초록 ▼

1. 개요
현재까지 사용하는 램프는 필라멘트나 전극에 의해 발광된다. 이들은 일정 시간이 경과하면 소손되어 수명이 다 되고 램프를 교체해야 하는 불편함이 있는데 반해 전극이 없는 무전극 램프는 전자유도법칙의 원리를 이용하여 가스를 방전시켜 발광한다. 따라서 종래의 램프에 비해 수명이 길어 유지보수 면에서 큰 장점이 있다.
무전극 광원이 기존의 RF 전원기술과 다른 점은 램프의 시동시 안정점등까지 방전의 물리적 특성이 변화하므로 임피던스가 변화하게 되므로 이러한 메카니즘을 수용할 수 있는 안정적인 구동회로가 필요하게 된다.

1. 개요
현재까지 사용하는 램프는 필라멘트나 전극에 의해 발광된다. 이들은 일정 시간이 경과하면 소손되어 수명이 다 되고 램프를 교체해야 하는 불편함이 있는데 반해 전극이 없는 무전극 램프는 전자유도법칙의 원리를 이용하여 가스를 방전시켜 발광한다. 따라서 종래의 램프에 비해 수명이 길어 유지보수 면에서 큰 장점이 있다.
무전극 광원이 기존의 RF 전원기술과 다른 점은 램프의 시동시 안정점등까지 방전의 물리적 특성이 변화하므로 임피던스가 변화하게 되므로 이러한 메카니즘을 수용할 수 있는 안정적인 구동회로가 필요하게 된다.
둥근형 무전극 형광램프의 경우 현재 국내에 100W급 램프들이 보급되고 있고, 국내 제품으로는 이텍의 100W, 150W 램프와 화승전기의 전원장치를 하나의 세트로 공급 준비 중에 있다. 그러나 현재 국내에 보급되고 있는 제품들은 KS 0262의 전도노이즈 특성을 만족하는 제품이 없다. 따라서 KS 0262를 만족하는 전원장치를 개발할 경우 국내외 보급에 선도적 위치를 점할 수 있다.
2. 연구개발의 내용
- 100W, 150W 전원장치 EMI 필터 설계
아래 그림과 같이 차동모드 필터와 공통모드 필터의 조합으로 한다. 제품 상용화시 컴팩트화하기 위해서 차동모드 인덕터는 공통모드 인덕터의 누설인덕턴스 값으로 맞춘다. 그러나 Main 스위치 주파수대가 200kHz대이고, 100W이상의 전원장치에서 EMI필터로 흐르는 전류는 1A이상이여서 필요한 용량의 부품의 선정에 유의해야 된다. EMI 필터는 1차 저역필터나 2차 저역필터로 구성한다. 상용화시에는 1차 저역필터를 설계를 반영한다.
- 방사 노이즈 최소화 PCB 설계 및 제작
둥근형 무전극 형광램프 전원장치의 Main 스위치의 주파수는 200kHz대이고, PCB회로 배치에 따라 방사 노이즈가 EMI 필터단을 거치지 않고 바로 전원단으로 넘어갈 수 있다. 따라서 PCB회로의 패턴 설계가 중요하다.
- EMI 측정시험을 통한 PCB 회로의 수정을 통한 KS 0262 클래스B 조건을 만족하는 둥근형 무전극 형광램프 전원장치용 EMI Filter 제작하였다.
3. 연구결과에 대한 기대효과 및 성과
무전극 형광램프용 전원장치의 경우 광원과 함께 시스템화 하여 보급되므로 전원장치 자체만으로는 의미가 없다. 따라서 무전극 형광램프 시스템 측면에서 기술하겠다.
- 무전극 광원용 전원개발에 있어서 당면문제로는 국내 관련 기술이 전반적으로 매우 취약하다는 것이며 반면에 최근 선진국의 경우 전체 시스템의 효율을 80lm/W이상으로 높여야 하는 등 보다 성능이 향상되는 추세이다. 이에 따라 전원장치가 매우 컴팩트하고 장수명을 유지하여야 하고 250kHz-수백MHz의 주파수로 구동되며 고출력임에도 EMI 전도 잡음 특성이 좋아야 하므로 이에 대한 연구가 필요하다.
- 무전극 광원 관련 기술은 선진국의 메이저급 조명회사의 독점적 기술이므로 개발 성공시 세계시장에서의 기술력이 인정되며 또한 사업 목표달성으로 기존의 제품보다 EMI면에서 향상된 결과를 보이므로 기술 경쟁력도 확보가 가능하다.
- 무전극등은 기존의 보급된 백열등, 할로겐 램프, HID등을 5년후 최소 5%에서 10%정도 대체할 것으로 단순하게는 연간 약 10만개의 수요로 약 800억 시장이 형성될 것이며 기술로부터 파생되는 2차적인 효과도 지대하다.
- 현재 용도로서는 무전극등은 잦은 on-off동작 및 온도환경에 의해서 형광등이나 HID등을 사용하기에 어려운 분야에서는 최선의 선택이 되고 유지보수가 거의 필요 없고, 연색성이 매우 높기 때문에 높은 시환경을 보장할 수 있다. 또한 기존 광원 수명의 10배로 관련 유지보수비용이 절감되며 수은 폐기에 의한 공해문제가 급격히 감소되는 등 환경효과도 지대하다.

목차 Contents

• 요약문 ...1
• 목 차 ...4
• 표목차 ...6
• 그림목차 ...7
• 제 1 장 서 론 ...9
• 제 1 절 무전극 형광램프 전원장치 기술 개요 ...9
• 1. 무전극 광원 시스템 ...9
• 2. 무전극 광원과 관련된 전원장치의 기술동향 ...10
• 3. 무전극 광원의 전원장치 기술 ...11
• 4. 향후 전망 ...14
• 제 2 절 EMI의 개요...15
• 1. 노이즈 경로 ...16
• 2. 전도노이즈(Conducted Noise) ...16
• 3. 방사노이즈(Radiated Noise) ...18
• 4. 노이즈 대책기술 ...19
• 가. 접지기술(Grounding) ...19
• 나. 배치(Lay-Out) ...20
• 다. 전자부품의 선정 ...20
• 라. 필터 기술(Filtering) ...21
• 마. 차폐 기술(Shielding) ...21
• 제 2 장 둥근형 무전극 형광램프 전원장치용 EMI필터 설계 ...23
• 제 1 절 기존 전원장치의 분석 ...23
• 제 2 절 둥근형 무전극 형광램프 전원장치 EMI필터 설계 ...27
• 1. 기존 전원장치에서의 EMI발생요인 ...27
• 2. EMI필터 설계 및 시험 ...29
• 제 3 장 사업성과 및 결론 ...36
• 1. 사업성과 및 기대효과 ...36
• 2. 결론 ...36
• 참 고 문 헌 ...38
• 부 록 ...39
• 개발결과의견서 ...47