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KR200211820Y1 - 고압방전램프의 안정기용 보호회로 - Google Patents

고압방전램프의 안정기용 보호회로 Download PDF

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KR200211820Y1
KR200211820Y1 KR2020000023455U KR20000023455U KR200211820Y1 KR 200211820 Y1 KR200211820 Y1 KR 200211820Y1 KR 2020000023455 U KR2020000023455 U KR 2020000023455U KR 20000023455 U KR20000023455 U KR 20000023455U KR 200211820 Y1 KR200211820 Y1 KR 200211820Y1
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Abstract

본 고안은 고압방전램프가 점등되지 못하는 상태 및 램프가 충분히 냉각되지 못하는 상태에서, 해당 고압방전램프에 유기되는 과전압을 검출하여 안정기 회로의 관련 회로소자 및 부품에 대한 파손을 방지하기 위한 고압방전램프의 안정기용 보호회로를 제공한다.
이를 위해 본 고안은 트리거회로의 트리거 동작에 따라 스위칭 기능이 개시되어 스위칭 트랜스의 역기전력 발생에 따라 상호 교번적이고 반복적으로 스위칭되는 제 1 및 제 2스위칭용 트랜지스터와, 상기 제 1 및 제 2스위칭용 트랜지스터의 스위칭 동작에 따라 공진주파수를 일치시켜서 고압방전램프을 점등시키기 위한 고전압을 발생하는 고압펄스 트랜스와 커패시터를 구비한 고압방전램프의 안정기 회로에 있어서, 상기 고압방전램프의 미점등 기간 동안에 상기 고압펄스 트랜스로부터 발생되는 과전압을 검출하여 상기 제 1 및 제 2스위칭용 트랜지스터의 스위칭 기간을 조절하는 보호회로부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

고압방전램프의 안정기용 보호회로{Protective Circuit For Ballast High Pressure Discharge Lamp}
본 고안은 고압방전램프용 안정기 회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고압방전램프가 충분히 냉각되기 이전에 발생되는 고전압으로부터 주변회로소자를 보호하여 안정기의 신뢰성을 향상시키기 위한 고압방전램프의 안정기용 보호회로에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 수은램프(Mercury Lamp)와 나트륨램프(Sodium Lamp), 메탈 할로겐램프(Metal Halide Lamp) 및 할로겐램프(Halogen Lamp) 등과 같은 고압방전램프는 공원이나 주차장, 철도역사 등과 같은 옥외 조명용으로 사용될 뿐만 아니라, 체육관이나 백화점, 전시장 등과 같은 옥내시설의 조명용으로도 널리 이용되고 있는 추세이다.
이러한 고압방전램프는 일반적으로 통용되는 전구나 램프보다 높은 전력효율을 갖고 있으면서 절전효과가 뛰어나고, 점등시간이 빠른 대신에 안개나 연기의 투과력이 높기 때문에, 상당히 다양한 장소 및 분야에 설치가 가능하다는 장점이 있다.
한편, 이러한 고압방전램프는 약 100∼1000 와트(W) 정도의 고전력을 사용하고 있기 때문에, 그러한 고전력을 안정적으로 유지시키기 위해 전용의 안정기 회로를 채용하고 있는 바, 상기 안정기 회로는 전계효과 트랜지스터 등으로 이루어진 스위칭 회로와, 고압방전램프를 구동시키는 램프 구동부로 이루어진다.
그러나, 이러한 고압방전램프의 경우에는 외란 등의 이유에 의해 램프가 파손 또는 단선되거나, 해당 고압방전램프의 점등 및 냉각이 반복되는 과정에서 충분히 냉각이 이루어지기까지 소요되는 약 2∼5분 정도의 기간 동안에 램프의 점등이 이루어지지 못하기 때문에, 관내압의 상승으로 인한 전기에너지의 공급이 램프에 공급되지 못하게 되면서 안정기 회로의 스위칭 회로를 구성하는 전계효과 트랜지스터와 같은 회로소자에 높은 과전압의 펄스신호가 인가됨에 따라, 회로소자 및 관련 부품의 파손이 야기되고, 방전램프의 수명을 단축시키는 요인으로 작용한다는 문제점이 있다.
따라서, 본 고안은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적은 고압방전램프가 점등되지 못하는 상태 및 램프가 충분히 냉각되지 못하는 상태에서, 해당 고압방전램프에 유기되는 과전압을 검출하여 안정기 회로의 관련 회로소자 및 부품에 대한 파손을 방지하기 위한 고압방전램프의 안정기용 보호회로를 제공하는 것이다.
