메탈핼라이드 집어등용 전자식 안정기 개발
Development of a metal-halide lamp's electronic ballast
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초록
현재 어선에서 주로 사용하는 자기식 안정기는 무게, 부피, 안정성 등 여러 가지 측면에서 개선할 점이 많다. 따라서 본 연구는 기존 안정기와 발광 특성이 동일하면서도 내구성을 갖춘 전자식 안정기를 개발하는 것이 목적이었다. 이를 위하여 LC공진을 통하여 점등되는 안정기 회로, 등가 회로, EMI 대책 회로, 역률 개선 회로, 이그니션 회로, 언버터부 회로의 설계를 수행하고 이것을 토대로 제작한 전자식 안정기의 성능을 분석하였다. 그 결과, 개발한 안정기의 무게는 기존 안정기의 약 40%에 불과하였으며, PCB 모듈의 부피는 약 66%에 불과한 것으로 나타났다. 또한 메탈핼라이드 램프 점등시의 조도를 비교한 결과, 전압, 전류, 전력의 입력 및 출력 값은 큰 변화는 없는 것으로 나타났으며, 전자식 안정기가 자기식에 비하여 입력 전력은 1.06% 낮은 것으로, 출력 전력은 자기식이 1,365W, 전자식이 1,400W로 2.56% 높은 것으로 나타났다. 조도도 자기식이 27,000lx, 전자식이 29,500lx로 9.26% 높은 것으로 나타났다. 따라서 효율은 제작한 전자식 안정기가 자기식에 비하여 약 3.65% 향상된 것으로 나타났다. 한편 집어등 빛의 스펙트럼 및 CIE 색 좌표도 거의 같은 것으로 나타나 두 종류의 안정기를 사용하였을 때의 발광특성은 차이가 없는 것으로 나타났다. 또한 조도 변화율은 자기식이 4.1%, 전자식이 4.0%로 전자식이 자기식보다 근소하게 작았다. 따라서 내구성 등 장기간 사용에 따라 발생하는 문제점을 지속적으로 개선한다면 어선에서 전자식 안정기의 사용이 보편화될 것으로 사료된다.
Abstract
Jigging and angling fishery is prevalent in the East Sea of Korea and this fishery needs many lamps to attract the fish. And the fishing boat uses 24~47 ballasts by the vessel's tonnage to turn on the fishing lamp. A 3.5kW magnetic-type ballast being currently used at many fishing boats can drive two 1.5kW metal-halide lamps. Meanwhile, this ballast has large weight (25kg) and volume. Therefore it is one of reason for the over-consumption of energy and the fire, resulted from overheat and electrical short, occurs occasionally because the ballast is installed at narrow and hot engine room. In addition, most of magnetic ballast has several problems such as periodic condenser replacement, low energy efficiency and making lamp short life, etc. So it is necessary to improve or develop newly the electronic ballast, which has to be smaller, lighter and more efficient. An electronic ballast was designed for the fishing boat by considering duration and electromagnetic interference in the study. Its weight and volume are respectably 40% and 66% compared to current ballast on the basis of PCB. The metal-halide lamp's spectrum of the designed ballast was nearly same to that of the current ballast in the test of lighting. In particular, the light stability was improved and there isn't any radio interference. As mentioned above, it is expected that the developed electronic ballast can replace current magnetic ballast because of many advantages related to energy-saving.
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