KR100887298B1 - 인공 지능형 디밍 안정기 및 그 디밍 방법 - Google Patents

인공 지능형 디밍 안정기 및 그 디밍 방법 Download PDF

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KR100887298B1
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전정호
이형곤
윤원기
김숭희
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Abstract

본 발명은 대한민국 서울(하나의 예시임)을 기준으로 일출 시간과 일몰 시간을 기억하고, 다시 이 일출 시간 및 일몰 시간을 기준으로 30분 전후의 소등 및 점등을 적용하여 각 날짜에 대응하는 고휘도 방전램프의 총 점등시간을 알 수 있도록 하고, 나아가 매일의 총 점등시간에 각각 해당되는 디밍구간을 정해주어 종래와 같이 별도의 디밍 제어 케이블을 설치하지 않고서도 매 일자 총 점등시간에 맞추어 디밍구간에서의 고휘도 방전램프를 절감전력으로 점등시킬 수 있도록 한 인공 지능형 디밍 안정기 및 그 디밍 방법에 관한 것이다.
고휘도 방전램프, 역률개선 콘덴서, 쵸크 트랜스, 이그나이터, 디밍 제어부, 메모리, 디밍 스위치, 메인 컨트롤러, 클럭 변환부

Description

인공 지능형 디밍 안정기 및 그 디밍 방법{ARTIFICIAL INTELLIGENCE TYPE DIMMING BALLAST STABILIZER AND THEREOF DIMMING METHOD}
본 발명은 인공 지능형 디밍 안정기 및 그 디밍 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 최소화된 부품 및 최소화된 설비와 최소화된 전력소비로 정확한 타이밍에 디밍을 보다 간단히 실현토록 하여 생산성 및 작업성의 향상은 물론이거니와 고휘도 방전램프(가로등)의 디밍 관리를 개별적으로 가능케 할 수 있는 인공 지능형 디밍 안정기 및 그 디밍 방법에 관한 것이다.
일반적으로 고휘도 방전램프용 안정기(100)는 도 1의 블록도에 도시된 바와 같이 입력전원과 HID램프[Hihg Intensity Discharge Lamp(고휘도 방전램프); 50] 사이에 설치됨과 동시에 쵸크 트랜스(Choke Trans; 30), 역률개선 콘덴서(40) 및 이그나이터(Ignitor; 20)를 포함하는 구성으로 이루어지며, HID램프(50)의 스타팅(Starting) 및 1차 역률을 고역률로 개선하여 안정되게 점등을 유지토록 하는 역할을 한다,
이때, 이그나이터(20)는 HID램프(50)의 최초 시동뿐만 아니라 재시동 등에서 매우 중요한 역할을 하는 점등 보조장치라 할 수 있다.
더욱 구체적으로, HID램프(50)의 일종인 고압나트륨램프 또는 메탈할라이드램프는 발광관(Arc Tube) 내의 높은 증기압력으로 인하여 쵸크 트랜스(30)에서 공급되는 2차 전압(무부하 전압)만으로는 HID램프(50)를 시동시킬 수 없기 때문에 1~5㎲의 매우 짧은 펄스폭의 고전압(800~4㎸)을 인가하여야 하는데 이 펄스를 발생시키는 구성이 다름 아닌 이그나이터(20)라 할 수 있다.
도 2는 일반적인 고휘도 방전램프용 안정기(100)를 나타내는 회로도이다.
일반적인 고휘도 방전램프용 안정기(100)는 도 2의 회로도에 도시된 바와 같이 입력되는 교류전원을 왜곡시키지 않으면서 정류하여 직류전압으로 제공하는 역률개선 콘덴서(40)와, 이 역률개선 콘덴서(40)의 직류전압을 공급받아 HID램프(50)에 규격전압(90V 또는 130V 등)으로 제공하는 쵸크 트랜스(30), 그리고 입력전원을 고속 충방전하면서 쵸크 트랜스(30)에 고압펄스를 유기시켜 HID램프(50)를 점등시킨 후 정지되는 이그나이터(20)를 포함한다.
도 3a는 일반적인 고휘도 방전램프용 안정기(100)에 적용되는 입력전압을 나타내는 파형도이고, 도 3b는 일반적인 고휘도 방전램프용 안정기(100)에 적용되는 고압펄스를 나타내는 파형도이다.
HID램프(50)는 예를 들어 90V(또는 130V 등)의 규격전압을 필요로 하고, 도 3b에 도시된 바와 같이 이그나이터(20)의 고압펄스에 의해 HID램프(50)가 초기 점등되면 쵸크 트랜스(30)는 인덕터화되어 도 3a에 도시된 바와 같이 AC 220V/60㎐의 입력전원을 90V의 규격전압으로 변환시켜 HID램프(50)에 지속적으로 제공할 수 있도록 설계된다.