도 1은 본 고안에 따른 고압방전램프의 안정기용 보호회로를 나타낸 회로구성도이다.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10:직류변환부, 20:스위칭신호 발생부,
30:보호회로부, 40:램프 구동부,
Q1,Q2:전계효과 트랜지스터, Q3:바이폴라 트랜지스터,
T1:노이즈 필터, T2-c:1차측 스위칭트랜스 권선,
T2-a,T2-b:2차측 스위칭트랜스 권선, T3:고압펄스 트랜스,
C2:평활용 커패시터, D1∼D5:다이오드,
DA:다이액(DIAC), R1∼R7:저항,
Z1∼Z5:제너다이오드.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 고안에 따르면, 트리거회로의 트리거 동작에 따라 스위칭 기능이 개시되어 스위칭 트랜스의 역기전력 발생에 따라 상호 교번적이고 반복적으로 스위칭되는 제 1 및 제 2스위칭용 트랜지스터와, 상기 제 1 및 제 2스위칭용 트랜지스터의 스위칭 동작에 따라 공진주파수를 일치시켜서 고압방전램프을 점등시키기 위한 고전압을 발생하는 고압펄스 트랜스와 커패시터를 구비한 고압방전램프의 안정기 회로에 있어서, 상기 고압방전램프의 미점등 기간 동안에 상기 고압펄스 트랜스로부터 발생되는 과전압을 검출하여 상기 제 1 및 제 2스위칭용 트랜지스터의 스위칭 기간을 조절하는 보호회로부를 포함하여 구성된 고압방전램프의 안정기용 보호회로가 제공된다.
바람직하게, 상기 보호회로부는 상기 고압펄스 트랜스의 2차측 권선의 일단에 점등 타이밍의 조절을 위한 다이오드와 바이폴라 트랜지스터 및 가변저항이 상기 제 1 및 제 2스위칭용 트랜지스터 중에 어느 하나의 트랜지스터와 접속되고, 상기 2차측 권선의 타단에 과전압에 따른 충방전을 위한 다이오드와 커패시터, 제너다이오드 및, 저항이 접속되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 구성된 본 고안에 따르면, 고압방전램프가 파손되거나 단선되어 미점등 상태이거나, 충분히 냉각되기 이전의 시간에 해당되는 미점등 기간 동안에 그 고압방전램프에 고압의 전기에너지가 인가되지 못하여 발생되는 과전압을 검출하게 되면, 상기 고압방전램프의 구동을 위해 스위칭되는 복수의 스위칭용 트랜지스터에 대한 스위칭동작을 정지시킴으로써 상기 고압방전램프의 점등 조건이 형성되는 시간까지의 점등 타이밍을 조절할 수 있도록 함에 따라, 안정기 회로의 관련 회로소자가 과전압에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 고안에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
즉, 도 1은 본 고안에 따른 보호회로가 고압방전램프의 안정기 회로에 적용된 상태를 나타낸 회로구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 고안에서는 고압방전램프(L)에 약 100∼1000 와트(W)의 고전력을 안정적으로 공급하기 위한 직류변환부(10)와, 스위칭신호 발생부(20) 및, 램프 구동부(30)가 구성된다.
또한, 본 고안에서는 상기 고압방전램프(L)가 외란 등에 의한 요인으로 파손 또는 단선되거나, 해당 램프가 점등 및 냉각이 반복되는 과정에서 충분한 냉각이 이루어지기까지 소요되는 약 2∼5분 이내의 기간과 같이 고압방전램프(L)가 점등될 수 없는 상태에서, 상기 고압방전램프(L)의 관내압이 상승하여 발생되는 과전압을 검출하여 상기 스위칭신호 발생부(20)를 구성하는 회로소자를 보호하는 보호회로부(40)가 구성된다.
동 도면에서, 상기 직류변환부(10)는 교류전원(AC)의 일단과 타단에 부전압 서미스터(NTC)와 퓨즈(F)가 각각 접속되고, 그 양단 사이에는 서지전압 제거소자(TNR)가 접속됨과 더불어, 고주파 노이즈 필터(T1)와 커패시터(C1)가 접속된다.
또한, 상기 직류변환부(10)에서 상기 고주파 노이즈 필터(T1)와 커패시터(C1)를 매개로 하는 교류전원(AC)의 양단은 교류전압을 정류하기 위한 브릿지 다이오드(BD)와 접속되고, 상기 브릿지 다이오드(BD)는 정류된 전압의 맥류성분을 펼활화하하기 위한 평활용 커패시터(C2)와 접속된다.
여기서, 상기 부전압 서미스터(NTC)는 과전압의 교류전압이 검출되면 내부저항이 상승되어 접속단을 단락시키고, 상기 퓨즈(F)는 과전압의 교류전압이 인가되면 오픈(Open)되도록 설계되어 있다.
또한, 상기 서지전압 제거소자(TNR)는 교류전원(AC)에서 혼입된 서지전압을 흡수하고, 고주파 노이즈 필터(T1)와 커패시터(C1)는 교류전압에 포함되어 있는 고주파의 노이즈성분만을 제거할 수 있도록 되어 있다.
