KR100722260B1 - 교체 시기 표시등을 구비한 조명등기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조명등에 있어서, 교류의 상용전원을 공급받아 감압 및 정류하여 상기 조명등의 구동 전원 및 LED의 구동 전원을 공급하는 안정기; 상기 안정기에서 발생되는 열이 일정온도 이상일 경우, 상기 안정기에서 구동전원이 인가되어 점등되는 LED; 및 상기 상용전원과 상기 안정기 사이에 연결되어, 상기 안정기에서 발생한 열이 일정 온도 미만인 경우 상기 조명등을 점등시키고, 상기 안정기와 상기 LED 사이에 연결 접속되어, 상기 안정기에서 발생한 열이 일정 온도 이상일 경우 상기 LED를 점등시키는 센서;로 구성되어, 형광램프의 수명 말기 시 전력 및 전류 손실이 상승되면 바이메탈의 접점 위치가 전환되어 LED를 점등시킴으로써, 형광램프 교체시기를 표시하여 주기 때문에 램프 수명 말기 시 형광 램프의 전력 및 전류 손실을 파악할 수 있어 에너지를 절약할 수 있고, 형광램프에 연결된 전기부품(예컨대, 소켓이나 안정기 등)의 손상 문제나 누전 및 형광등기구의 과열로 인한 화재를 예방할 수 있다.

Description

교체 시기 표시등을 구비한 조명등기구{Lighting fixtures with change time pilot lamp}

도 1은 종래기술에 따른 조명등기구의 예시도이고,

도 2는 본 발명에 따른 조명등기구의 예시도이고,

도 3은 본 발명에 따른 조명등기구의 구성도이고,

도 4는 조명등기구의 사용시간에 따른 전류 손실 그래프이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

110: 안정기 115: 직류변환기

120, 120': 형광램프 130: LED램프

140: 센서

본 발명은 교체 시기 표시등을 구비한 조명등기구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전원공급 시 평상시에는 조명등(즉, 형광램프)을 점등시키고, 안정기 및 형광램프의 교체 시기 시 안정기에서 발생되는 열이 일정 온도 이상이 되면 바이메탈 의 접촉 접점을 전환시켜 LED를 점등시킴으로써, 조명등의 교체시기를 자동으로 표시해 주는 조명등기구에 관한 것이다.

일반적으로 형광램프는 건물의 천장에 부착되는 형광램프 조립체의 소켓에 끼워져 사용되며, 건물 실내의 문이 위치하는 벽체 근방에 배치된 형광램프 스위치의 온/오프 동작에 의해 점멸된다.

도 1을 참조하면, 상기 형광램프를 점멸 제어하기 위한 종래의 형광램프 점멸 장치는 복수의 형광램프(10)와, 복수의 형광램프(10)가 각각 끼워지는 복수의 소켓(11), 외부 입력 전원을 소정의 형광램프 구동 전원으로 변환하여 소켓(11)과 연결된 전원 공급선을 통하여 형광램프(10)로 공급하는 안정기(12), 및 외부 입력 전원 측과 안정기(12) 사이에 위치하여 외부 입력 전원을 공급 혹은 차단하여 형광램프(10)의 점멸을 제어하는 형광램프 스위치(13)로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 종래의 형광램프 점멸 장치는 사용자가 상기 형광램프 스위치(13)를 온 혹은 오프시킴에 따라서 상기 형광램프(10)가 점등 혹은 소등되며, 형광램프(10)가 점등되어 있는 동안 형광램프(10) 불빛은 건물의 천장에 부착되는 형광램프 조립체의 내부 반사판에 의해 반사되어 건물 천장의 아래쪽으로 조사된다.

하지만, 상기와 같이 건물의 천장에 부착되는 형광램프 조립체의 소켓(11)에 끼워져 사용되는 종래의 형광램프(10)는 제작 당시에 정격 사용 시간이 정해져 있지만, 일반 가정이나 사무실 등에서 일반 사용자가 형광램프(10)의 수명을 정확하게 인식하여 형광램프(10)의 교체시기를 알 수 없다는 문제점이 있다.