이때, HID램프(50)는 발광관(Arc Tube) 내에 높은 증기압력을 필요로 하기 때문에 쵸크 트랜스(30)로부터 공급되는 2차 유기전압(무부하 전압)만으로는 점등시킬 수가 없어 도 3b에 도시된 바와 같이 1∼5㎲의 매우 짧은 고압펄스(800∼4㎸)를 인가할 수 있도록, 즉 입력전원을 고속 충방전하면서 쵸크 트랜스(30)에 고압펄스를 유기시켜 HID램프(50)를 점등시킬 수 있도록 이그나이터(20)가 부여된다.
이그나이터(20)는 도 3a에 도시된 바와 같이 220V의 +전위가 제공되면 220V×
Figure 112008048556011-pat00001
≒310V를 커패시터(C)에 충전하면서 제 2 다이오드(D2)를 경유하여 통과되도록 한 후 제 1 분압용 저항(R1)과 제 2 분압용 저항(R2)에 의해 분압된 약 0.7V의 게이트 전압으로 SCR(S)을 스위칭시키고 다시 220V의 -전위가 제공되면 제 1 다이오드(D1)를 경유하여 220V×
Figure 112008048556011-pat00002
≒310V를 커패시터(C)에 충전함과 동시에 +전위에서 충전된 약 310V와 합체되어 SCR(S)의 스위칭에 따라 약 620V를 쵸크 트랜스(30)에 방전하여 그 코일턴수(예를 들면 1:8)에 맞추어 도 3b에 도시된 바와 같이 약 620V×8≒4,960V의 고압펄스를 유기시키므로써 커패시터(C)의 반복된 충방전에 의한 1∼5㎲의 매우 짧은 고압펄스(800∼4㎸)를 수회 발생시킬 수 있도록 한다.
이와 같이 이그나이터(20)로부터 제공된 고압펄스에 따라 HID램프(50)가 점등되면 곧바로 이그나이터(20)의 구동은 정지되고, 쵸크 트랜스(30)는 인덕턴스 기능을 발휘하여 220V의 입력전압을 예를 들면 90V의 규격전압으로 HID램프(50)에 지속적으로 제공하여 점등상태를 유지할 수 있도록 하는 것이다.
한편, 디밍 안정기는 에너지 절감에 그 주된 목적이 있다.
즉, 디밍 안정기는 사람이나 차량 등의 유동이 많은 시간 또는 밝은 조광이 필요한 시간에는 최대출력으로 고휘도 방전램프를 점등시키고, 늦은 밤이나 유동이 거의 없는 새벽에는 절감출력으로 고휘도 방전램프를 전환 점등시켜 에너지 절감을 기할 수 있도록 하는 것이다.
가로등(가로등은 보통 고휘도 방전램프를 적용하고 있으므로 이하에서는 가로등과 고휘도 방전램프를 혼용하여 사용하기로 한다)을 최대출력으로 점등하는 시간과 절감출력(디밍)으로 점등하는 시간은 매일 일몰 일출이 변동하는 것처럼 계절과 월 또는 일에 따라 조절될 수 있어야 한다.
도 4는 일반적인 고휘도 방전램프용 안정기가 적용된 가로등 즉, 고휘도 방전램프의 온오프 제어 시스템을 보여주는 개략도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 지금까지의 고휘도 방전램프 즉, 가로등은 중앙 통제소(도로공사)로부터 연결된 온오프 제어 케이블에 의해 최대전력으로의 점등시간과 소등시간이 제어될 수 있도록 설계되어 있고, 나아가 가로등의 절감전력으로의 전환, 즉 디밍으로의 전환은 별도의 디밍 제어 케이블에 의해 통제되도록 설계되어 있어 많은 시설비와 관리비가 요구되는 문제점을 안고 있다.
