아지게 됨을 알 수 있다. 한편, 입력측의 역률(λ)은 0.92312에서, 0.42600으로 다시 0.25236으로 낮아지는데, 이와 같이 역률이 크게 낮아짐에도 불구하고 출력측의 전압이나 전류는 그래프의 파형에 나와 있듯이 상당히 안정되게 유지되어 점등 불안 현상이 발생하기 않는다는 것을 알 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 본 발명의 실시 태양 중 하나의 예를 든 것으로 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 이와 등가물, 균등물을 포함함을 밝혀 둔다.
본 발명은 위상제어를 통하여 형광등을 디밍하게 하되, 반도체를 사용하지 않는 회로를 구성함으로써 형광램프의 초기점등시의 전압상승으로 인한 과전류가 온도를 급격히 상승시켜 반도체를 파괴시키는 문제를 해결하는 효과를 갖는다.
한편, 나아가 기존의 백열등용 또는 할로겐 램프용 조광기를 사용하여 회로의 디밍 동작이 조절되게 하여 기존에 사용하는 백열등용 조광기 등과의 호환성이 확보하는 형광램프용 디밍 안정기를 제공하는 효과를 갖는다.

Claims (2)

  1. 교류전원 입력을 공급받아 전자파를 필터링하여 제거하는 EMI 필터부(100)와, 입력 교류 신호를 정류하여 직류 전압을 공급하는 정류회로부(200)와, 인버터의 초기 시동을 행하는 시동회로부(300)와, 디밍(dimming)을 하기 위하여 주파수 제어를 하는 디밍부(400)와, 정류회로부로부터 정류된 전압을 인가받아 점등부의 공진을 일으키는 인버터부(500)와, 정류회로부로부터 인가되는 전압을 공급받아 주어진 공진주파수로 발진하여 램프를 점등시키는 점등부(600)를 포함하는 형광램프 디밍용 안정기에 있어서,
    상기 정류회로부(200)는 입력 교류 신호를 정류하여 직류 전압을 공급하며,
    상기 점등부(600)는 상기 정류회로부로부터 인가되는 전압을 공급받아 주어진 공진주파수로 발진하여 램프를 점등시키며, 공진용 커패시터(C4, C3)와 인덕터(L2)를 포함하여 구성되며,
    상기 인버터부(500)는 정류회로부로부터 정류된 전압을 인가받아 점등부의 공진을 일으키며, 일차측 권선이 상기 공진용 인덕터(L2)와 전기적으로 접속된 구동 트렌스(L3A, L3B, L3C)와, 고주파 출력을 생성 도통하는 트리거 소자인 스위칭 트랜지스터(Q1, Q2)를 포함하며,
    상기 시동회로부(300)는 상기 인버터부의 초기 시동을 행하며, 램프의 시동시에 트리거 소자(Q1, Q2)의 어느 하나를 동작시키기 위한 시동회로(R1, C7, DA1) 및 램프 점등 후에 시동회로의 동작을 정지시키기 위한 다이오드(D8)을 포함하고, 다이오드(D8)는 인버터부(500)의 트리거 소자(Q1, Q2)의 소스 및 드레인에 각각 연결되는 것을 그 특징으로 하는
    형광램프 디밍용 안정기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시동회로부(300)는, 노드(N2)와 노드(N4)사이에 접속된 저항(R1)과, 노드(N4)와 노드(N7)사이에 접속된 다이액(DA1)과, 노드(N4)와 노드(N5) 사이에 접속된 다이오드(D8)를 포함하고,
    상기 디밍부(400)는, 노드(N1)와 노드(N2) 사이에 접속된 다이오드(D1)과, 노드(N1)와 노드(N2) 사이에 접속된 콘덴서(C1)을 포함하고,
    상기, 인버터부(500)는 노드(N3)와 노드(N6) 사이에 연결된 구동 트랜스 2차측(L3B)과, 노드(N6)와 노드(N8) 사이에 접속된 정전압 다이오드(D10)와, 노드(N8)와 노드(N9) 사이에 접속된 저항(R5)와, 노드(N9)와 노드(N3)사이에 접속되되 상기 정전압 다이오드(D10)과 반대방향으로 접속된 정전압 다이오드(D11)과, 노드(N6)와 노드(N10) 사이에 접속된 저항(R4)와, 노드(N10)에 게이트 단자가 접속되고 노드(N3)에 소스 단자가 접속되고 노드(N5)에 드레인 단자가 접속된 스위칭 트랜지스터(Q2)와, 노드(N5)와 노드(N11) 사이에 접속된 구동 트랜스 3차측(L3C)과, 노드(N11)와 노드(N12) 사이에 접속된 정전압 다이오드(D4)와, 노드(N12)와 노드(N13) 사이에 접속된 저항(R3)와, 노드(N13)와 노드(N5) 사이에 접속되되 정전압 다이오드(D4)와 반대 방향으로 접속된 정전압 다이오드(D5)와, 노드(N14)에 게이트 단자가 접속되고 노드(N5)에 소스 단자가 접속되고 노드(N2)에 드레인 단자가 접속된 스위칭 트랜지스터(Q1)을 포함하며,
    상기 점등부(600)는 노드(N1)과 출력단(N16) 사이에 접속된 콘덴서(C3)와, 노드(N5)와 노드(N15) 사이에 접속된 구동 트랜스 1차측(L3A)과, 노드(N15)와 출력단(N17) 사이에 접속된 인덕터(L2)를 포함하여 구성된 것을 그 특징으로 하는
    형광램프 디밍용 안정기
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR930007935Y1 (ko) * 1990-08-30 1993-11-24 주식회사 화승전기 디밍 콘트롤 전자식 안정기회로
KR20040061649A (ko) * 2002-12-31 2004-07-07 두영전자 주식회사 전자식 형광등용 안정기

Patent Citations (2)

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