동 도면에서, 상기 스위칭신호 발생부(20)는 상기 직류변환부(10)의 브릿지 다이오드(BD) 및 평활용 커패시터(C2)의 양단에 대해 저항(R1) 및 커패시터(C3)가 상호 직렬로 접속되고, 상기 저항(R1)과 커패시터(C3)의 접속점으로부터 다이오드(D1)의 순방향 접속단과 브릿지 다이오드(BD)의 출력단 사이에는 스위칭 회로소자로서 제 1전계효과 트랜지스터(Q1)가 접속되며, 그 제 1전계효과 트랜지스터(Q1)의 게이트단과 드레인단 사이에는 2차측 스위칭트랜스 권선(T2-a)과 제너다이오드(Z1)(Z2)가 각각 접속되어 있다.
또한, 상기 스위칭신호 발생부(20)는 상기 저항(R1) 및 커패시터(C3)의 사이에 접속된 저항(R4) 및 다이액(DA)의 접속단과, 상기 브릿지 다이오드(BD)의 출력단 사이에 스위칭 회로소자로서 제 2전계효과 트랜지스터(Q2)가 접속되고, 그 제 2전계효과 트랜지스터(Q2)의 게이트단과 드레인단 사이에는 2차측 스위칭트랜스 권선(T2-b)과 제너다이오드(Z3)(Z4)가 각각 접속되어 있다.
한편, 상기 2차측 스위칭트랜스 권선(T2-a,T2-b)과 소정의 권선비에 의해 결선되어 있는 1차측 스위칭트랜스 권선(T2-c)은 그 일단이 상기 제 1 및 제 2전계효과 트랜지스터(Q1,Q2)의 접속노드에 접속되고, 그 타단이 상기 보호회로부(40)를 구성하는 고압펄스 트랜스(T3)의 1차측 권선을 매개하여 상기 램프 구동부(30)의 고압방전램프(L)와 접속되어 있다.
동 도면에서, 상기 램프 구동부(30)는 저항(R5)을 통해 상기 스위칭신호 발생부(20)의 1차측 스위칭트랜스 권선(T2-c)에 고압방전램프(L)의 일단이 접속되고, 상기 고압방전램프(L)의 양단 사이에는 커패시터(C5)와 저항(R7)이 접속된다.
한편, 상기 고압방전램프(L)의 타단과 브릿지 다이오드(BD)의 출력단 사이의 일측에는 커패시터(C6) 및 다이오드(D4)가 병렬 접속되며, 타측에는 커패시터(C7) 및 다이오드(D5)가 각각 병렬 접속되어 있다.
또한, 상기 보호회로부(40)는 상기 스위칭신호 발생부(20)의 1차측 스위칭트랜스 권선(T2-c)과 상기 램프 구동부(30)의 고압방전램프(L) 사이에 고압펄스 트랜스(T3)의 1차측 권선이 접속되고, 그 고압펄스 트랜스(T3)의 2차측 권선은 그 일단이 점등 타이밍의 조절을 위한 가변저항(RT)과 바이폴라 트랜지스터(Q3) 및 다이오드(D3)와 각각 접속되어 있고, 그 타단이 상기 고압펄스 트랜스(T3)로부터 유기되는 높은 펄스전압의 충방전을 위한 다이오드(D2)와 커패시터(C4), 제너다이오드(Z5) 및 저항(R6)과 각각 접속되어 있다.
여기서, 상기 바이폴라 트랜지스터(Q3)는 NPN트랜지스터로 이루어지고서, 그 베이스단에 상기 가변저항(RT)과 저항(R6)이 공통 접속되고, 그 컬렉터단이 다이오드(D3)를 매개하여 상기 제 2전계효과 트랜지스터(Q2)의 게이트단과 접속되어 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 고안에 따른 고압방전램프의 안정기에서의 보호회로에 의하면, 상기 스위칭신호 발생부(20)에서는 커패시터(C3)가 상기 직류변환부(10)로부터의 직류전압을 충전하고 일정기간이 경과되면, 다이액(DA)이 도통되어 제 2전계효과 트랜지스터(Q2)가 턴온됨에 따라, 상기 램프 구동부(30)의 커패시터(C6)(C5)와, 고압펄스 트랜스(T3)의 1차측 권선 및, 1차측 스위칭 트랜스 권선(T2-c)를 통해서 구동전류가 인가된다.
그 상태에서, 상기 커패시터(C6)(C5)의 충전이 완료되면, 상기 2차측 스위칭 트랜스 권선(T2-a)에서 역기전력이 발생되어 제 1전계효과 트랜지스터(Q1)가 턴온되는 반면에, 상기 제 2전계효과 트랜지스터(Q2)는 턴오프되어 상기 1차측 스위칭트랜스 권선(T2-c)과, 고압펄스 트랜스(T3)의 1차측 권선 및, 커패시터(C5)(C7)를 통해 구동전류가 인가된다.
