KR100572052B1 - 냉음극 형광램프를 이용한 비상유도등의 작동감시회로 - Google Patents

냉음극 형광램프를 이용한 비상유도등의 작동감시회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화재나 천재지변등의 비상사태 발생시 전원이 차단될 때 작동되는 냉음극 형광램프를 이용한 비상유도등에서 배터리전원의 방전검출, 배터리셀의 불량에 의한 고장검출, 배터리의 연결상태검출, 과충전 및 돌입전류를 방지 할 수 있는 냉음극 형광램프를 이용한 비상유도등의 작동감시회로에 관한 것이다.
본 발명은, AC전압을 DC전압으로 정류하는 정류회로(10), 상기 정류회로(10)로부터 출력되는 DC전압을 DC전압으로 변조하는 DC/DC 변환회로(20), 전원을 공급받아 냉음극 형광램프(80)를 작동시키는 인버터(60)와, DC/DC변환회로(20)를 이용하여 충전하고 비상사태시 전원을 공급하는 배터리(70)를 포함하는 냉음극 형광램프를 이용한 비상유도등에 있어서, 초기 배터리(70) 충전시 전류가 초과하는 경우에 돌입전류를 차단하여 배터리를 보호하는 과전류방지부(30); 배터리(70)가 연결되지 않거나 만충전 전압이상으로 과충전되거나 방전되어 설정전압 이하로 떨어지면 이것을 검출하고 적색엘이디(100)를 작동시키는 배터리감지부(40); 및 저전압 감지시 인버터(60)의 동작을 차단하여 배터리의 과방전을 방지하는 인버터점등제어부(50)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
비상, 유도등, 인버터, 냉음극, 형광램프, 고휘도,

Description

냉음극 형광램프를 이용한 비상유도등의 작동감시회로{Device for detecting the operation of emergency lamp unit using cold cathod flourecent lamp}
도 1은 종래 사용되는 전원상태표시회로의 일실시예,
도 2는 본 발명의 작동감시회로를 포함하는 비상유도등의 블럭회로도,
도 3a-도 3b는 본 발명의 작동감시회로의 상세회로도.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
10: 정류회로 20: DC/DC 변환회로
30: 과전류방지부 40: 배터리감지부
50: 인버터점등제어부 60: 인버터
70: 배터리 80: 냉음극 형광램프
90: 녹색엘이디 100: 적색엘이디
본 발명은 화재나 천재지변등의 비상사태 발생시 전원이 차단될 때 작동되는 냉음극 형광램프를 이용한 비상유도등에서 배터리전원의 방전검출, 배터리셀의 불량에 의한 고장검출, 배터리의 연결상태검출, 과충전 및 돌입전류를 방지 할 수 있 는 냉음극 형광램프를 이용한 비상유도등의 작동감시회로에 관한 것이다.
화재, 지진 등과 같은 천재지변에 의하여 전원공급이 차단되면 안전하게 대피할 수 있도록 하기 위한 비상유도등이 사용되고 있다. 종래 비상유도등은 정상적인 상황에서는 상용 AC 전원을 이용하여 내장된 배터리를 충전하고 있다가 비상상황 발생시에 상용전원의 공급이 중단되면 작동되어서 램프를 구동시켜서 안전하게 피신하도록 유도하고 있다. 종래 비상유도등은 안정적인 작동을 위한 전원상태표시회로를 구비하고 있다.
전원상태표시회로는 비상유도등의 작동상태를 관리자가 인식할 수 있도록 표시하는 것으로서, 정상동작시에는 녹색엘이디(GR LED)가 점등되고, 비상시에는 배터리가 저전압인 경우를 제외하고는 적색엘이디(RED LED)가 점등되지 않도록 설정되어 있다.