실제로, 대부분의 사용자는 형광램프(10)의 양측 전극 부위가 적색으로 변하거나 검게 변할 때 형광램프(10)를 새것으로 교체하며, 이처럼 양측 전극 부위가 적색으로 변하거나 검게 변한 형광램프(10)를 계속해서 사용하면 형광램프(10)와 연결된 소켓(11)이나 안정기(12) 등이 손상되거나 누전으로 인한 화재 사고를 유발하는 문제점이 있다.

또한 형광램프와 같은 조명등의 수명 말기 감지, 흑화 현상 감지, 전류 및 전력 상승 감지, 안정기 불량감지 및 이상 현상 감지 시에 전력 및 전류가 상승하므로 형광램프용 안정기의 각종 부품의 온도가 상승하므로 열이 발생된다.

이에 따라 형광램프의 수명 말기 시 형광램프 전류 상승으로 인하여 형광램프용안정기, 형광램프, 형광등기구의 온도상승으로 형광램프 파손 및 형광램프용 안정기가 타버리는 현상이 발생하였다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 교류전원단자, 형광램프용 안정기의 입력단자 및 직류변환기의 출력단자에 연결된 센서를 형광램프용 안정기에서 열이 가장 많이 발생되는 부위에 장착하여, 형광램프의 수명말기 감지, 흑화현상 감지, 안정기 불량감지, 그밖의 이상 현상 감지 시에 전력 및 전류가 상승함에 따라 형광램프용 안정기의 각종 부품의 온도 상승 시, 센서의 접촉 접점을 전환함으로써 형광램프에 공급되는 안정기를 전원을 차단시킴과 동시에 직류변환기를 통해 LED 구동 전원을 공급하여 고휘도 LED램프를 점등시키는 형광램프의 교체 시기 표시등을 구비한 조명등기구를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 형광램프의 수명 말기 시 형광램프 전류 상승으로 인하여 형광램프용안정기, 형광램프 및 형광등기구가 온도상승으로 파손 및 고장 나는 현상 또는 과열에 의한 화재 등의 예방이 가능한 교체 시기 표시등을 구비한 조명등기구를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 형광램프의 수명 말기 시 형광램프 전류 상승으로 인하여 전력이 소비되는 문제점을 해결할 수 있어 소비 전력을 최대한 절감할 수 있는 교체 시기 표시등을 구비한 조명등기구를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 기술적인 수단은 조명등에 있어서, 교류의 상용전원을 공급받아 감압 및 정류하여 상기 조명등의 구동 전원 및 LED의 구동 전원을 공급하는 안정기; 상기 안정기에서 발생되는 열이 일정온도 이상일 경우, 상기 안정기에서 구동전원이 인가되어 점등되는 LED; 및 상기 상용전원과 상기 안정기 사이에 연결되어, 상기 안정기에서 발생한 열이 일정 온도 미만인 경우 상기 조명등을 점등시키고, 상기 안정기와 상기 LED 사이에 연결 접속되어, 상기 안정기에서 발생한 열이 일정 온도 이상일 경우 상기 LED를 점등시키는 센서;로 구성된다.

본 발명에 의하면, 형광램프의 수명 말기 시 전력 및 전류 손실이 상승되면 바이메탈의 접점 위치가 전환되어 LED를 점등시킴으로써, 형광램프 교체시기를 표시하여 주기 때문에 램프 수명 말기 시 형광 램프의 전력 및 전류 손실을 파악할 수 있어 에너지를 절약할 수 있고, 형광램프에 연결된 전기부품(예컨대, 소켓이나 안정기 등)의 손상 문제나 누전 및 형광등기구의 과열로 인한 화재를 예방할 수 있다.

여기서 고휘도 LED 램프는 형광등기구가 파손될 때까지 사용하여도 LED램프의 특징상 영구히 사용할 수 있으며, 고휘도 LED 램프를 사용하기 때문에 형광램프가 점멸되어도 보조 조명으로 이용할 수 있고, 소비전력을 대폭적으로 절감할 수 있다.