본 발명의 목적은 최소화된 부품 및 최소화된 설비와 최소화된 전력소비로 보다 정확한 타이밍에 디밍을 간단히 실현토록 하여 생산성 및 작업성의 향상은 물론이거니와 고휘도 방전램프의 디밍 관리를 개별적으로 가능케 할 수 있는 인공 지능형 디밍 안정기 및 그 디밍 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
전원을 온시켜 고휘도 방전램프로 하여금 최대전력, 절감전력(디밍구간) 및 최대전력으로 순차 점등되도록 한 후 전원을 오프시켜 소등시키는 인공 지능형 디밍 안정기의 디밍 방법에 있어서,
(S10) 상기 전원의 온시점부터 오프시점까지의 총 점등시간을 일자별로 기억시키는 스텝과,
(S20) 상기 일자별 총 점등시간을 기준으로 일자별 디밍구간을 정하여 기억시키는 스텝과,
(S30) 상기 전원이 온되면 상기 고휘도 방전램프를 최대전력으로 점등시킴과 동시에 직전 총 점등시간을 전일자 총 점등시간으로 인식하면서 당일자 디밍구간에서 상기 고휘도 방전램프를 절감전력으로 전환 점등시키는 스텝을 포함하여 이루어지는 것을 그 기술적 방법상의 기본 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
역률개선 콘덴서에 의해 정류된 전원을 활용하여 고휘도 방전램프에 규격전 압으로 제공하는 쵸크 트랜스와, 상기 전원을 고속 충방전하면서 고압펄스를 유기시켜 고휘도 방전램프를 점등시킨 후 정지되는 이그나이터와, 상기 고휘도 방전램프를 최대전력 및 절감전력(디밍구간)으로 점등시키는 디밍 제어부를 포함하는 인공 지능형 디밍 안정기에 있어서,
상기 디밍 제어부는
상기 전원의 온시점부터 오프시점까지의 총 점등시간을 일자별로 기억함과 동시에 상기 일자별 총 점등시간을 기준으로 일자별 디밍구간을 정하여 기억하는 메모리와,
상기 고휘도 방전램프가 최대전력, 절감전력(디밍구간) 및 최대전력으로 순차 점등되도록 상기 쵸크 트랜스를 스위칭하는 디밍 스위치와,
상기 전원이 온되면 상기 고휘도 방전램프를 최대전력으로 점등시킴과 동시에 직전 총 점등시간을 상기 메모리에 기억된 전일자 총 점등시간으로 인식하면서 당일자 디밍구간에서 상기 고휘도 방전램프를 절감전력으로 전환 점등시키도록 상기 디밍 스위치를 제어하는 메인 컨트롤러를 포함하여 이루어지는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.
본 발명은 최소화된 부품 및 최소화된 설비와 최소화된 전력소비로 정확한 타이밍에 디밍을 보다 간단히 실현토록 하여 생산성 및 작업성의 향상은 물론이거니와 고휘도 방전램프의 디밍 관리를 개별적으로 가능케 할 수 있는 탁월한 효과가 있다.
본 발명은 대한민국 서울(하나의 예시임)을 기준으로 일출 시간과 일몰 시간을 기억하고, 다시 이 일출 시간 및 일몰 시간을 기준으로 30분 전후의 소등 및 점등을 적용하여 각 날짜에 대응하는 고휘도 방전램프의 총 점등시간을 알 수 있도록 하고, 나아가 매일의 총 점등시간에 각각 해당되는 디밍구간을 정해주어 종래와 같이 별도의 디밍 제어 케이블을 설치하지 않고서도 매 일자 총 점등시간에 맞추어 디밍구간에서의 고휘도 방전램프를 절감전력으로 점등시킬 수 있는 현저한 효과가 있다.
본 발명은 가로등 즉, 고휘도 방전램프의 전일자 총 점등시간을 활용하여 당일자 디밍구간에서의 절감전력으로의 전환을 가능케 하여 디밍을 위한 특별한 선로 즉, 케이블의 설치 구간 없이 독립적 디밍 제어를 가능토록 할 수 있는 탁월한 효과가 있다.
본 발명은 전원이 온되면 고휘도 방전램프를 최대전력으로 점등시킴과 동시에 직전 총 점등 클럭수를 전일자 총 점등 클럭수로 인식하면서 당일자 디밍구간 클럭수만큼 고휘도 방전램프를 절감전력으로 전환 점등시킬 수 있도록 하는 현저한 효과가 있다.
본 발명에 따른 인공 지능형 디밍 안정기 및 그 디밍 방법의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
봄 여름 가을 겨울 그리고 일년 열두달의 일출 일몰 시간이 다르듯이 고휘도 방전램프(L)를 최대전력으로 점등시키는 시간과 절감전력(디밍)으로 전환 점등시키는 시간 역시 다를 수밖에 없다(도로공사의 가로등 점등 및 소등 시간은 일출 전 30분에 소등하고 일몰 후 30분에 점등하는 것으로 되어 있다).
표 1은 대한민국 서울의 2008년1월1일부터 2008년12월31일까지의 일출 시간 및 일몰 시간과 고휘도 방전램프(L)의 점등 시간 및 소등 시간 그리고 총 점등시간을 도표화한 것이다.
Figure 112008048556011-pat00003
더욱 구체적으로, 표 2와 같이 1월1일은 익일 일출 시간이 07시47분이고 전일 일몰 시간이 17시24분임을 알 수 있고, 이때 가로등 즉, 고휘도 방전램프(L)는 일출 전 30분(07시17분)에 소등되고 일몰 후 30분(17시54분)에 점등됨을 확인할 수 있다.