도 1에 도시된 것은 종래 사용되는 전원상태표시회로의 일실시예이다. 도시된 바와 같이, 배터리전원(B+)에 (+)단이 연결되고 (-)단이 커넥터(CN2)에 연결된 제1다이오드(D11)와, 상기 제1다이오드(D11)와 커넥터(CN2) 사이에 저항(SR16)이 연결되어 있다. 또한 커넥터(CN2)와 연결되는 커넥터(CNT2)에는 제1엘이디(LED1)가 연결되어 있다. 이러한 상태에서 배터리 전원입력으로 회로가 작동시(비상시)에는 제1다이오드(D11)에 순방향 전압이 인가되어 전류가 흐르게 되며, 제2다이오드(D9)에는 역방향 전압이 인가되어 제2엘이디(LED2)의 동작을 차단시키게 된다.
한편, 제2엘이디(LED2)는 상용 AC전원 입력과 저항을 통하여 연결되므로, AC 전원입력으로 회로가 동작하고 있을 때에는 상기 제2엘이디(LED2)가 점등되어 비상 유도등의 회로가 AC 전원으로 동작함으로 표시한다.
상기 제2다이오드(D9)와 저항(SR11)을 통하여 베이스단이 상기 AC전원 입력단과 연결된 제2트랜지스터(Q2)는 NPN타입으로서 AC전원의 입력이 있으면 제2다이오드(D9)에 순방향 전원이 인가되고 베이스단에 전압이 인가되어 밧데리 전원표시용 엘이디인 제1엘이디(LED1)의 동작을 차단시키게 된다.
그러나 상기한 것과 같은 전원상태표시회로는 비상유도등에 배터리가 전원을 공급할 수 없거나 배터리가 방전된 상태에서 비상사태가 발생하여 AC전원공급에 이상이 생기면 비상유도등의 작동상태를 알 수 없는 문제점이 있었다.
더욱이, 소방법규상 정상동작시에는 녹색, 비상시에는 배터리가 저전압인 경우를 제외하고는 적색으로 비상유도등의 작동상태가 표시되지 않아야 하지만, 비상전원사용시에 적색표시램프(LED)가 작동되는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 화재나 천재지변등의 비상사태 발생시 전원이 차단될 때 작동되는 냉음극 형광램프를 이용한 비상유도등에서 배터리전원의 방전검출, 배터리셀의 불량에 의한 고장검출, 배터리의 연결상태검출, 과충전 및 돌입전류를 방지 할 수 있는 냉음극 형광램프를 이용한 비상유도등의 작동감시회로를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 냉음극 형광램프를 이용한 비상유도등의 작동감시회로는, AC전압을 DC전압으로 정류하는 정류회로, 상기 정류회로로부터 출력되는 DC전압을 DC전압으로 변조하는 DC/DC 변환회로, 전원을 공급받아 냉음극 형광램프를 작동시키는 인버터와, DC/DC변환회로를 이용하여 충전하고 비상사태시 전원을 공급하는 배터리를 포함하는 냉음극 형광램프를 이용한 비상유도등에 있어서, 초기 배터리 충전시 전류가 초과하는 경우에 돌입전류를 차단하여 배터리를 보호하는 과전류방지부; 배터리가 연결되지 않거나 만충전 전압이상으로 과충전되거나 방전되어 설정전압 이하로 떨어지면 이것을 검출하고 적색엘이디를 작동시키는 배터리감지부; 및 저전압 감지시 인버터의 동작을 차단하여 배터리의 과방전을 방지하는 인버터점등제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 냉음극 형광램프를 이용한 비상유도등의 작동감시회로를 상세히 설명하면 다음과 같다.
비상유도등은 비상사태의 발생으로 전원공급이 차단되어서 실내 또는 지하와 같은 장소가 암흑으로 변할 때에 작동되어 출구를 지시하도록 하는 것으로서, 소방법규에 의하여 설치가 의무화되어 있다. 이러한 비상유도등 중에는 냉음극 형광램프를 이용한 것이 사용되고 있다. 상기 냉음극 형광램프를 이용한 비상유도등은, 반사판, 확산판 등을 이용하여 휘도, 휘도균일도를 높인 것으로서 냉음극 형광램프를 작동시키기 위한 인버터를 채택하고 있다.