또한, 발광다이오드를 사용함으로써, 직류전원으로 구동하기 때문에 안정적이고, 형광램프와 같은 수은, 방전용 가스를 사용하지 않기 때문에 환경 친화적이다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.

도 2는 일실시예에 따른 램프 교체 시기 표시등을 구비한 조명등기구(100)의 구조도이고, 도 3은 구성도로서, 안정기(110), 형광램프(120, 120'), LED램프(130) 및 센서(140)로 구성되고, 도 4는 형광램프 사용시간에 따른 전류의 손실을 나타낸 그래프이다.

안정기(110)는 형광램프(120, 120')와 직렬로 연결되어 있고, 형광램프(120, 120')로 공급되는 전류의 증가를 방지하는 장치로, 즉 형광램프(120, 120')는 전류가 흐르면 방전에 필요한 전압이 떨어지므로, 일정한 전압을 가하여 방전을 일으키게 하며 이 때 전류가 지나치게 증가하면, 형광램프는 파괴될 염려가 있으므로, 형광램프(120, 120')와 안정기(110)를 직렬로 연결함으로써 전류가 증가되는 것을 방 지한다.

따라서, 안정기(110)는 초기에는 점등에 필요한 고전압을 공급하여 형광램프(120, 120')를 점등시키고, 점등 후에는 형광램프(120, 120')의 전류를 제어하여 일정한 밝기를 유지시켜주는 역할을 한다.

안정기(110)의 입력측에 설치된 안정기 전원단(Vb, Vb')은 센서(140)를 통해 교류 상용전원단(Vac, Vac')과 연결 접속되고, 동시에 안정기(110)의 입력측에 설치된 LED 전원단(Vl, Vl')은 교류 상용전원단(Vac, Vac')과 직접 연결 접속되며, 안정기의 출력단은 형광램프(120, 120')에 연결 접속되고, 안정기(110) 내부에 구비된 직류변환기(115)의 출력단(Vd, Vd')은 센서(140)를 통해 LED램프(130)에 연결 접속된다.

안정기(110)는 전자식 안정기와 자기회로식 안정기가 있는데, 사용자의 임의의 따라 사용 목적 및 사용 환경에 적합한 것을 선택하여 사용할 수 있음이 바람직하다.

아울러 전자식 안정기는 반도체 부품과 수동전자 부품으로 구성된 전자회로를 사용하여 교류 50㎐/60㎐의 전원을 주파수 변환회로를 이용하여 고주파(20㎑ 내지 100㎑)로 변환 후 램프전원으로 사용, 램프를 점등시킨다.

자기회로식 안정기는 철심에 동선을 권선한 철심 초크 또는 변압기 형태로 역률개선 또는 잡음방지 등을 위한 콘덴서와 같이 사용하여 램프를 적절하게 점등시키는데 사용된다.

본 발명에서 안정기(110)는 직류변환기(115)가 더 구비되어 일체화 되어 있 다.

직류변환기(115)는 110V 또는 220V의 교류전기인 상용전원과 연결되고, 상용전원을 통해 교류전기가 입력되면, 입력된 교류전기를 감압 및 정류하여, 발광다이오드(LED)를 구동시키는데 필요한 소정 크기의 직류전기로 변환하여 LED램프(130)로 공급한다.

형광램프(120, 120')는 진공 유리관에 소량의 수은 증기와 방전을 쉽게 하기위한 아르곤 가스를 넣고 봉한 다음, 양 끝에 전극을 붙인 것이다. 이 전극 사이에 전압을 걸면 방전이 일어나 빛을 발하게 된다.

수은 증기 속에서 방전에 의해 방사되는 빛은 90% 정도가 눈에 보이지 않는 자외선이다. 눈에 보이는 이른바 가시광선은 10% 미만인 청록색 빛뿐이다. 이로서는 조명이 될 수 없으므로 유리관 안쪽에 형광물질을 칠해, 자외선이 이 형광물질에 닿아 가시광선을 방사하도록 한 것이다.

좀 더 자세히 설명하면, 형광램프는 형광방전관, 점등관, 안정기의 3부분으로 구성되어 있다.