Figure 112008048556011-pat00004
표 2를 보면 가로등이 켜져 있는 총 시간은 약 13시간23분이고, 이 중 절감전력(디밍)으로 켜져 있는 시간은 24시부터 5시까지인 5시간이고, 나머지 8시간23분이 최대전력으로 켜져 있는 시간이며, 이를 그래프로 나타내면 표 3과 같다.
Figure 112008048556011-pat00005
다시, 표 4와 같이 7월1일은 익일 일출 시간이 05시14분이고 전일 일몰 시간이 19시57분임을 알 수 있고, 이때 가로등 즉, 고휘도 방전램프(L)는 일출 전 30분(04시44분)에 소등되고 일몰 후 30분(20시27분)에 점등됨을 확인할 수 있다.
Figure 112008048556011-pat00006
표 4를 보면 가로등이 켜져 있는 총 시간은 8시간17분이고, 이 중 절감전력(디밍)으로 켜져 있는 시간은 24시부터 4시까지인 4시간이고, 나머지 4시간17분이 최대전력으로 켜져 있는 시간이며, 이를 그래프로 나타내면 표 5와 같다.
Figure 112008048556011-pat00007
이에 따라, 대한민국 서울(하나의 예시임)을 기준으로 일출 시간과 일몰 시간을 기억하고, 다시 이 일출 시간 및 일몰 시간을 기준으로 30분 전후의 소등 및 점등을 적용하면 각 날짜에 대응하는 고휘도 방전램프(L)의 총 점등시간을 알 수 있을 것이며, 나아가 매일의 총 점등시간에 각각 해당되는 디밍구간을 정해줄 경우 종래와 같이 별도의 디밍 제어 케이블을 설치하지 않고서도 매 일자 총 점등시간에 맞추어 디밍구간에서의 고휘도 방전램프(L)를 절감전력으로 점등시킬 수 있게 되는 것이다.
한편, 디밍 안정기에 220V AC 60㎐의 전원을 공급하면 참고도 1과 같이 1초당 60사이클이 이루어지고, 이것을 디지털 신호로 변환하면 1초에 60개의 클럭을 얻을 수 있게 된다.
[참고도 1]
Figure 112008048556011-pat00008
나아가, 디밍 안정기서 교류 아날로그 주파수를 디지털 신호로 변환할 경우 한 사이클마다 한 클럭을 대응시켜 고휘도 방전램프(L)의 총 점등시간에 해당하는 총 점등 클럭수를 인식할 수 있게 된다.
예를 들어, 1초에 60개의 클럭이라면, 10초는 600개의 클럭, 1분은 3,600개의 클럭, 1시간은 216,000개의 클럭, 10시간은 2,160,000개의 클럭을 산출할 수 있을 것이며, 더욱 구체적으로 표 1의 1월1일을 적용하면 가로등의 총 점등시간이 17시54분부터 07시17분까지 총 13시간 23분이므로 클럭으로 환산하면 2,854,800개의 클럭동안 고휘도 방전램프(L)가 점등되었음을 알 수 있다.
결국, 1월1일에는 가로등이 점등된 후 총 2,854,800개의 클럭수을 받고 소등됨을 알 수 있고, 역으로 총 2,854,800개의 클럭수이면 1월1일의 총 점등시간임을 인식할 수 있는 것이다.
이때, 가로등이 점등된 후 처음 6시간6분동안은 최대전력으로 점등되도록 하고 그 뒤 5시간동안은 절감전력(디밍)으로 전환 점등되도록 명령하면 해당 클럭수만큼 최대전력(예를 들면 400W), 절감전력(250W) 및 최대전력(400W)의 순차로서 고휘도 방전램프(L)를 점등시킬 수 있음을 이해할 수 있다.
이러한 원리 및 기술적 사상을 활용하여 본 발명에서는 인공 지능형 디밍 안정기 및 그 디밍 방법을 제안하고자 하는 것이며, 더욱 구체적으로 본 발명에 의한 인공 지능형 디밍 안정기의 디밍 방법은 전원을 온시켜 고휘도 방전램프(L)로 하여금 최대전력, 절감전력(디밍구간) 및 최대전력으로 순차 점등되도록 한 후 전원을 오프시켜 소등시키는 것을 전제로 하며, 도 5의 흐름도에 도시된 바와 같이 전원의 온시점부터 오프시점까지의 총 점등시간을 일자별로 기억시키고(S10), 이 일자별 총 점등시간을 기준으로 일자별 디밍구간을 정하여 기억시킨 후(S20), 전원이 온되면 고휘도 방전램프(L)를 최대전력으로 점등시킴과 동시에 직전 총 점등시간을 전일자 총 점등시간으로 인식하면서 당일자 디밍구간에서 고휘도 방전램프(L)를 절감전력으로 전환 점등시키는 단계(S30)로 이루어진다.