도 2에 도시된 것은 본 발명에 의한 냉음극 형광램프를 이용한 비상유도등의 작동감시회로의 블럭회로도이다. 도시된 바와 같이, 종래 냉음극 형광램프를 이용한 비상유도등은, AC전압을 DC전압으로 정류하는 정류회로(10), 상기 정류회로(10)로부터 출력되는 DC전압을 DC전압으로 변조하는 DC/DC 변환회로(20), 전원을 공급 받아 냉음극 형광램프(80)를 작동시키는 인버터(60), DC/DC변환회로(20)를 이용하여 충전하고 비상사태시 전원을 공급하는 배터리(70), 입력전원감시용 녹색 LED(90), 그리고 비상전원감시용 적색 LED(100)를 포함하고 있다.
상기와 같은 종래 블럭회로도에 본 발명에 의하면 과전류방지부(30); 배터리감지부(40); 및 인버터 점등제어부(50)가 더 추가된다.
상기 과전류방지부(30)는, 초기 배터리 충전시 전류가 초과하는 경우에 돌입전류를 차단하여 배터리(70)를 보호하는 기능을 수행한다.
또한 배터리감지부(40)는 배터리(70)가 커넥터에 연결되지 않거나 만충전 전압이상으로 과충전되거나 방전되어 설정전압 이하로 떨어지면 이것을 검출하고 경고용의 적색엘이디(100)를 작동시키는 기능을 수행한다.
또한 인버터점등제어부(50)는 저전압 감지시 인버터(60)의 동작을 차단하여 배터리(70)의 과방전을 방지하는 기능을 수행하게 된다.
상기와 같은 본 발명의 작동감시회로의 일실시예의 상세회로도가 도 3a-3b에 도시되어 있다. 도면을 참고하면, 상기 과전류방지부(30)는 (+)단이 DC/DC 변환회로(20)와 연결된 다이오드9(D9)와, 상기 다이오드9(D9)와 직렬로 연결되는 한 쌍의 저항13(R13) 및 저항38(R38)과, 베이스가 저항38(R38)의 일단과 연결되고 이미터가 저항13(R13)과 저항38(R38) 사이에 연결되며 컬렉터가 커넥터2(CN2)의 출력단에 연결되는 트랜지스터10(Q10)과, 휴즈2(F2)를 포함하고 있다. 상기 커넥터2(CN2)는 배터리(70)의 충전단자와 연결되어서 DC/DC 변환회로(20)로 부터 공급되는 전원에 의하여 충전된다.
상기 과전류방지부(30)는 저항13, 저항38(R13,R38)에 의하여 설정된 제한전류치 이상으로 전류가 입력되면 트랜지스터10(Q10)의 베이스가 턴온되면서 트랜지스터10(Q10)가 통전되고 컬렉터를 통하여 전류의 일부가 방출되므로 배터리(70)로 유입되는 돌입전류를 방지하게 된다. 이 때 설정되는 저항은 옴의 법칙에 의하여 용이하게 결정할 수 있다. 한편, 휴즈2(F2)는 비상전원(배터리) 충전시 또는 방전시 발생할 수 있는 회로의 파손을 방지하기 위한 것이다.
상기 배터리감지부(40)는, 도 3b를 참고하면, 저전압을 감지하고 적색엘이디를 점등시키기 위한 부분과, 배터리가 연결되지 않거나 만충전 전압이상으로 과충전되면 이것을 검출하고 역시 적색엘이디를 점등시키는 부분으로 크게 구성된다.
도면을 다시 참고하면, 저전압 감지부분은 저항38(R38)의 일단과 연결된 저항25(R25), 저항28(R28) 및 저항34(R34)과, 상기 저항28(R28)과 저항34(R34) 사이에 기준전압단자(REF) 1이 연결되고 단자2는 접지된 프로그래머블 정전압 레귤레이터8(Q8)과, 상기 프로그래머블 정전압 레귤레이터8(Q8)의 단자3과 베이스가 연결되고 이미터는 저항37(R37)에 연결되며 컬렉터는 상기 저항25(R25)의 일단부에 연결된 트랜지스터5(Q5)와, 상기 트랜지스터5(Q5)의 베이스와 컬렉터 사이에 연결된 저항26(R26)으로 구성되어 있음을 알 수 있다.