한편, 상기 커패시터(C5)(C7)의 충전이 완료되면, 상기 2차측 스위칭트랜스(T2-b)에 역기전력이 발생되면서 상기 제 2전계효과 트랜지스터(Q2)가 턴온되는 대신에, 상기 제 1전계효과 트랜지스터(Q1)가 턴오프되는 바, 상기 제 1전계효과 트랜지스터(Q1)와 제 2전계효과 트랜지스터(Q2)의 상호 교번적이고 반복적인 온/오프 동작에 따라 발진되는 주파수가 고압펄스 트랜스(T3)의 1차측 권선과 커패시터(C5)(C6)를 통과하고, 상기 고압펄스 트랜스(T3)의 1차측 권선과 커패시터(C5)(C7)를 통과하면서 공진주파수가 일치하는 순간에 상기 커패시터(C5)의 양단에 약 3∼5KV의 고전압이 발생하면서 고압방전램프(L)가 점등된다.
그 반면에, 상기 고압방전램프(L)가 외력 등에 의해 파손 또는 단선되거나, 램프의 점등 및 냉각을 반복하는 과정에서 충분한 냉각이 이루어지기까지 소요되는 약 2∼5분의 냉각시간 동안에는 상기 고압펄스 트랜스(T3)로부터의 전기에너지가 고압방전램프(L) 측으로 인가되지 못하게 되어 높은 펄스전압이 유기된다.
이 때, 상기 보호회로부(40)에서는 고압펄스 트랜스(T3)의 2차측 권선을 통해 과전압을 검출하여, 다이오드(D2)와 커패시터(C4), 제너다이오드(Z5) 및, 저항(R6)에 의한 충방전 기간에 따라서 가변저항(RT) 및 바이폴라 트랜지스터(Q3) 및 다이오드(D3)에 의해 조절되는 타이밍으로 상기 제 2전계효과 트랜지스터(Q2) 및 제 1전계효과 트랜지스터(Q1)의 스위칭 동작을 조절하게 된다.
즉, 상기 보호회로부(40)에서는 상기 고압방전램프(L)가 점등되지 않은 상태에서 충분한 냉각시간이 확보되지 않음에 따라 발생되는 과전압을 검출하게 되면, 상기 제 1 및 제 2전계효과 트랜지스터(Q1)(Q2)의 스위칭동작을 정지시켜서 고전압의 발생을 멈추게 함으로써, 그 제 1 및 제 2전계효과 트랜지스터(Q1)(Q2)를 비롯한 관련 회로소자 및 부품의 과전압으로 인한 파손 및 수명단축을 방지할 수 있게 된다.
이상과 같이 본 고안에 따르면, 고압방전램프가 파손 또는 단선되거나, 충분히 냉각되지 않은 상태에서 점등되지 않은 경우에 발생되는 과전압을 검출하게 되면, 스위칭용 트랜지스터의 스위칭 동작을 정지시킬 수 있도록 함에 따라, 안정기 회로의 관련 회로소자 및 부품을 과전압으로부터 보호할 수 있게 됨과 더불어 안정기의 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 효과를 갖게 된다.

Claims (2)

  1. 트리거회로의 트리거 동작에 따라 스위칭 기능이 개시되어 스위칭 트랜스의 역기전력 발생에 따라 상호 교번적이고 반복적으로 스위칭되는 제 1 및 제 2스위칭용 트랜지스터와, 상기 제 1 및 제 2스위칭용 트랜지스터의 스위칭 동작에 따라 공진주파수를 일치시켜서 고압방전램프을 점등시키기 위한 고전압을 발생하는 고압펄스 트랜스와 커패시터를 구비한 고압방전램프의 안정기 회로에 있어서,
    상기 고압방전램프의 미점등 기간 동안에 상기 고압펄스 트랜스로부터 발생되는 과전압을 검출하여 상기 제 1 및 제 2스위칭용 트랜지스터의 스위칭 기간을 조절하는 보호회로부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고압방전램프의 안정기용 보호회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보호회로부는 상기 고압펄스 트랜스의 2차측 권선의 일단에 점등 타이밍의 조절을 위한 다이오드와 바이폴라 트랜지스터 및 가변저항이 상기 제 1 및 제 2스위칭용 트랜지스터 중에 어느 하나의 트랜지스터와 접속되고, 상기 2차측 권선의 타단에 과전압에 따른 충방전을 위한 다이오드와 커패시터, 제너다이오드 및, 저항이 접속되도록 구성된 것을 특징으로 하는 고압방전램프의 안정기용 보호회로.
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