상기 S10 스텝인 "전원의 온시점부터 오프시점까지의 총 점등시간을 일자별로 기억하는 단계"는 표 1 내지 표 5와 같이 예를 들면 대한민국 서울을 기준으로 하여 일출 시간과 일몰 시간을 파악할 수 있을 것이고, 이 일출 및 일몰 시간을 기준으로 일출 전 30분에 소등 및 일몰 후 30분에 점등한다는 도로공사 통제를 적용하면 총 점등시간을 일자별로 미리 확인할 수 있을 것이며, 바로 이러한 총 점등시간을 일자별로 후술되는 본 발명의 인공 지능형 디밍 안정기의 메모리(41)에 기억시키는 단계라 할 수 있다.
이어서, 상기 S20 스텝인 "일자별 총 점등시간을 기준으로 일자별 디밍구간을 정하여 기억시키는 단계"는 S10 스텝의 일자별 총 점등시간을 미리 알 수 있는 상태에서 표 2 내지 표 5와 같이 일자별 디밍구간(디밍 시작부터 디밍 끝까지의 구간으로 계절별, 월별 또는 주별로 정할 수 있음은 물론임)을 정하여 기억시키는 단계가 된다.
나아가, 상기 S30 스텝인 "전원이 온되면 고휘도 방전램프(L)를 최대전력으로 점등시킴과 동시에 직전 총 점등시간을 전일자 총 점등시간으로 인식하면서 당일자 디밍구간에서 고휘도 방전램프(L)를 절감전력으로 전환 점등시키는 단계"는 전원이 온되면 이그나이터(30)의 고압펄스에 의해 고휘도 방전램프(L)가 초기 점등된 후 쵸크 트랜스(20)가 인덕터화되면서 규격전압, 즉 최대전력으로 고휘도 방전램프(L)를 지속적으로 점등시키고, 이어서 당일자 디밍구간에 한 해 고휘도 방전램프(L)를 절감전력으로 전환 점등시켜, 고휘도 방전램프(L)로 하여금 사람이 유동이 많은 시간과 적은 시간을 구분하여 최대전력, 절감전력 및 최대전력의 시간차로서 점등 전환되도록 하는 단계가 된다.
이때, 전일자 총 점등시간은 일자별 총 점등시간 중 전원의 온시점이 바로 당일자이므로 그 하루 전의 총 점등시간이 될 것이고, 직전 총 점등시간은 도로공사에서 일몰 및 일출 시간을 기준으로 전원을 임의적으로 온 했을 경우의 바로 직전의 총 점등시간으로서 사실상 직전 총 점등시간은 전일자 총 점등시간과 일치된다 할 것이나, 간혹 전력 사고로 인하여 직전 총 점등시간이 전원의 온시점의 전일자 총 점등시간과 일치되지 않을 수도 있으므로 이를 감안하여 직전 총 점등시간을 전일자 총 점등시간으로 인식토록 함으로써 일자별 총 점등시간에서의 전원공급 사고로 인한 에러동작을 미연에 방지할 수 있도록 하기 위함이며, 결국 전일자 총 점등시간[도로공사 측의 일몰 시간 및 일출 시간을 기준으로 한 전원의 온오프(전후 30분) 결정]을 알면 당일자 디밍구간(디밍 시작부터 디밍 완료)에서의 절감전력으로의 전환을 가능케 할 수 있도록 한 점이 바로 본 발명의 가장 큰 핵심 기술이라 할 것이다.
이때, 상기 S20 스텝에서 일자별 디밍구간은 춘하추동의 계절에 따라 사람의 유동이 가장 없는 시간대인 23시부터 05시까지의 사이에서 정해지도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 S30 스텝에서 전원 공급의 이상으로 직전 총 점등시간이 S10 스텝에서 기억하고 있는 일자별 총 점등시간 중 어느 하나에도 해당되지 않을 경우 초기 총 점등시간(예를 들면, 1월 1일자 총 점등시간)을 전일자 총 점등시간으로 인식토록 하는 것이 바람직하다(오직 디밍만을 위한 인식이 됨).
예를 들어, 전력사고로 인하여 몇 여일 동안 가로등에 전원이 공급되지 못한 상태에서 어제 날자부로 일몰 후 30분이 아닌 예컨대 밤 12시경에 도로공사 측에서 전원을 공급하고 새벽 6시경에 전원을 오프시킬 경우 그 총 점등시간 즉, 직전 총 점등시간(6시간)은 표 1에 나타난 일자별 총 점등시간 중 어느 하나에도 해당되지 않으므로 초기 총 점등시간(1월 1일자)을 전일자 총 점등시간으로 인식토록 함으로써 초기 총 점등시간에 대응되는 당일자 디밍구간(예를 들면, 1월 2일자 디밍구간)을 적용할 수 있도록 하여 하루라도 디밍구간을 놓치지 않도록 함으로써 에너지 절감에 만전을 기할 수 있도록 하는 것이다.