그리고 탈락 및 과충전검출부분은 저항38(R38)과 일단이 연결되는 저항19(R19)와 상기 저항19(R19)와 일단이 연결되는 저항27(R27)과 상기 저항27(R27)과 일단이 연결되고 타단이 접지에 연결되는 저항32(R32)로 구성된 전압 디바이더와, 상기 저항27(R27)과 저항32(R32) 사이에 베이스가 연결되고 이미터가 접지에 연결된 트랜지스터6(Q6)와, 1-8개의 단자를 가지며 단자1이 다이오드12(D12)를 통하여 저항37(R37)에 연결되고 단자2가 트랜지스터6(Q6)의 컬렉터에 연결되고 단자3은 저항20(R20)과 저항30(R30)에 의한 분압전압이 인가되고, 단자4는 접지에 연결되고 단자7이 인버터(60)를 구동시키는 트랜지스터2(Q2)와 트랜지스터9(Q9)에 연결되는 비교기(U4)로 구성되어 있음을 알 수 있다.
상기 저항25(R25)와, 저항28(R28)과, 저항34(R34)는 전압검출용 저항들로서 DC/DC 변환회로(20)로 부터 입력되는 전압을 검출하는 것이며, 이것들에 의하여 저전압을 검출하게 된다.
정상상태에서는 프로그래머블 정전압 레귤레이터(Q8)은 항상 전류를 끌어당 기는 기능(sink)을 수행하다가 저전압상태가 되어서 기준전압(REF) 단자1(핀 1)의 입력전압이 2.5V 이하로 낮아지게 되면 저전압으로 판단하고 프로그래머블 정전압 레귤레이터(Q8)에서 전류흐름을 차단하게 된다.
이렇게 전류를 차단함으로서 프로그래머블 정전압 레귤레이터8(Q8)로 흐르던 전류가 트랜지스터5(Q5)의 베이스로 유입되어서 트랜지스터5(Q5)가 턴온되고 전류는 이미터를 통하여 흐르게 되며, 이에 따라서 저항37(R37)을 통하여 적색엘이디(100)을 점등시키게 된다. 도시되지 않았지만 적색엘이디(100)는 커넥터3(CN3)에 연결된다.
한편, 배터리의 탈락이나 과충전 감지부분은, 일단이 상기 저항38(R38)과 연결된 저항19(R19)와 저항27(R27)과 저항32(R32)로 구성된 전압 디바이더와, 상기 저항27(R27)과 저항32(R32) 사이에 베이스가 연결된 트랜지스터6(Q6)와, 전압비교를 통하여 출력상태가 변경되는 것으로서 단자2가 트랜지스터6(Q6)의 컬렉터에 연결되고 단자7이 인버터(60)를 구동시키는 트랜지스터2(Q2)와 트랜지스터9(Q9)에 연결되는 비교기(U4)와, 상기 비교기(U4)의 출력단1에 (+)단이 연결된 다이오드12(D12)를 포함하고 있다.
배터리가 연결되지 않은 탈락의 경우는, 충전단자의 전압은 배터리(70)를 연결하는 경우에 비하면 상승하게 된다. 종래 배터리(70)가 연결된 경우에는 전압 디바이더(저항19, 저항27, 및 저항32로 구성됨)의 전압이 트랜지스터6(Q6)의 베이스를 턴온 시킬 수 없는 전압값을 가지고 있으나, 비상전원(배터리)가 연결되지 않으면 전압 디바이더의 전압이 상승하여 트랜지스터6(Q6)의 베이스를 동작시킬 수 있 는 전압이 된다.