형광방전관 안에 넣어지는 가스의 종류에 따라 우리는 직접 방사되는 빛을 보게 되거나 램프 내부에 도포되어 있는 발광물질에 의해 자외선이 빛으로 전환된 빛을 보게 된다. 다시 말해 형광램프는 한쪽의 텅스텐 와이어 전극 봉에서 다른 한쪽으로 전자가 방출되고 이 전자가 튜브내의 수은 원자와 충돌하여 자외선을 방출한다. 이 자외선이 램프벽에 도포된 형광물질에 부딪히면서 빛을 방출하게 된다.

상기에서 상술한 것처럼 안정기는 이 전류 증가를 방지하는 역할을 하고 있 으며, 장기적으로 안정된 방전을 안정기는 램프 전류를 제한하여 방전의 안정성을 확보하는 것과 형광램프의 시도를 보조한다.

형광램프에 가해지는 램프전압은 램프전류가 증가하면 반대로 감소 한다는 성질을 가지고 있다. 이러한 부하를 단독으로 전원에 접속하면 전류가 무제한으로 증가하여 결국에는 형광램프가 파괴된다.

점등관은 형광램프를 켜기 위해서는 우선 양끝에 있는 필라멘트를 가열시켜 형광램프 내부에 있는 수은을 증기화시켜야 한다. 그런 다음 방전이 시작되면 필라멘트를 가열시키는 것을 끊어주어야 한다. 쉽게 말해 잠깐(1 내지 3초)정도 필라멘트를 가열시키고 난후 끊어주는 스위치의 역할을 해주는 것이 점등관이다.

점등관은 거의 진공상태에서 약간의 아르곤을 넣어주어 약 70 내지 80V에서 방전을 시작한다. 그에 비해 형광램프는 처음에는 상당히 높은 전압을 걸어주어도 방전이 되지 않지만 방전이 시작하면 60 내지 70V에서 방전을 시작한다.

따라서 처음에는 점등관이 아르곤 방전을 시작하고 이때 방전에 의해 발생하는 열에 의해 바이메탈(미도시)이 접점에 붙어 필라멘트를 가열하게 되고, 형광램프가 방전되기 시작하면 방전관에서 필요한 전압이하가 되기 때문에 바이메탈은 식어 원상태(off)로 돌아간다. 즉 여기서 바이메탈의 역할은 형광램프의 필라멘트를 잠깐 가열시켜 주는 역할을 한다.

LED램프(즉, 발광다이오드)는 표면실장기술(SMT: Surface Mount Technology)을 이용하여 형성된 표면실장소자(SMD : Surface Mount Device)로, 반사기 내부에 광소자칩이 장착되고 컴파운드 수지가 몰딩되어 있으며, 이에 따라 소형화, 박형 화, 경량화한 것이다.

LED램프(130)는 하나 이상으로 구성되고, 안정기 내부의 직류변환기(115)로부터 구동 전원을 공급받아 복수개의 LED램프를 점등시키며, 복수개의 LED램프는 특정 하나의 LED램프가 고장 시 고장 난 LED램프를 제외한 나머지 LED램프는 점등될 수 있도록, 병렬로 연결되어 있으며, 여기서 LED램프는 형광램프 고장 시 보조 광원으로도 사용된다.

센서(140)는 안정기(110)에서 열이 가장 많이 발생하는 부분에 장착되며, 형광램프를 점등시키기 위해 상용전원에서 안정기(110)로 유입되는 전원을 공급 또는 차단하고, 안정기(110) 내부의 직류변환기(115)에서 정류 및 감압된 LED 구동 전원을 LED램프로 공급 및 차단한다.

여기서 센서(140)는 바이메탈을 사용하는 데, 바이메탈은 상온에서는 평행한 판이지만, 열을 받으면 한쪽으로 휘는 성질을 가지고 있다.

즉, 본 실시예에서 적용한 바이메탈은, 팽창계수가 다른 두 금속편을 맞붙여 놓은 제 1, 2바이메탈 디스크(b, c)와, 제 1 바이메탈 디스크(b)의 외측에 고정 장착된 제 1 고정디스크(a)와, 제 2 바이메탈 디스크(c)의 외측에 고정 장착된 제 2 고정디스크(d)로 형성되어 있는 총 4개의 금속 디스크로 구성되어 있다.