이때, 초기 총 점등시간은 당일자 디밍구간에 대한 오더(명령)를 내리기 위한 기준값에 불과하고, 이후 도로공사 측에서는 일몰 및 일출을 기준으로 전원의 온오프를 통제하므로 다음의 일자별 총 점등시간은 정상적으로 체크될 수 있게 됨은 물론이다.
더욱 바람직하게, 참고도 1을 참조하면 상기 S10 스텝에서 일자별 총 점등시간은 전원의 온시점부터 오프시점까지의 교류 아날로그 주파수를 디지털 신호로 변환하여 한 사이클마다 한 클럭을 대응시켜 얻어지는 일자별 총 점등 클럭수라 할 수 있고, 상기 S20 스텝에서 일자별 디밍구간은 일자별 총 점등 클럭수를 기준으로 일자별 디밍구간 클럭수로 정하여 기억되는 것이라 할 수 있으며, 이에 따라 상기 S30 스텝은 전원이 온되면 고휘도 방전램프(L)를 최대전력으로 점등시킴과 동시에 직전 총 점등 클럭수를 전일자 총 점등 클럭수로 인식하면서 당일자 디밍구간 클럭수만큼 고휘도 방전램프(L)를 절감전력으로 전환 점등시키도록 할 수 있다.
즉, 디밍 안정기에 220V AC 60㎐의 전원을 공급하면 참고도 1과 같이 1초에 60 사이클이 이루어지고, 이것을 디지털 신호로 변환하면 1초에 60개의 클럭을 얻을 수 있다는 점을 캐치하여, 일자별 총 점등시간은 전원의 온시점부터 오프시점까지의 교류 아날로그 주파수를 디지털 신호로 변환하여 한 사이클마다 한 클럭을 대응시켜 얻어지는 일자별 총 점등 클럭수로 할 수 있도록 하고, 일자별 디밍구간은 일자별 총 점등 클럭수를 기준으로 일자별 디밍구간 클럭수로 정하여 기억될 수 있도록 하며, 이에 따라 전원이 온되면 고휘도 방전램프(L)를 최대전력으로 점등시킴과 동시에 직전 총 점등 클럭수를 전일자 총 점등 클럭수로 인식하면서 당일자 디밍구간 클럭수만큼 고휘도 방전램프(L)를 절감전력으로 전환 점등시킬 수 있게 되는 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 인공 지능형 디밍 안정기를 나타내는 블록도이다.
본 발명에 따른 인공 지능형 디밍 안정기는 도 6에 도시된 바와 같이 역률개선 콘덴서(10)에 의해 정류된 전원을 활용하여 고휘도 방전램프(L)에 규격전압으로 제공하는 쵸크 트랜스(20)와, 역률개선 콘덴서(10)의 전원을 고속 충방전하면서 고압펄스를 유기시켜 고휘도 방전램프(L)를 점등시킨 후 정지되는 이그나이터(30), 그리고 고휘도 방전램프(L)를 최대전력 및 절감전력(디밍구간)으로 점등시키는 디밍 제어부(40)를 포함한다.
이때, 디밍 제어부(40)는 전원의 온시점부터 오프시점까지의 총 점등시간을 일자별로 기억함과 동시에 이 일자별 총 점등시간을 기준으로 일자별 디밍구간을 정하여 기억하는 메모리(41)와, 고휘도 방전램프(L)가 최대전력, 절감전력(디밍구간) 및 최대전력으로 순차 점등되도록 쵸크 트랜스(20)를 스위칭하는 디밍 스위치(42), 그리고 전원이 온되면 고휘도 방전램프(L)를 최대전력으로 점등시킴과 동시에 직전 총 점등시간을 메모리(41)에 기억된 전일자 총 점등시간으로 인식하면서 당일자 디밍구간에서 고휘도 방전램프(L)를 절감전력으로 전환 점등시키도록 디밍 스위치(42)를 제어하는 메인 컨트롤러(43)를 핵심 구성으로 포함한다.
더욱 구체적으로, 메모리(41)는 표 1 내지 표 5와 같이 예를 들면 대한민국 서울을 기준으로 일출 시간과 일몰 시간에서의 일출 전 30분에 소등 및 일몰 후 30분에 점등한다는 도로공사 통제가 적용된 총 점등시간을 일자별로 기억하고, 표 2 내지 표 5와 같이 일자별 디밍구간(디밍 시작부터 디밍 끝까지의 구간으로 계절별, 월별 또는 주별로 정할 수 있음은 물론임)을 정하여 기억한다.