한편, 비교기(U4)의 단자3은 일정한 전압으로 고정되어 있고, 단자2는 항상 단자3보다 높은 전위를 유지하고 있으나, 트랜지스터6(Q6)의 턴온으로 인하여 비교기(U4)의 단자2는 접지단자 전위로 떨어지게 되어서 기준전압 단자3보다 낮아진다. 이에 따라서 비교기(U4)가 동작되어 전압, 전류가 다이오드12(D12)를 통하여 저항37(R37)을 거쳐 적색엘이디(100)를 점등시켜 비상전원의 탈락상태를 외부에 통보한다. 다이오드12(D12)는 저전압시 발생하는 전압, 전류의 비교기(U4) 유입을 방지하는 기능을 수행한다.
또한 인버터점등제어부(50)는, 도 3b를 다시 참고하면, 저항15(R15)와 저항21(R21)과 저항33(R33)가 직렬연결되어서 구성된 전압검출부와, 저항17(R17)과 저항31(R31) 사이가 비교기(U4)의 단자6과 연결되고, 컬렉터가 상기 비교기의 단자5와 접지에 연결되고 베이스는 상기 저항21(R21)과 저항33(R33) 사이에 연결되고 이미터는 DC/DC 변환회로(20)의 전원공급단과 연결되는 트랜지스터7(Q7)과, 상기 트랜지스터7(Q7)의 컬렉터와 접지사이에 연결된 저항35(R35)로 구성되어 있으며, 저전압을 감지하고 인버터의 동작을 차단하는 기능을 수행한다.
비교기(U4)의 입력단자6은 항상 저항17(R17)과 저항31(R31)에 의한 전위를 가지게 되며, 또한 저항15(R15)와, 저항21(R21)과, 저항33(R33)에 의해 구성된 전압검출용 저항에 의해 저전압상태 전까지는 트랜지스터7(Q7)가 동작한다.
비교기(U4)의 단자5는 항상 일정 전압 이상을 유지하게 되는데, 저전압이 되면 트랜지스터7(Q7)의 베이스가 턴오프되면서 트랜지스터7(Q7)의 동작이 중지하고, 이에 따라서 비교기(U4)의 출력이 차단되어 인버터의 베이스 구동부에 입력되는 전류가 차단되어서 인버터점등제어부(50)의 트랜지스터2,9(Q2,Q9)가 동작을 하지 못하여 인버터(60)의 동작이 차단된다.
상기 인버터점등제어부(50)는, 도면을 다시 참고하면, 자려발전식 인버터 회로로서 저항23(R23), 저항24(R24), 트랜지스터3(Q3), 트랜지스터4(Q4), 코일(L2), 및 트랜스(T3)로 구성되어 있으며, 저항22(R22), 저항29(R29), 트랜지스터2(Q2), 트랜지스터9(Q9)은 비교기(U4)의 출력을 받아 작동되는 것으로서, 비교기(U4)의 출력레벨이 온이면 인버터를 동작시키고 출력전압이 오프이면 인버터 동작을 차단시켜주는 기능을 수행하는 것이다.
상기와 같이 인버터의 동작이 차단되어 과방전이 방지된다.