두 개의 바이메탈 디스크(b, c)는 팽창계수가 작은 금속편이 서로 마주 보며 설치되어 있고, 두 개의 바이메탈 디스크(b, c)는 팽창계수가 큰 금속편의 상측에 가동접점이 장착되어 있어, 일정 온도 미만 즉, 형광램프가 정상적으로 점등된 경우에는 가동점점을 통해 제 1 고정디스크(a)와 제 1 바이메탈 디스크(b)가 접촉되 는 동시에 제 2 고정디스크(d)와 제 2 바이메탈 디스크(c)가 접촉된다. 이에 따라, 상용전원, 안정기 및 형광램프로 구성된 형광램프 구동회로는 폐회로가 되어 형광램프에 구동 전원을 공급함으로써 형광램프는 점등시킨다.

반면 일정 온도 이상 시에는 제 1 고정디스크(a)와 제 1 바이메탈 디스크(b)가 분리되는 동시에 제 2 고정디스크(d)와 제 2 바이메탈 디스크(a)가 분리되어, 제 1 바이메탈 디스크(b)와 제 2 바이메탈 디스크(c)가 접촉된다. 이에 따라 상용전원, 안정기의 직류변환기 및 LED램프로 구성된 LED 구동회로는 폐회로가 되어 LED램프에 구동전원을 공급함으로써 LED램프를 점등시킨다.

여기서 바이메탈 재료는 팽창이 작은 쪽에는 니켈과 철의 합금, 팽창이 큰 쪽에는 구리와 아연의 합금, 니켈, 망간, 철의 합금, 니켈 ㅇ몰리브덴, 철의 합금, 망간, 니켈 구리의 합금 등 여러 가지가 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 형광램프의 수명 말기 시 전력 및 전류 손실이 상승되면 바이메탈의 접점 위치가 전환되어 LED를 점등시킴으로써, 형광램프 교체시기를 표시하여 주기 때문에 램프 수명 말기 시 형광 램프의 전력 및 전류 손실을 파악할 수 있어 에너지를 절약할 수 있고, 형광램프에 연결된 전기부품(예컨대, 소켓이나 안정기 등)의 손상 문제나 누전 및 형광등기구 의 과열로 인한 화재를 예방할 수 있다.

여기서 고휘도 LED 램프는 형광등기구가 파손될 때까지 사용하여도 LED램프의 특징상 영구히 사용이 가능하며, 고휘도 LED 램프를 사용하기 때문에 형광램프가 점멸되어도 보조 조명으로 이용할 수 있고, 소비전력을 대폭적으로 절감할 수 있다.

또한, 발광다이오드를 사용함으로써, 직류전원으로 구동하기 때문에 안정적이고, 형광램프와 같은 수은, 방전용 가스를 사용하지 않기 때문에 환경 친화적이다.

Claims (3)

1. 조명등에 있어서,

   교류의 상용전원을 공급받아 감압 및 정류하여 상기 조명등의 구동 전원 및 LED의 구동 전원을 공급하는 안정기;

   상기 안정기에서 발생되는 열이 일정온도 이상일 경우, 상기 안정기에서 구동전원이 인가되어 점등되는 LED; 및

   상기 상용전원과 상기 안정기 사이에 연결되어, 상기 안정기에서 발생한 열이 일정 온도 미만인 경우 상기 조명등을 점등시키고, 상기 안정기와 상기 LED 사이에 연결 접속되어, 상기 안정기에서 발생한 열이 일정 온도 이상일 경우 상기 LED를 점등시키는 센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교체 시기 표시등을 구비한 조명등기구.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 안정기는

   상기 LED의 구동에 소요되는 소정의 직류 전기로 변환하는 직류 변환기를 더 구비하고, 상기 직류 변환기와 일체화된 것을 특징으로 하는 교체 시기 표시등을 구비한 조명등기구.
3. 삭제

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