디밍 스위치(42)는 쵸크 트랜스(20)의 탭단자를 스위칭하여 임피던스를 조절토록 하여 고휘도 방전램프(L)가 최대전력[쵸크 트랜스(20)의 미들 탭 접속], 절감전력[디밍구간; 쵸크 트랜스(20)의 퍼스트 탭 접속)] 및 최대전력으로 순차 점등되도록 하는 것이다.
그리고, 메인 컨트롤러(43)는 전원이 온되면 고휘도 방전램프(L)를 최대전력으로 점등시킴과 동시에 직전 총 점등시간을 메모리(41)에 기억된 전일자 총 점등시간으로 인식하면서 당일자 디밍구간에서 고휘도 방전램프(L)를 절감전력으로 전환 점등시키도록 디밍 스위치(42)를 제어한다.
이때, 일자별 총 점등시간 중 전일자 총 점등시간은 메인 컨트롤러(43)의 제어시 당일자 기준값이 되고, 다른 한편으로 메모리(41)에 임시 기억된 직전 총 점등시간(미 도시된 충방전 보조 배터리에 의해 메모리(41)에 임시 기억되는 값으로 전원이 온되기 직전의 총 점등시간)은 비교값이 되어 전력사고로 인한 비교값이 기준값에 해당되지 않을 경우 초기 총 점등시간이 전일자 총 점등시간으로 인식되도록 한다.
바람직하게 참고도 1 및 도 6을 참조하면, 메인 컨트롤러(43)는 전원의 온시점부터 오프시점까지의 교류 아날로그 주파수를 디지털 신호로 변환하여 한 사이클마다 한 클럭을 대응 산출하는 클럭 변환부(43a)를 포함하고, 이때 메모리(41)에 기억된 일자별 총 점등시간은 클럭 변환부(43a)를 통해 전원의 온시점부터 오프시점까지의 교류 아날로그 주파수를 디지털 신호로 변환시켜 한 사이클마다 한 클럭을 대응 산출하여 얻어지는 일자별 총 점등 클럭수가 될 것이며, 나아가 메모리(41)에 기억된 일자별 디밍구간은 일자별 총 점등 클럭수를 기준으로 정해진 일자별 디밍구간 클럭수가 될 것이며, 이러한 상태에서 메인 컨트롤러(43)는 전원이 온되면 고휘도 방전램프(L)를 최대전력으로 점등시킴과 동시에 직전 총 점등 클럭수를 메모리(41)에 기억된 전일자 총 점등 클럭수로 인식하면서 당일자 디밍구간 클럭수만큼 고휘도 방전램프(L)를 절감전력으로 전환 점등시킬 수 있도록 하는 것이다.
상기 구성 및 방법으로 이루어진 본 발명에 따른 인공 지능형 디밍 안정기 및 그 디밍 방법의 동작을 간략하게 정리하면 다음과 같다.
먼저, 도로공사 측에서 일몰 후 30분에 전원을 공급하면 본 발명에 따른 인공 지능형 디밍 안정기의 역률개선 콘덴서(10), 쵸크 트랜스(20) 및 이그나이터(30)에 의해 가로등, 즉 고휘도 방전램프(L)는 최대전력으로 점등된다.
그리고, 메인 컨트롤러(43)는 메모리(41)에 임시 기억된 직전 총 점등시간과 일자별 총 점등시간을 비교하여 어느 하나에 일치될 경우 그 일치된 일자별 총 점등시간을 전일자 총 점등시간으로 인식하고 당일자 디밍구간에 대한 절감전력으로의 명령을 내리게 된다.
이때, 클럭 변환부(43a)에서는 도로공사 측의 전원의 온 순간부터 클럭을 카운트하게 되고, 메인 컨트롤러(43)에서는 전일자 총 점등시간 즉, 전일자 총 점등 클럭수를 기준하여 당일자 디밍구간 클럭수에 해당될 경우 디밍 스위치(42)를 스위칭 전환하여 절감전력으로 고휘도 방전램프(L)가 점등되도록 한다.
이어서, 당일자 디밍구간이 벗어나는 순간 다시 메인 컨트롤러(43)에서는 디밍 스위치(42)를 스위칭 전환하여 최대전력으로 고휘도 방전램프(L)가 점등되도록 한다.