이와 같은 본 발명에 의하면 화재나 천재지변 등의 비상상황이 발생하여 전원이 차단될 때 작동되는 냉음극 형광램프를 이용한 비상유도등에서 충전용 배터리 전원의 완전방전검출, 배터리 셀의 불량에 의한 고장검출, 비상전원의 연결유무검출, 과충전 및 돌입전류를 방지 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. AC전압을 DC전압으로 정류하는 정류회로(10), 상기 정류회로(10)로부터 출력되는 DC전압을 DC전압으로 변조하는 DC/DC 변환회로(20), 전원을 공급받아 냉음극 형광램프(80)를 작동시키는 인버터(60)와, DC/DC변환회로(20)를 이용하여 충전하고 비상사태시 전원을 공급하는 배터리(70)를 포함하는 냉음극 형광램프를 이용한 비상유도등에 있어서,
    초기 배터리(70) 충전시 전류가 초과하는 경우에 돌입전류를 차단하여 배터리를 보호하도록 (+)단이 DC/DC 변환회로(20)의 전압공급단자와 연결된 다이오드9(D9)와, 상기 다이오드9(D9)와 직렬로 연결되는 한 쌍의 저항13(R13) 및 저항38(R38)과, 베이스가 저항38(R38)의 일단과 연결되고 이미터가 저항13(R13)과 저항38(R38) 사이에 연결되며 컬렉터가 배터리(70)가 연결되는 커넥터2(CN2)의 출력단에 연결되는 트랜지스터10(Q10)과, 휴즈2(F2)로 구성된 과전류방지부(30); 배터리(70)가 연결되지 않거나 만충전 전압이상으로 과충전되거나 방전되어 설정전압 이하로 떨어지면 이것을 검출하고 적색엘이디(100)를 작동시키는 배터리감지부(40); 및 저전압 감지시 인버터(60)의 동작을 차단하여 배터리의 과방전을 방지하는 인버터점등제어부(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉음극 형광램프를 이용한 비상유도등의 작동감시회로.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배터리감지부(40)가, 저항38(R38)의 일단과 연결된 저항25(R25), 일단부가 저항25(R25)와 연결된 저항28(R28) 및 일단부가 상기 저항28(R28)에 연결되고 타단부가 접지에 연결된 저항34(R34)으로 구성된 전압디바이더와, 상기 저항28(R28)과 저항34(R34) 사이에 기준전압(REF) 단자1이 연결되고 단자2는 접지된 프로그래머블 정전압 레귤레이터8(Q8)과, 상기 프로그래머블 정전압 레귤레이터8(Q8)의 단자3과 베이스가 연결되고 이미터는 저항37(R37)에 연결되며 컬렉터는 상기 저항25(R25)의 전원공급측 단자에 연결된 트랜지스터5(Q5)와, 상기 트랜지스터5(Q5)의 베이스와 컬렉터 사이에 연결된 저항26(R26)으로 구성되는 저전압감지부와,
    상기 저항38(R38)과 일단이 연결되는 저항19(R19)와 상기 저항19(R19)와 일단이 연결되는 저항27(R27)과 상기 저항27(R27)과 일단이 연결되고 타단이 접지에 연결되는 저항32(R32)로 구성된 전압 디바이더와, 상기 저항27(R27)과 저항32(R32) 사이에 베이스가 연결되고 이미터가 접지에 연결된 트랜지스터6(Q6)와, 1-8개의 단자를 가지며 단자1이 다이오드12(D12)를 통하여 저항37(R37)에 연결되고 단자2가 트랜지스터6(Q6)의 컬렉터에 연결되고 단자3은 저항20(R20)과 저항30(R30)에 의한 분압전압이 인가되고, 단자4는 접지에 연결되고 단자7이 인버터(60)를 구동시키는 트랜지스터2(Q2)와 트랜지스터9(Q9)에 연결되는 비교기(U4)로 구성되는 탈락 및 과 충전검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉음극 형광램프를 이용한 비상유도등의 작동감시회로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인버터점등제어부(50)가, 일단이 저항38(R38)과 연결되는 저항15(R15)와 일단이 상기 저항15(R15)과 연결된 저항21(R21)과 일단이 상기 저항21(R21)과 연결되고 타단이 접지에 연결된 저항33(R33)으로 구성된 전압디바이더와, 상기 전압디바이더와 병렬연결되는 저항17(R17)과 저항31(R31) 사이에 비교기(U4)의 단자6이 연결되고, 컬렉터가 상기 비교기(U4)의 단자5와 접지에 동시에 연결되고 베이스는 상기 저항21(R21)과 저항33(R33) 사이에 연결되고 이미터는 DC/DC 변환회로(20)의 전원공급단과 연결되는 트랜지스터7(Q7)과, 상기 트랜지스터7(Q7)의 컬렉터와 접지사이에 연결된 저항35(R35)로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉음극 형광램프를 이용한 비상유도등의 작동감시회로.
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