이후, 도로공사 측에서 일출 전 30분에 전원을 오프시키므로써 고휘도 방전램프(L)의 최대전력, 절감전력 및 최대전력으로의 전환 점등이 완료될 수 있게 되고, 이러한 도로공사 측의 일몰 후 30분 전원 온 및 일출 전 30분 전원 오프에 이르기까지의 총 점등시간은 익일날 전일자 총 점등시간으로 인식되어 다음의 당일자 디밍구간에 대한 명령을 대기토록 하는 과정을 반복함으로써 디밍을 조절하기 위한 추가의 케이블이나 추가의 타이머 없이도 본 발명의 인공 지능형 디밍 안정기만으로도 각각의 가로등 즉, 고휘도 방전램프(L)를 간단하게 조절할 수 있게 되어 시설비 및 투자비의 낭비를 줄이면서 보다 정확한 디밍을 통한 소비전력의 최소화로 에너지 절감을 극대화시킬 수 있게 되는 것이다.
본 발명은 가로등 즉, 고휘도 방전램프의 전력소비를 최소화하면서 보다 안정되게 디밍(Dimming)을 가능케 할 수 있는 산업분야에 적용될 수 있다.
도 1은 일반적인 고휘도 방전램프용 안정기를 나타내는 블록도.
도 2는 일반적인 고휘도 방전램프용 안정기를 나타내는 회로도.
도 3a는 일반적인 고휘도 방전램프용 안정기에 적용되는 입력전압을 나타내는 파형도.
도 3b는 일반적인 고휘도 방전램프용 안정기에 적용되는 고압펄스를 나타내는 파형도.
도 4는 일반적인 고휘도 방전램프용 안정기가 적용된 가로등 즉, 고휘도 방전램프의 온오프 제어 시스템을 보여주는 개략도.
도 5는 본 발명에 따른 인공 지능형 디밍 안정기의 디밍 방법을 나타내는 흐름도.
도 6은 본 발명에 따른 인공 지능형 디밍 안정기를 나타내는 블록도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
L : 고휘도 방전램프 10 : 역률개선 콘덴서
20 : 쵸크 트랜스 30 : 이그나이터
40 : 디밍 제어부 41 : 메모리
42 : 디밍 스위치 43 : 메인 컨트롤러
43a : 클럭 변환부

Claims (6)

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  5. 역률개선 콘덴서(10)에 의해 정류된 전원을 활용하여 고휘도 방전램프(L)에 규격전압으로 제공하는 쵸크 트랜스(20)와, 상기 전원을 고속 충방전하면서 고압펄스를 유기시켜 고휘도 방전램프(L)를 점등시킨 후 정지되는 이그나이터(30)와, 상기 고휘도 방전램프(L)를 최대전력 및 절감전력(디밍구간)으로 점등시키는 디밍 제 어부(40)를 포함하는 인공 지능형 디밍 안정기에 있어서,
    상기 디밍 제어부(40)는
    상기 전원의 온시점부터 오프시점까지의 총 점등시간을 일자별로 기억함과 동시에 상기 일자별 총 점등시간을 기준으로 일자별 디밍구간을 정하여 기억하는 메모리(41)와,
    상기 고휘도 방전램프(L)가 최대전력, 절감전력(디밍구간) 및 최대전력으로 순차 점등되도록 상기 쵸크 트랜스(20)를 스위칭하는 디밍 스위치(42)와,
    상기 전원이 온되면 상기 고휘도 방전램프(L)를 최대전력으로 점등시킴과 동시에 직전 총 점등시간을 상기 메모리(41)에 기억된 전일자 총 점등시간으로 인식하면서 당일자 디밍구간에서 상기 고휘도 방전램프(L)를 절감전력으로 전환 점등시키도록 상기 디밍 스위치(42)를 제어하는 메인 컨트롤러(43)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인공 지능형 디밍 안정기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 메인 컨트롤러(43)는 상기 전원의 온시점부터 오프시점까지의 교류 아날로그 주파수를 디지털 신호로 변환하여 한 사이클마다 한 클럭을 대응 산출하는 클럭 변환부(43a)를 포함하고,
    상기 메모리(41)에 기억된 일자별 총 점등시간은 상기 클럭 변환부(43a)를 통해 상기 전원의 온시점부터 오프시점까지의 교류 아날로그 주파수를 디지털 신호로 변환시켜 한 사이클마다 한 클럭을 대응 산출하여 얻어지는 일자별 총 점등 클 럭수이고,
    상기 메모리(41)에 기억된 일자별 디밍구간은 상기 일자별 총 점등 클럭수를 기준으로 정해진 일자별 디밍구간 클럭수이며,
    상기 메인 컨트롤러(43)는 상기 전원이 온되면 상기 고휘도 방전램프(L)를 최대전력으로 점등시킴과 동시에 직전 총 점등 클럭수를 상기 메모리(41)에 기억된 전일자 총 점등 클럭수로 인식하면서 당일자 디밍구간 클럭수만큼 상기 고휘도 방전램프(L)를 절감전력으로 전환 점등시키는 것을 특징으로 하는 인공 지능형 디밍 안정기.
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